专利名称：一种电调谐的射频信号预选器的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频信号预选器，特别涉及一种电调谐的射频信号预选器。
背景技术：
现代超外差接收机中，由于变频器的非线性特性，射频信号的谐波、镜频和其他杂散信号会混淆测量的结果，在设计接收机时必须采取措施对这些伪信号进行抑制以限制其对测量结果的影响，主要方法就是设计信号预选器。电磁干扰测试接收机(后面简称接收机)为了符合电磁兼容测试标准(后面简称标准)中的选择性和脉冲响应指标要求，一般都要在接收机前端添加信号预选的装置。 由于接收机一般按频率划分成不同频段，之前的技术是在接收机的高频段采用中心频率可调谐的YIG滤波器进行信号预选；低波段采用开关滤波器矩阵或者没有信号预选。低波段没有信号预选的接收机由于不能满足标准的要求，只能做电磁干扰的预检测不能作为标准测试使用。现在接收机低波段主要使用的两种方法实现对伪信号的抑制一、低通滤波器+高中频方案。采用低通滤波器将高波段信号对低波段信号测量的影响消除，同时采用高中频方案减小部分镜频对信号测量的影响。由于采用的是低通滤波器，只能消除高波段信号对低波段测量的影响，低波段内的信号相互间的干扰没有抑制作用。采用低通滤波器+高中频的方案只是起到部分的信号预选器的作用，不能完全满足电磁干扰测试接收机对于信号预选的要求。二、开关滤波器矩阵。开关滤波矩阵是由多个固定的滤波器和控制开关组成，使用时通过开关切换不同的滤波器进行信号预选。如果在整个低波段全部预选需要很多个滤波器，而且想要预选的效果越好，需要的滤波器就越多。预选器的体积很大需要有专门的机箱、滤波器个数多，所以成本也高。由于是外置的，还需要考虑和接收机的连接、控制等问题，使用不方便，预选的效果也不理想。信号预选器能抑制伪信号的产生，保证接收机测试测量的精度。信号预选器就是将需要的信号选择出来，不需要的信号滤除的一个或者一组的滤波器。信号预选器一般是由可调滤波器或者多个固定带宽滤波器组成的滤波器矩阵。信号预选器中心频率要覆盖接收机的工作频段，现在高端接收机的下限频率几乎从直流开始，上限频率已到50GHz。接收机的高波段使用YIG (Yittrium Iron Garnet,乾铁石槽石)滤波器进行信号预选,它适合工作频率从大约4GHz到几十GHz，工艺已比较成熟、使用广泛。接收机的低波段频率从直流到4GHz，在这个波段内没有一种类型的可调谐滤波器能够覆盖整个频段，所以现在接收机在低波段没有信号预选或者使用开关滤波矩阵做信号预选。开关滤波器矩阵是多个固定滤波器的组合，使用开关滤波矩阵进行信号预选滤波矩阵需要很大的体积，所以一般开关滤波矩阵都是外置的。开关滤波矩阵体积大、成本高，使用不方便。
发明内容
本发明提供一种电调谐的射频信号预选器，包括用不同结构类型的可调滤波器组合的方法实现覆盖从DC 4GHz的频率范围以及调谐滤波器的结构形式和波段划分，该射频信号预选器生产成本低、能够放置在接收机内部、完全满足电磁干扰测试接收机对信号预选器的要求、使用方便。现有的开关滤波矩阵预选器体积大、成本高的原因是它使用的是固定中心频率和带宽的滤波器，为了进行信号的预选只能在不同中心频率和带宽的滤波器之间进行切换。考虑到高波段YIG滤波器使用的是中心频率可调谐的带通滤波器，通过调谐中心频率实现信号预选；只有一种滤波器体积小，使用方便。低波段如果使用可调滤波器替代固定的滤波器进行信号预选，体积应该也可以减小。由于没有一种类型的可调谐滤波器能覆盖整个接收机的低波段，要使用可调谐滤波器实现低波段的信号预选，就要使用多个不同的可调谐滤波器，与开关滤波器矩阵相类似使用开关控制切换不同的滤波器。由于一种可调谐的滤波器即可替代多个固定的滤波器实现的信号预选功能，所以即使使用多个可调谐滤波器组合的方式比开关滤波器矩阵的预选器的体积依然能够缩小很多，使之能够方便的放入到接收机的内部。、
射频跟踪信号预选器的中心频率跟接收机的扫描时序严格保持一致，根据扫描时钟信号控制开关的状态和跟踪滤波器的调谐电压，从而保证只有处在接收机处理带宽内的信号才能通过射频信号预选器而其他信号则被有效的抑制。X1，X2是射频信号预选器的信号输入输出接口，其中Xl信号输入，X2信号输出；K1到K18是开关或者继电器，其中Kl和K18是高频继电器，型号为RF180-12, K2、K9-10、K16是信号继电器，型号为TQ2SA-12V,K8和K17单刀四掷的微波开关，型号为HMC241LP3E，K3_7、K11-15为高速小信号二极管开关，型号BAR64-03。N1-6是低噪声放大器，用来补偿滤波器的插损，根据频段的不同，依次NI、N2是三极管2SC4093、BFP450为核心组成的分立放大电路，N3、N4是集成放大器HMC636ST89，N5、N6是集成放大器NBB-400。LPl、LP2是低通滤波器，截止频率分别为150kHz和2MHz ；HP3是高通滤波器，截止频率为150kHz，与LP2共同组成了一个带通滤波器，通带150kHz到2MHz ;TF4_TF11是跟踪带通滤波器，通带的中心频率和带宽都是电调谐的，通带中心频率的调节范围依次是2 8MHz、8 25MHz、25 80MHz、80 200MHz、200 500MHz、500 1000MHz、l 2GHz和2 4GHz，其中TF4 TF9是采用分立元器件(电感、电容、变压器和变容二极管)搭建的电调谐滤波器，TFlO和TFll分别选用的集成的电调谐滤波器芯片HMC890LP5E和HMC891LP5E。TF4和TF5采用附图2中的滤波器结构形式，TF6和TF7采用附图3的滤波器结构形式，TF8采用附图4的滤波器结构形式，TF9采用附图5的滤波器结构形式。TF4滤波器中Lll和L12可调电感的型号为7M3-822，C11和C12分别是由12个同向并联型号为BB147的变容二极管组成，C13由24个同向并联型号为BB147的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变CU、C12、C13的值，从而改变了TF4的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF5滤波器中Lll和L12可调电感的型号为7M3-222，Cll和C12分别是由4个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C13由6个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C11、C12、C13的值，从而改变了 TF5的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF6滤波器中T21和T22变压器的型号为ADT4-1WT+，L21和L22可调电感的型号为150-06J08，C21和C22分别是由4个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C23由8个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C21、C22、C23的值，从而改变了 TF6的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF7滤波器中T21和T22变压器的型号为:ADTL 5-17+，L21和L22可调电感的型号为164-10A06，C21和C22分别是由2个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C23由6个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C21、C22、C23的值，从而改变了 TF7的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF8滤波器中L31和L32可调电感的型号为164-03A06L，L33和L34可调电感的型号为165-01A06L，C31和C32分别是由
2个同向并联型号为BB535的变容二极管组成，C33由2个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C31、C32、C33的值，从而改变了TF8的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF9滤波器中L41和L42电感的型号为0603CS-16NXJB,L43和L44电感的型号为0603CS-1N8XJB，C41和C42分别是由3个同向并联型号为BB535的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C41、C42的值，从而改变了 TF9的中心频率，实现跟踪信号预选功能。本发明描述的射频信号预选器频率覆盖从DC 4GHz满足了接收机低波段对信号预选器的要求，配合高波段YIG信号预选器能够实现接收机的全波段信号预选。本发明 采用可调谐滤波器组合的方案实现覆盖接收机低波段的信号预选技术，相比固定滤波器组成的开关滤波矩阵使用的滤波器数量大大减少，所以体积和成本都下降很多。本发明的滤波器内置在接收机的内部，与接收机融为一体，使用灵活方便。可调谐的滤波器实现信号预选，可以保证接收机扫描的中心频率和预选器的中心频率始终保持一致，各个波段内的滤波器带宽可调，信号预选的效果更好。
图I为射频信号预选器原理框图；图2为跟踪滤波器TF4和TF5的结构图；图3为跟踪滤波器TF6和TF7的结构图；图4为跟踪滤波器TF8的结构图；图5为跟踪滤波器TF9的结构图。
具体实施例方式现有的开关滤波矩阵预选器体积大成本高的原因是它使用的是固定中心频率和带宽的滤波器，为了进行信号的预选只能在不同中心频率和带宽的滤波器之间进行切换。考虑到高波段YIG滤波器使用的是中心频率可调谐的带通滤波器，通过调谐中心频率实现信号预选；只有一种滤波器体积小，使用方便。低波段如果使用可调滤波器替代固定的滤波器进行信号预选，体积应该也可以减小。由于没有一种类型的可调谐滤波器能覆盖整个接收机的低波段，要使用可调谐滤波器实现低波段的信号预选，就要使用多个不同的可调谐滤波器，与开关滤波器矩阵相类似使用开关控制切换不同的滤波器。由于一种可调谐的滤波器即可替代多个固定的滤波器实现的信号预选功能，所以即使使用多个可调谐滤波器组合的方式比开关滤波器矩阵的预选器的体积依然能够缩小很多，使之能够方便的放入到接收机的内部。射频跟踪信号预选器的中心频率跟接收机的扫描时序严格保持一致，根据扫描时钟信号控制开关的状态和跟踪滤波器的调谐电压，从而保证只有处在接收机处理带宽内的信号才能通过射频信号预选器而其他信号则被有效的抑制。如图I所示，XI，X2是射频信号预选器的信号输入输出接口，其中Xl信号输入，X2信号输出；K1到K18是开关或者继电器，其中Kl和K18是高频继电器，型号为RF180-12，K2、K9-10、K16是信号继电器，型号为TQ2SA-12V，K8和K17单刀四掷的微波开关，型号为HMC241LP3E，K3_7、K11_15为高速小信号二极管开关，型号BAR64-03。Ν1-6是低噪声放大器，用来补偿滤波器的插损，根据频段的不同，依次NI、Ν2是三极管2SC4093、BFP450为核心组成的分立放大电路，Ν3、Ν4是集成放大器HMC636ST89，Ν5、Ν6是集成放大器NBB-400。LP1、LP2是低通滤波器，截止频率分别为150kHz和2MHz ；HP3是高通滤波器，截止频率为150kHz，与LP2共同组成了一个带通滤波器，通带150kHz到2MHz ;TF4_TF11是跟踪带通滤波器，通带的中心频率和带宽都是电调谐的，通带中心频率的调节范围依次是2 8MHz、8 25MHz、25 80MHz、80 200MHz、200 500MHz,500 1000MHz、l 2GHz和2 4GHz，其中TF4 TF9是采用分立元器件(电感、电容、变压器和变容二极管)搭建的电调谐滤波器，TFlO和TFll分别选用的集成的电调谐滤波器芯片HMC890LP5E和HMC891LP5E。TF4和TF5采用附图2中的滤波器结构形式，电感Lll第一端作为输入端,第二端与电容Cll的第一端相连，电容Cll的第二端与电容C12和C13的第一端相连，电容C12的第二端与电感L12的第一端相连，电感L12的第二端作为输 出端，电容C13的第二端与接地端相连；TF6和TF7采用附图3的滤波器结构形式，变压器T21的原边第一端作为输入端,第二端接地,变压器T21的副边第一端与电感L21第一端相连，变压器T21的副边第二端与接地端相连，电感L21第二端与电容C21的第一端相连，电容C21的第二端与电容C22和C23的第一端相连，电容C22的第二端与电感L22的第一端相连，电感L22的第二端与变压器T22的原边第一端相连，原边第二端接地，变压器副边第一端作为输出端，第二端接地，电容C23的第二端与接地端相连；TF8采用附图4的滤波器结构形式，电感L31第一端作为输入端，第二端与电容C31和电感L33的第一端相连，电感L33的第二端接地，电容C31的第二端与电容C32和C33的第一端相连，电容C32的第二端与电感L32和L34的第一端相连，电感L34的第二端接地，电感L32的第二端作为输出端，电容C33的第二端与接地端相连；TF9采用附图5的滤波器结构形式，电感L41第一端作为输入端，第二端与电容C41和电感L43的第一端相连，电感L43的第二端接地，电容C41的第二端与电容C42的第一端相连，电容C42的第二端与电感L42和L44的第一端相连，电感L44的第二端接地，电感L42的第二端作为输出端。TF4滤波器中Lll和L12可调电感的型号为7M3-822，C11和C12分别是由12个同向并联型号为BB147的变容二极管组成，C13由24个同向并联型号为BB147的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变CU、C12、C13的值，从而改变了 TF4的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF5滤波器中Lll和L12可调电感的型号为7M3-222，Cll和C12分别是由4个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C13由6个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C11、C12、C13的值，从而改变了 TF5的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF6滤波器中T21和T22变压器的型号为ADT4_1WT+，L21和L22可调电感的型号为150-06J08，C21和C22分别是由4个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C23由8个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C21、C22、C23的值，从而改变了 TF6的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF7滤波器中T21和T22变压器的型号为ADT1. 5-17+, L21和L22可调电感的型号为164-10A06，C21和C22分别是由2个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C23由6个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C21、C22、C23的值，从而改变了 TF7的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF8滤波器中L31和L32可调电感的型号为164_03A06L，L33和L34可调电感的型号为165-01A06L，C31和C32分别是由2个同向并联型号为BB535的变容二极管组成，C33由
2个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C31、C32、C33的值，从而改变了 TF8的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能。TF9滤波器中L41和L42电感的型号为0603CS-16NXJB，L43和L44电感的型号为0603CS-1N8XJB，C41和C42分别是由3个同向并联型号为BB535的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C41、C42的值，从而改变了 TF9的中心频率，实现跟踪信号预选功倉泛。本发明描述的射频信号预选器频率覆盖从DC 4GHz满足了电磁干扰测试接收机低波段对信号预选器的要求，配合高波段YIG信号预选器能够实现电磁干扰测试接收机的 全波段信号预选。本发明采用可调谐滤波器组合的方案实现覆盖电磁干扰测试接收机低波段的信号预选技术，相比固定滤波器组成的开关滤波矩阵使用的滤波器数量大大减少，所以体积和成本都下降很多。本发明的滤波器内置在电磁干扰测试接收机的内部，与接收机融为一体，使用灵活方便。可调谐的滤波器实现信号预选，可以保证接收机扫描的中心频率和预选器的中心频率始终保持一致，各个波段内的滤波器带宽可调，信号预选的效果更好。
权利要求
1 一种电调谐的射频信号预选器，其特征在于所述的射频跟踪信号预选器的中心频率跟接收机的扫描时序严格保持一致，根据扫描时钟信号控制开关的状态和跟踪滤波器的调谐电压，从而保证只有处在接收机处理带宽内的信号才能通过射频信号预选器而其他信号则被有效的抑制，XI，X2是射频信号预选器的信号输入输出接口，其中Xl信号输入，X2信号输出；K1到K18是开关或者继电器，其中Kl和K18是高频继电器，型号为RF180-12，K2、K9-10、K16是信号继电器，型号为TQ2SA-12V，K8和K17单刀四掷的微波开关，型号为HMC241LP3E, K3-7K11-15为高速小信号二极管开关，型号BAR64-03 ；Ν1-6是低噪声放大器，用来补偿滤波器的插损，根据频段的不同，依次NI、N2是三极管2SC4093、BFP450为核心组成的分立放大电路，N3、N4是集成放大器HMC636ST89，N5、N6是集成放大器NBB-400 ；LPU LP2是低通滤波器，截止频率分别为150kHz和2MHz ；HP3是高通滤波器，截止频率为150kHz,与LP2共同组成了一个带通滤波器，通带150kHz到2MHz ;TF4_TF11是跟踪带通滤波器，通带的中心频率和带宽都是电调谐的，通带中心频率的调节范围依次是2 8MHz、8 25MHz、25 80MHz、80 200MHz、200 500MHz、500 1000MHz、I 2GHz 和 2 4GHz，其中TF4 TF9是采用分立元器件搭建的电调谐滤波器，TFlO和TFll分别选用的集成的·电调谐滤波器芯片HMC890LP5E和HMC891LP5E ；TF4和TF5的结构是电感Lll第一端作为输入端,第二端与电容Cll的第一端相连，电容Cl I的第二端与电容C12和C13的第一端相连，电容C12的第二端与电感L12的第一端相连，电感L12的第二端作为输出端，电容C13的第二端与接地端相连；TF6和TF7的结构是变压器T21的原边第一端作为输入端，第二端接地，变压器T21的副边第一端与电感L21第一端相连，变压器T21的副边第二端与接地端相连，电感L21的第二端与电容C21的第一端相连，电容C21的第二端与电容C22和C23的第一端相连，电容C22的第二端与电感L22的第一端相连，电感L22的第二端与变压器T22的原边第一端相连，原边第二端接地，变压器副边第一端作为输出端，第二端接地，电容C23的第二端与接地端相连；TF8的结构是电感L31第一端作为输入端，第二端与电容C31和电感L33的第一端相连，电感L33的第二端接地，电容C31的第二端与电容C32和C33的第一端相连，电容C32的第二端与电感L32和L34的第一端相连，电感L34的第二端接地，电感L32的第二端作为输出端，电容C33的第二端与接地端相连；TF9的结构是电感L41第一端作为输入端，第二端与电容C41和电感L43的第一端相连，电感L43的第二端接地，电容C41的第二端与电容C42的第一端相连，电容C42的第二端与电感L42和L44的第一端相连，电感L44的第二端接地，电感L42的第二端作为输出端；TF4滤波器中Lll和L12可调电感的型号为7M3-822，C11和C12分别是由12个同向并联型号为BB147的变容二极管组成，C13由24个同向并联型号为BB147的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C11、C12、C13的值，从而改变了 TF4的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能；TF5滤波器中Lll和L12可调电感的型号为7M3-222，Cll和C12分别是由4个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C13由6个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变CU、C12、C13的值，从而改变了 TF5的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能；TF6滤波器中T21和T22变压器的型号为ADT4_1WT+，L21和L22可调电感的型号为150-06J08，C21和C22分别是由4个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C23由8个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C21、C22、C23的值，从而改变了 TF6的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能；TF7滤波器中T21和T22变压器的型号为ADT1. 5-17+, L21和L22可调电感的型号为164-10A06，C21和C22分别是由2个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，C23由6个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C21、C22、C23的值，从而改变了 TF7的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能；TF8滤波器中L31和L32可调电感的型号为164_03A06L，L33和L34可调电感的型号为165-01A06L，C31和C32分别是由2个同向并联型号为BB535的变容二极管组成，C33由2个同向并联型号为BB640的变容二极管组成，通过同步调节变容二极管的偏置电压而改变C31、C32、C33的值，从而改变了 TF8的中心频率和带宽，实现跟踪信号预选功能；TF9滤波器中L41和L42电感的型号为0603CS-16NXJB，L43和L44电感的型号为0603CS-1N8XJB，C41和C42分别是由3个同向并联型号为BB535的变容二极管组成，通过同步调节变容二 极管的偏置电压而改变C41、C42的值，从而改变了 TF9的中心频率，实现跟踪信号预选功倉泛。
全文摘要
本发明描述的射频信号预选器频率覆盖从DC～4GHz，满足了电磁干扰测试接收机低波段对信号预选器的要求，配合高波段YIG信号预选器能够实现电磁干扰测试接收机的全波段信号预选。本发明采用可调谐滤波器组合的方案实现覆盖电磁干扰测试接收机低波段的信号预选技术，相比固定滤波器组成的开关滤波矩阵使用的滤波器数量大大减少，所以体积和成本都下降很多。本发明的滤波器内置在电磁干扰测试接收机的内部，与电磁干扰测试接收机融为一体，使用灵活方便。可调谐的滤波器实现信号预选，可以保证电磁干扰测试接收机扫描的中心频率和预选器的中心频率始终保持一致，各个波段内的滤波器带宽可调，信号预选的效果更好。
文档编号H04B1/16GK102723960SQ201210181689
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者张志 , 杨东营 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所