CN102055535B - 滤波装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波装置，其包括一输入端口及一输出端口，该滤波装置还包括：一单片机，该单片机与一输入输出组件相连；一多路开关，该多路开关通过一控制线与该单片机相连，该多路开关的输入脚与该输入端口相连；多个滤波特性不同的滤波器，该多个滤波器的输入端分别与该多路开关的各输出脚相连，该多个滤波器的输出端均与该输出端口相连。本发明还公开了一种该滤波装置的工作方法。本发明通过集成多个具有不同滤波特性的滤波器，使得对待测设备在各频段及各模式下的测试可以通过对各滤波器的切换便捷地完成；另外，该滤波装置还可以提供自检功能；另外，该滤波装置还可以检测各滤波器在主频频点处的陷波值以及在二次谐波频点处的损耗值。

Description

滤波装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种滤波装置，特别是涉及一种滤波装置及其工作方法。

背景技术

随着无线通讯技术的快速发展以及无线产品的日渐普及，无线设备为人们的生活带来的方便快捷及生活质量的标志性飞跃已众所周知。但无线产品的发射能量之大，以及对人体和生物的辐射危害不容忽视。无线产品的杂散测试已被作为衡量手机或其他通讯产品发射能量的重要射频指标，其测试过程使用的滤波器便成为了确保杂散测试精准度的重要环节。

通常在实验室进行无线产品的杂散验证时，由于无线产品涉及的频段网络广泛，包括GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)网络、WCDMA(宽带码分多址)网络、TD-SCDMA(时分同步的码分多址)网络以及2.4G的WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)、蓝牙、Zigbee(一种短距离、低速率无线网络技术)等等，除此之外无线产品的测试模式也很繁多，一般均要进行带内、带外测试并且包含传导或辐射两种验证方法。

现在在测试中使用的滤波器按规格频段划分种类较多，且校准不便，使得测试过程大大加重了测试人员的工作负担，并且长时间的使用也会使其测试精准度失去保障。例如，在进行一项普通的GSM四频(900、1800、850、1900频段)无线模块的杂散测试时，需要用到六个滤波器(带外测试四个频段各四个滤波器，带内测试900、850低频共使用一个滤波器，1800、1900高频共使用一个滤波器)，并且滤波器的使用时间过长或器件本身的磨损、失效，都会使工程师无法快速证实测试中所使用的滤波器的滤波及陷波状态是否符合杂散测试的要求，导致测试结果可能会失去参考价值，给射频工程师的后续工作带来极大的不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中测试所需的滤波器规格较多且校准不便的缺陷，提供一种集成了多个滤波特性不同的滤波器且可以实现自检的滤波装置及其工作方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种滤波装置，其包括一输入端口及一输出端口，其特点在于，该滤波装置还包括：一单片机，该单片机与一输入输出组件相连；一多路开关，该多路开关通过一控制线与该单片机相连，该多路开关的输入脚与该输入端口相连；多个滤波特性不同的滤波器，该多个滤波器的输入端分别与该多路开关的各输出脚相连，该多个滤波器的输出端均与该输出端口相连。

较佳地，该滤波装置还包括一功率计，该功率计与该输入端口、该输出端口以及该单片机均相连。

较佳地，该滤波装置还包括一电源，该电源与该单片机、该输入输出组件、该多路开关以及该功率计均相连。

较佳地，该输入输出组件为一带触摸屏的LCM(LCD Module，液晶显示器模组)。

较佳地，该多路开关为一射频模拟开关。

较佳地，该多个滤波器均为微带线电路结构的滤波器。

较佳地，该多个滤波器的滤波特性分别适用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA和WLAN/BT网络频段的带内以及带外模式。

本发明的另一技术方案为：一种上述滤波装置的工作方法，其特点在于，其包括以下步骤：S₁、将一待测设备接入该输入端口；S₂、通过该输入输出组件选择所需的滤波特性，该输入输出组件将该选择信息输入至该单片机，该单片机控制该多路开关选通该多个滤波器中具备所需的滤波特性的一个滤波器；S₃、将一分析设备接入该输出端口，由该分析设备对来自该待测设备的经过滤波的信号进行分析。

较佳地，该滤波装置还包括一功率计，该功率计与该输入端口、该输出端口以及该单片机均相连，且步骤S₂与步骤S₃之间还包括一自检过程，该自检过程包括以下步骤：S₂₁、该单片机调出预先存储的该被选通的滤波器的标准滤波特性；S₂₂、该功率计采集直接来自该待测设备的信号，以及来自该待测设备的经过滤波的信号；S₂₃、该单片机从该功率计读取该两个信号，并计算该两个信号的强度差值；S₂₄、判断该差值是否处于以该标准滤波特性为中心的一容许范围内，若处于该容许范围内则执行步骤S₃，若超出该容许范围则报错。

较佳地，该多个滤波器的滤波特性分别适用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA和WLAN/BT网络频段的带内以及带外模式，步骤S₂₁中该单片机调出该被选通的滤波器在其适用的频段及模式下的多个标准频点处的标准陷波值，步骤S₂₃中该单片机以扫频的方式仅从该功率计读取该两个信号在该多个标准频点处的强度，并计算该两个信号在每个该标准频点处的强度差值，步骤S₂₄中该单片机判断该些差值是否均处于以相应频点的标准陷波值为中心的一容许范围内，若均处于该容许范围内则执行步骤S₃，若有差值超出该容许范围则报错。

较佳地，步骤S₁之前还包括一滤波器检测过程，该滤波器检测过程包括以下步骤：S₁₁、将一信号发生器接入该输入端口；S₁₂、通过该输入输出组件选择所需的滤波特性，该输入输出组件将该选择信息输入至该单片机，该单片机控制该多路开关选通该多个滤波器中具备所需的滤波特性的一个滤波器；S₁₃、针对该被选通的滤波器适用的频段及模式下的主频频点，设定该信号发生器发出该主频频点处的信号，该功率计采集直接来自该信号发生器的信号以及来自该信号发生器的经过滤波的信号，该单片机从该功率计读取该两个信号，并计算该两个信号的强度差值以作为该被选通的滤波器在该主频频点处的陷波值；S₁₄、针对该被选通的滤波器适用的频段及模式下的二次谐波频点，设定该信号发生器发出该二次谐波频点处的信号，该功率计采集直接来自该信号发生器的信号以及来自该信号发生器的经过滤波的信号，该单片机从该功率计读取该两个信号，并计算该两个信号的强度差值以作为该被选通的滤波器在该二次谐波频点处的损耗值。S₁₅、断开该信号发生器与该输入端口的连接。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过集成多个具有不同滤波特性的滤波器，特别是多个分别适用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA和WLAN/BT网络频段的带内以及带外测试的滤波器，并相应地增设用于切换各滤波器的多路开关，使得对待测设备在各频段及各模式下的测试可以通过对各滤波器的切换便捷地完成。另外，通过功率计的设计，该滤波装置还可以提供自检功能，使得工程师可以随时地快速验证各滤波器的滤波及陷波状态，提高了测试精确度。另外，该滤波装置还可以与信号发生器相连，以检测各滤波器在主频频点处的陷波值以及在二次谐波频点处的损耗值，从而可以将频谱分析仪上显示的测量值还原为较为准确的真实值。

附图说明

图1为本发明的滤波装置的结构示意图。

图2为本发明的滤波装置的工作方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本发明的滤波装置是一种多功能的滤波装置，因其集成有多个具备不同滤波特性的滤波器，所以可以通过对各滤波器的切换，提供所需的各种滤波性能。当采用多个分别适用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA和WLAN/BT网络频段的带内以及带外测试的滤波器时，该滤波装置将尤其适用于对无线通讯领域的终端产品的杂散及谐波问题进行验证测试。

如图1所示，该滤波装置具有一用于信号接入的输入端口1，该输入端口1在使用时与一待测设备或一信号发生器相连；该滤波装置还具有一用于信号输出的输出端口2，该输出端口2在使用时与一频谱分析仪或其他测试设备相连。此外，该滤波装置还包括：一单片机3，该单片机3与一输入输出组件4相连，在本实施例中，该输入输出组件4采用的是一带触摸屏的LCM，但该输入输出组件4并不局限于此，也可以采用其他可以实现人机交互的输入输出组件来实现，该单片机3与该输入输出组件4相互通讯，该单片机3的控制信息由该输入输出组件4显示给用户，而用户通过该输入输出组件4输入的操作信息则会被输入至该单片机3进行处理；一多路开关5，该多路开关5通过一控制线与该单片机3相连，由该单片机3对该多路开关5的各通路的断开及选通进行控制，该多路开关5的输入脚与该输入端口1相连，在本实施例中，该多路开关5采用的是一射频模拟开关，但该多路开关5并不局限于此，也可以采用例如机械式开关等等；多个滤波特性不同的滤波器6a、6b、6c...，在本实施例中，由于该滤波装置是用于对无线通讯设备的杂散及谐波问题进行验证的，因此，该多个滤波器采用的是分别适用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA和WLAN/BT网络频段的带内以及带外测试的滤波器，该多个滤波器的输入端分别与该多路开关5的各输出脚相连，该多个滤波器的输出端均与该输出端口2相连。

在本实施例中，为了使得用户可以在该LCM上进行必要的频段、模式、自检、检测等功能的选择，还需配合进行一定的软件设计，以提供实现该选择信息的人机交互的操作界面。由于该软件可以通过现有的编程方式实现，故在此不再赘述。

该单片机3对该输入输出组件4进行设置，使得用户在相应的操作界面下只可对该多路开关5的各通路进行单选，从而只会选通某一个滤波器来执行测试工作，具体到本实施例中，即该单片机3控制该LCM在选择频段及模式的界面下始终处于单选框状态，以防止该射频模拟开关的误切换。例如：在频段选择时，用户不可能同时选中900MHz和850MHz这两个频段，或同时选中带外和带内两种模式，而是只能对某种网络的某个频段及某种模式进行选择。

采用现有方式对无线通讯产品的杂散及谐波问题进行验证时，用来执行带外模式测试的滤波器一般为腔体滤波器，而用来执行带内模式测试的滤波器则一般为具有频率调节旋钮的陷波器，并且，在实际的测试过程中只会针对几个常用的特定频点进行分析。由于上述的这些滤波器形体较大，并不便于使用，因此本发明在设计时可以选择将所需要的滤波状态通过采用微带线方式制作的具有特定频段滤波特性的电路板来实现，这样大大减少了滤波器所占用的体积，又有针对性地增强了滤波能力，并且在集成了多个滤波器之后也能够便捷地切换。本发明采用的滤波器的一个例子可以为：在设计带外测试所用的带阻滤波器时，由于需要较高的矩形系数，因此可适当地增加滤波级数，并且使用声表滤波器。

进一步地，为了保证各滤波器的准确度，以确保该滤波装置的测试精度，需要提供对该滤波装置中的各滤波器的自检功能以及对其陷波值和插损值的检测功能，针对该两个目的，该滤波装置还包括一功率计7，该功率计7与该输入端口1、该输出端口2以及该单片机3均相连，具体的自检及检测方法将在下文中进行说明。另外，在使用该功率计7采集功率时，需要注意其输入端所能承受的最大能量以及采集功率的动态范围。

较佳地，该滤波装置还包括一电源8，该电源8与该单片机3、该输入输出组件4、该多路开关5以及该功率计7均相连，在本实施例中采用了9V的直流源(例如碱性电池)进行供电。

此外，由于滤波器比较容易受到干扰，因此本实施例中在单片机、射频模拟开关以及LCM等处均进行了屏蔽，以防止干扰信号的耦合。

图2所示为本发明的该滤波装置的工作方法的流程图。首先，在该滤波装置的电源位置处装入9V电池，然后打开该滤波装置的电源开关，接着执行以下步骤：

步骤100，将一待测设备上电，并将其接入该滤波装置的输入端口。

步骤101，用户通过该输入输出组件选择所需的滤波特性，在本实施例中，即为在触摸屏显示的频段和模式的选项中，选择所需的某网络下的具体频段及模式，例如当需要测试GSM网络900MHz频段下的带外杂散情况时，将“GSM”类型中的“900MHz”频段和“带外”模式选中即可。该输入输出组件会将该选择信息输入至该单片机中，以供该单片机识别出当前需要使用的具备所需的滤波特性的一个滤波器，然后由该单片机控制该多路开关的各通路的切换，以选通该滤波器，例如适用于GSM网络900MHz频段下带外测试的一个滤波器。

步骤102，将一分析设备，即一频谱分析仪或其他测试设备，接入该输出端口，由该分析设备对来自该待测设备的经过滤波的信号进行分析，从而完成对该待测设备的杂散及谐波问题的验证。

进一步地，当该滤波装置设有上述的功率计时，其还可以提供对该滤波装置中的各滤波器的自检功能以及对其陷波值和插损值的检测功能。

自检过程一般在测试开始之前进行，即在步骤101与步骤102之间进行，当检测出有滤波器的性能状态不符合要求时，测试人员需对该滤波器进行更换或者维修，以保证不会由于滤波状态的不确定性致使测试结果的数据无效。

具体地，该自检过程包括以下步骤：

步骤2000，该单片机根据用户对滤波特性的选择信息，针对当前需要使用的该滤波器，调出预先存储的该滤波器在理想状态下的标准滤波特性，例如：当该滤波器处于正常滤波状态下时，其在所选频段、所选模式下的几个标准频点处的标准陷波值。

步骤2001，该功率计采集直接来自该待测设备的信号(通道1)，以及来自该待测设备的经过滤波的信号(通道2)。

步骤2002，该单片机以例如由低至高扫频的方式，顺序从该功率计读取该两个信号在该些标准频点处的强度，并分别计算该两个信号在每个标准频点处的强度差值。

步骤2003，将该些差值与上述标准陷波值进行比较，若该些差值均处于以相应频点处的标准陷波值为中心的一容许范围内，则自检通过，继续执行步骤102，若有某个差值超出该容许范围，则报错，由测试人员对相应的滤波器进行更换或维修等处理。

例如，在测试900MHz频段的带内杂散时，可自检相应的滤波器在896.4MHz、900.6MHz、904.2MHz、908.4MHz等标准频点处的陷波状态是否满足要求，为测试做好前期准备。

当希望了解当前需要使用的该滤波器在其滤波特性针对的频段及模式下的主频频点处的陷波值以及二次谐波频点处的损耗值时，步骤100之前还可以进行一滤波器检测过程，该滤波器检测过程包括以下步骤：

步骤1000，将一信号发生器接入该输入端口。

步骤1001，用户通过该输入输出组件选择所需的滤波特性，该输入输出组件将该选择信息输入至该单片机中，该单片机识别出当前需要使用的具备所需的滤波特性的一个滤波器，然后由该单片机控制该多路开关的各通路的切换，以选通该滤波器。

步骤1002，针对该被选通的滤波器适用的频段及模式下的主频频点，设定该信号发生器发出该主频频点处的信号，该功率计采集直接来自该信号发生器的信号(通道1)以及来自该信号发生器的经过滤波的信号(通道2)，该单片机从该功率计读取该主频频点处的该两个信号，并计算该两个信号的强度差值，以作为该被选通的滤波器在该主频频点处的陷波值。

步骤1003，针对该被选通的滤波器适用的频段及模式下的二次谐波频点，设定该信号发生器发出该二次谐波频点处的信号，该功率计采集直接来自该信号发生器的信号(通道1)以及来自该信号发生器的经过滤波的信号(通道2)，该单片机从该功率计读取该二次谐波频点处的该两个信号，并计算该两个信号的强度差值，以作为该被选通的滤波器在该二次谐波频点处的损耗值。

步骤1004，断开该信号发生器与该输入端口的连接，以进行后续的测试流程。

例如，在测试GSM网络900MHz频段62信道时，可设定信号发生器在主频频点902.4MHz处发射-10dBm能量，通过该滤波装置内部功率计的两通道能量采集，并在单片机内进行强度差值计算，最终可在触摸屏上显示出陷波量的大小，例如：LOSS 30dB。同理，输入1804.8MHz即可得出该滤波器在二次谐波频点处的损耗值，例如：LOSS 3dB。这样便可以将频谱分析仪上显示的测量值还原为较为准确的真实值，例如：二次谐波在频谱分析仪上的测量值为-45dBm，若还原为真实值则需加2dB的线缆损耗以及3dB的滤波器损耗，由此便方便准确地得出了二次谐波发射的真实值为-40dBm。

综上所述，本发明通过集成多个具有不同滤波特性的滤波器，使得对待测设备在各频段及各模式下的测试可以通过对各滤波器的切换便捷地完成；另外，该滤波装置还可以提供自检功能；另外，该滤波装置还可以检测各滤波器在主频频点处的陷波值以及在二次谐波频点处的损耗值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种滤波装置，其包括一输入端口及一输出端口，其特征在于，该滤波装置还包括：

一单片机，该单片机与一输入输出组件相连；

一多路开关，该多路开关通过一控制线与该单片机相连，该多路开关的输入脚与该输入端口相连；

多个滤波特性不同的滤波器，该多个滤波器的输入端分别与该多路开关的各输出脚相连，该多个滤波器的输出端均与该输出端口相连；该输入输出组件将一选择信号输入至该单片机中，以供该单片机识别出当前需要使用的具备所需的滤波特性的一个滤波器，然后由该单片机控制该多路开关的各通路的切换，以选通该滤波器。

2.如权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，该滤波装置还包括一功率计，该功率计与该输入端口、该输出端口以及该单片机均相连。

3.如权利要求2所述的滤波装置，其特征在于，该滤波装置还包括一电源，该电源与该单片机、该输入输出组件、该多路开关以及该功率计均相连。

4.如权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，该输入输出组件为一带触摸屏的LCM。

5.如权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，该多路开关为一射频模拟开关。

6.如权利要求1或2所述的滤波装置，其特征在于，该多个滤波器均为微带线电路结构的滤波器。

7.如权利要求1或2所述的滤波装置，其特征在于，该多个滤波器的滤波特性分别适用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA和WLAN/BT网络频段的带内以及带外模式。

8.一种如权利要求1所述的滤波装置的工作方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S₁、将一待测设备接入该输入端口；

S₂、通过该输入输出组件选择所需的滤波特性，该输入输出组件将该选择信息输入至该单片机，该单片机控制该多路开关选通该多个滤波器中具备所需的滤波特性的一个滤波器；

S₃、将一分析设备接入该输出端口，由该分析设备对来自该待测设备的经过滤波的信号进行分析。

9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，该滤波装置还包括一功率计，该功率计与该输入端口、该输出端口以及该单片机均相连，且步骤S₂与步骤S₃之间还包括一自检过程，该自检过程包括以下步骤：

S₂₁、该单片机调出预先存储的该被选通的滤波器的标准滤波特性；

S₂₂、该功率计采集直接来自该待测设备的信号，以及来自该待测设备的经过滤波的信号；

S₂₃、该单片机从该功率计读取该两个信号，并计算该两个信号的强度差值；

S₂₄、该单片机判断该差值是否处于以该标准滤波特性为中心的一容许范围内，若处于该容许范围内则执行步骤S₃，若超出该容许范围则报错。

10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于，该多个滤波器的滤波特性分别适用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA和WLAN/BT网络频段的带内以及带外模式，步骤S₂₁中该单片机调出该被选通的滤波器在其适用的频段及模式下的多个标准频点处的标准陷波值，步骤S₂₃中该单片机以扫频的方式仅从该功率计读取该两个信号在该多个标准频点处的信号强度，并分别计算该两个信号在每个该标准频点处的强度差值，步骤S₂₄中该单片机判断该些差值是否均处于以相应频点的标准陷波值为中心的一容许范围内，若均处于该容许范围内则执行步骤S₃，若有差值超出该容许范围则报错。

11.如权利要求10所述的工作方法，其特征在于，步骤S₁之前还包括一滤波器检测过程，该滤波器检测过程包括以下步骤：

S₁₁、将一信号发生器接入该输入端口；

S₁₂、通过该输入输出组件选择所需的滤波特性，该输入输出组件将该选择信息输入至该单片机，该单片机控制该多路开关选通该多个滤波器中具备所需的滤波特性的一个滤波器；

S₁₃、针对该被选通的滤波器适用的频段及模式下的主频频点，设定该信号发生器发出该主频频点处的信号，该功率计采集直接来自该信号发生器的信号以及来自该信号发生器的经过滤波的信号，该单片机从该功率计读取该两个信号，并计算该两个信号的强度差值以作为该被选通的滤波器在该主频频点处的陷波值；

S₁₄、针对该被选通的滤波器适用的频段及模式下的二次谐波频点，设定该信号发生器发出该二次谐波频点处的信号，该功率计采集直接来自该信号发生器的信号以及来自该信号发生器的经过滤波的信号，该单片机从该功率计读取该两个信号，并计算该两个信号的强度差值以作为该被选通的滤波器在该二次谐波频点处的损耗值。

S₁₅、断开该信号发生器与该输入端口的连接。