專利名稱：高選擇性濾波設(shè)備與相應(yīng)濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別用于發(fā)送系統(tǒng)的高選擇性濾波設(shè)備，也涉及所使用的濾波方法。
背景技術(shù)：
發(fā)送系統(tǒng)使用許多種類型的濾波器。作為示例，圖1顯示連接在天線2與內(nèi)部單元(未顯示)之間的外部單元1的例子，例如具有返回通道的衛(wèi)星解碼器，或者高速多點發(fā)送系統(tǒng)的解碼器。外部單元1為下述類型該類型要求其本機(jī)振蕩器9具有高精確度，如(例如)美國專利5844939所述。兩個帶通濾波器3與4用來分離發(fā)送與接收波段。另兩個帶通濾波器5與6用來分離中間發(fā)送與接收波段。兩個混頻器7與8以及振蕩器9執(zhí)行發(fā)送、接收波段與中間發(fā)送、接收波段之間的頻率變換。為了在本機(jī)振蕩器9中提供高精確度的頻率，借助鎖相環(huán)路，將后者鎖定于具有高穩(wěn)定頻率的參考載波，該鎖相環(huán)路還包含濾波器10，用來選擇中間波段參考載波；相位比較器11以及精確參考振蕩器12。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在美國專利5844939中找到該外部單元的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
該系統(tǒng)的優(yōu)點在于振蕩器9與基站振蕩器同步，從而可能獲得發(fā)送和接收頻率之間的高相對精確度。然而，使用這種類型的鎖定，振蕩器9的相位噪聲依賴于濾波器10的通過頻帶。如果希望得到非常低的相位噪聲，則必須具有高選擇性濾波器。
已知得到使用的高選擇性濾波器包含石英濾波器，由具有高品質(zhì)系數(shù)(例如大約10000至50000)的耦合諧振器構(gòu)成。在圖2中顯示石英濾波器頻率響應(yīng)的例子。石英濾波器對于大約100MHz的中心頻率Fc具有大約10kHz的窄帶B，同時具有非常好的耐溫性。
然而，石英濾波器具有非對稱頻率響應(yīng)。低頻抑制性非常好。然而對于高頻，抑制性因為寄生諧振15而下降。這些寄生諧振倚賴于振蕩器中使用的石英的幾何形狀與橫截面，并且難于在濾波器制造過程中控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有對稱頻率響應(yīng)、同時保持諸如石英濾波器等非對稱帶通濾波器的優(yōu)點的濾波設(shè)備。
因此，本發(fā)明為一種濾波設(shè)備，包含具有給定中心頻率與給定帶寬的第一帶通濾波器；與第一帶通濾波器相同的第二帶通濾波器；以及頻率變換部件，連接在第一與第二濾波器之間，用來將第一濾波器的中心頻率變換為相同的中心頻率，同時圍繞該中心頻率翻轉(zhuǎn)頻譜。
優(yōu)選地，變換部件包含混頻器，具有兩個輸入端與一個輸出端，其中一個輸入端連接到第一帶通濾波器的輸出端，所述一個輸出端連接到第二帶通濾波器的輸出端；以及振蕩器，具有連接到混頻器另一個輸入端的輸出端，該振蕩器提供頻率等于第一與第二帶通濾波器中心頻率兩倍的信號。
為了提供具有非常窄頻帶的濾波設(shè)備，第一與第二濾波器為石英濾波器。
本發(fā)明還是一種信號發(fā)送與接收設(shè)備的外部單元，包含鎖定于所收到的載波頻率的可調(diào)振蕩器；以及如特上述濾波設(shè)備，該濾波設(shè)備連接在可調(diào)振蕩器的鎖相環(huán)路中。
在另一方面，本發(fā)明是一種對信號進(jìn)行選擇性濾波的方法，其中通過第一非對稱濾波器，在給定頻帶中執(zhí)行第一選擇性濾波，以提供第一經(jīng)濾信波號，所述頻帶具有中心頻率；變換第一經(jīng)濾波信號，以放置對應(yīng)于相同頻帶的給定頻帶、但是具有相對于中心頻率翻轉(zhuǎn)了的頻譜的影像；以及通過第二非對稱濾波器，在給定頻帶中執(zhí)行第二選擇性濾波，以提供第二經(jīng)濾波信號，該第二濾波器與第一濾波器相同。
優(yōu)選地，變換由混頻器執(zhí)行，該混頻器接收其頻率等于濾波器中心頻率兩倍的變換信號。


通過參照附圖閱讀以下描述，可以更清楚地理解本發(fā)明，并且可以明顯看出其他特點和優(yōu)點，其中圖1顯示使用鎖定于所接收的載波頻率的振蕩器的發(fā)送與接收設(shè)備的外部單元；圖2顯示石英濾波器的響應(yīng)曲線；
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的濾波設(shè)備；圖4顯示圖3的濾波設(shè)備的操作。
因為已經(jīng)描述了圖1與2，所以將不詳細(xì)描述它們。
具體實施例方式
為了改進(jìn)圖1的外部單元，提出了使用圖3所示的濾波設(shè)備10。該濾波設(shè)備10包含通過頻率變換部件互連的第一濾波器21與第二濾波器22。第一與第二濾波器為頻率響應(yīng)非對稱的帶通濾波器。為了獲得高選擇性濾波設(shè)備，第一與第二濾波器為頻率響應(yīng)相應(yīng)于圖2所示頻率響應(yīng)的石英濾波器，每個濾波器都具有以中心頻率Fc為中心的通帶B。第一濾波器21的輸入端對應(yīng)于濾波設(shè)備10的輸入端，第二濾波器22的輸出端對應(yīng)于濾波設(shè)備10的輸出端。
變換部件包含混頻器23與振蕩器24?；祛l器23的第一輸入端連接到第一濾波器21的輸出端?；祛l器23的第二輸入端連接到振蕩器24的輸出端?；祛l器23的輸出端連接到第二濾波器22的輸入端。振蕩器24在其輸出端提供頻率等于兩倍于中心頻率Fc的信號。
現(xiàn)在參照圖4解釋圖3的濾波設(shè)備10的操作。假定該濾波設(shè)備的輸入信號Si為不管頻率是什么，其頻譜都等于常量的白噪聲。在第一濾波器21的輸出端，結(jié)果信號S1對應(yīng)于第一濾波器21的包絡(luò)，如圖4a所示。圖4a以示意性的不太詳細(xì)的方式顯示與圖2相同的包絡(luò)。
圖4b顯示相應(yīng)于混頻器23輸出的信號S2。振蕩器24提供頻率兩倍于頻率Fc的信號。存在相應(yīng)于該振蕩器頻率的輻射線30，并且對應(yīng)于來自混頻器23的泄露。存在等級(rank)1的第一映像(image)31，具有圍繞頻率Fc的翻轉(zhuǎn)頻譜。圍繞頻率3*Fc存在等級1的第二映像32。還存在等級2的第三映像33，具有圍繞頻率3*Fc的翻轉(zhuǎn)頻譜。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在頻率Fc奇數(shù)倍頻率處還存在未顯示的其他映像，它們根據(jù)映像的等級而具有不同的衰減。圍繞頻率Fc還存在余象34。然而，余象34對應(yīng)于用來變換的信號輸入端與其輸出端之間的混頻器23的絕緣故障。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，許多混頻器在信號輸入與輸出之間具有大約40dB的絕緣，從而使余象相對于等級1的第一映像31可以忽略不計。
圖4c顯示第一映像31疊加到第二濾波器22的包絡(luò)35上，顯示它們相對于彼此的位置。
圖4d顯示對應(yīng)于離開第二濾波器22的信號的輸出信號So。因為輸入信號Si為白噪聲，所以信號So也對應(yīng)于濾波設(shè)備10的包絡(luò)。如圖4d所示，通帶很窄并且對稱。仍然有某些寄生諧振36，但是其被大大衰減，并且不再生成顯著的不希望的擾動。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解這種濾波設(shè)備可用于任何類型的、具有非對稱頻率響應(yīng)的濾波器，而不限于石英濾波器。
也可使用不同的變換部件。優(yōu)選實施方式顯示一種簡單的結(jié)構(gòu)，其要求使用具有低泄露的混頻器。但是，可能使用其他變換部件，例如通過組合兩個混頻器以減少對混頻器泄露的限制。
權(quán)利要求
1.一種濾波設(shè)備(10)，包含具有給定中心頻率(Fc)與給定帶寬(B)的第一帶通濾波器(21)，特征在于該濾波設(shè)備(10)包含與第一帶通濾波器(21)相同的第二帶通濾波器(22)；以及頻率變換部件(23，24)，連接在第一濾波器(21)與第二濾波器(22)之間，用來將第一濾波器(21)的中心頻率(Fc)變換為相同的中心頻率(Fc)，同時圍繞該中心頻率(Fc)翻轉(zhuǎn)頻譜。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于變換部件包含混頻器(23)，具有兩個輸入端與一個輸出端，其中一個輸入端連接到第一帶通濾波器(21)的輸出端，所述一個輸出端連接到第二帶通濾波器(22)的輸入端；以及振蕩器(24)，具有連接到混頻器(23)另一個輸入端的輸出端，該振蕩器(24)提供頻率等于第一與第二帶通濾波器(21、22)中心頻率(Fc)兩倍的信號。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于第一與第二濾波器(21、22)為石英濾波器。
4.一種信號發(fā)送與接收設(shè)備的外部單元(1)，包含鎖定于所收到的載波頻率的可調(diào)振蕩器(9)，其特征在于該外部單元(1)包含如權(quán)利要求1至3中任一項所述的濾波設(shè)備(10)，該濾波設(shè)備(10)連接在可調(diào)振蕩器(9)的鎖相環(huán)路(8，10，11，12)中。
5.一種對信號(Si)進(jìn)行選擇性濾波的方法，其特征在于通過第一非對稱濾波器(21)，在給定頻帶(B)中執(zhí)行第一選擇性濾波，以獲得第一經(jīng)濾波信號(S1)，其中所述頻帶具有中心頻率(Fc)；變換第一經(jīng)濾波信號(S1)，以放置對應(yīng)于相同頻帶(B)的給定頻帶(B)、但是具有相對于中心頻率(Fc)翻轉(zhuǎn)了的頻譜的映像；以及通過第二非對稱濾波器(22)，在給定頻帶(B)中執(zhí)行第二選擇性濾波，以獲得第二經(jīng)濾波信號(So)，該第二濾波器(22)與第一濾波器(21)相同。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，特征在于變換由混頻器(23)執(zhí)行，該混頻器(23)接收其頻率等于中心頻率(Fc)兩倍的變換信號。
全文摘要
本發(fā)明提出一種具有對稱頻率響應(yīng)的濾波設(shè)備10，利用了通過變換部件23與24耦合的非對稱濾波器21與22。保持了非對稱濾波器21與22的優(yōu)點，并且消除了與非對稱有關(guān)的缺點。非對稱濾波器21與22為(例如)石英濾波器。本發(fā)明還提出一種外部發(fā)送與接收單元1，其利用了應(yīng)用濾波方法的濾波設(shè)備10。
文檔編號H03H19/00GK1736026SQ200380108353
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者讓-伊薇斯·利內(nèi)奧爾, 讓-盧克·羅伯特, 奧利維爾·莫克夸爾德 申請人:湯姆森特許公司