[發(fā)明專利]一種基于I2C協(xié)議的程控LC濾波器及正弦波產(chǎn)生方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010650487.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN111865253A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳佳;李禮;劉碧貞;陳佳;戴華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海威固信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H03H7/01
• 分類號(hào): H03H7/01;H03B28/00
• 代理公司: 上海海貝律師事務(wù)所 31301
• 代理人: 王文鋒

本發(fā)明公開了一種基于I2C協(xié)議的程控LC濾波器及正弦波產(chǎn)生方法。包括I2C接口、微處理器、繼電器、子LC濾波器。I2C接口用于接收從傳輸?shù)綖V波器的控制信號(hào)；微處理器用于將接收到的I2C信號(hào)進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，控制繼電器的通斷；繼電器作為通道開關(guān)使用，接收來自微處理器的控制信號(hào)，用于選擇子濾波器的通道；子濾波器是基本的濾波單元，用于濾除不同頻率范圍的方波信號(hào)。本發(fā)明通過程序選擇通過的LC濾波器通路，保證了由方波濾出的正弦波信號(hào)不存在二次諧波等高階數(shù)的諧波，解決了通信系統(tǒng)在寬工作頻段下方波轉(zhuǎn)換為正弦波的問題，提升了通信系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子通信領(lǐng)域，涉及信號(hào)處理及濾波器設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種基于I2C協(xié)議的程控LC濾波器及正弦波產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)有的信號(hào)環(huán)境變得愈發(fā)復(fù)雜，模擬通信系統(tǒng)電路需要輸入的正弦信號(hào)的工作頻段變得越來越寬。使用更寬的工作頻段可以通過信道編碼的方式提升通信系統(tǒng)的抗干擾能力，擺脫低頻段的地表噪聲的干擾。目前常用的數(shù)字通信頻段已經(jīng)達(dá)到了吉赫茲(GHz)的頻率。例如3GPP規(guī)定的4G工作頻率范圍為1880-2635MHz，IEEE 802.11ac要求的工作頻率范圍為5170-5835MHz。寬信號(hào)工作范圍要求使用帶寬更寬的可調(diào)濾波器。

一個(gè)通信系統(tǒng)如果可以工作，必須需要本振為其提供基礎(chǔ)的工作頻率。通信系統(tǒng)的本振一般由鎖相環(huán)(PLL)或晶振提供，晶振輸出的信號(hào)為正弦波或者是方波，鎖相環(huán)輸出的信號(hào)是方波。而對(duì)于一個(gè)常規(guī)的通信系統(tǒng)而言，其需要正弦波作為其本振。由于晶振的工作頻率范圍窄，所以在寬頻通信系統(tǒng)中少有使用。鎖相環(huán)由于其工作頻率寬且頻率可控的特點(diǎn)被廣泛用于通信系統(tǒng)中。根據(jù)傅里葉展開定律，方波由多階正弦波信號(hào)疊加產(chǎn)生，如果想獲得與方波頻率相等的正弦波信號(hào)，需要將其次生信號(hào)全部濾除，次生信號(hào)往往是方波信號(hào)的整數(shù)倍，所以使用濾波器可以解決其問題。

通信系統(tǒng)中使用的濾波器根據(jù)使用的器件可分為無源濾波器與有源濾波器，根據(jù)通帶頻段可分為高通濾波器、帶通濾波器、低通濾波器、帶阻濾波器。無源濾波器由電容、電阻、電感這種無源器件構(gòu)成，有源濾波器由晶體管或運(yùn)放等有源器件構(gòu)成。無源濾波器功耗低，工作頻率高，是高頻電路中常用的一種濾波器，但其存在著工作帶寬小，不便于程序控制調(diào)節(jié)的問題。有源濾波器雖然便于程序控制，且工作帶寬較高，但是其功耗高，工作頻率低。所以在高頻通信系統(tǒng)中，無源濾波器是最常用的濾波器。為了解決從方波中濾出正弦波的問題，使用低通濾波器可有效解決上述問題。

I2C總線協(xié)議是由Philips公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制同步串行總線。該協(xié)議只需要兩根線即可在連接于總線上的器件之間傳送信息。主器件用于啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生時(shí)鐘以開放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件。在總線上主和從、發(fā)和收的關(guān)系不是恒定的，而取決于此時(shí)數(shù)據(jù)傳送方向。如果主器件要發(fā)送數(shù)據(jù)給從器件，則主器件首先尋址從器件，然后主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)至從器件，最后由主器件終止數(shù)據(jù)傳送；如果主器件要接收從器件的數(shù)據(jù)，首先由主器件尋址從器件，然后主器件接收從器件發(fā)送的數(shù)據(jù)，最后由主器件終止接收過程。在這種情況下，主器件負(fù)責(zé)產(chǎn)生定時(shí)時(shí)鐘和終止數(shù)據(jù)傳送。I2C總線協(xié)議被廣泛用于通信與自動(dòng)化控制等領(lǐng)域，是一種常用的信號(hào)通信協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人經(jīng)過大量的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的無源濾波器在設(shè)計(jì)完成后其工作頻率與帶寬是固定參數(shù)，在為寬工作頻率的通信系統(tǒng)生成本振中存在通帶短、難以靈活調(diào)整的問題，使其難以將方波中所包含的多階諧波完全濾除，并難以用于本振生成。為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于I2C總線的程控LC濾波器，可有效地將無源濾波器用于通信系統(tǒng)的本振生成。具體技術(shù)方案為：