CN104506157A - 用于移动通信设备的叠层片式双工器 - Google Patents

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漆珂
包承育
伍隽
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Abstract

本发明公开了一种用于移动通信设备的叠层片式双工器，包括一个用于接收/发射低频段的电磁波信号的低通滤波器和一个用于接收/发射高频段的电磁波信号的带通滤波器，所述低通滤波器和所述带通滤波器通过公共端子与天线连接，所述低通滤波器的另一端与低频段输出端子相接，所述带通滤波器的另一端与高频段输出端子相接，所述低通滤波器和所述带通滤波器以叠层片式结构形成。本发明提供的叠层片式双工器适于将5GHz和2.4GHz两大频段信号分离开来的。进一步地，提供体积小、成本低、具有高Q值和高导电率的LTCC结构的叠层片式双工器。

Description

用于移动通信设备的叠层片式双工器
技术领域
本发明涉及移动通信设备，特别是涉及一种用于移动电话等通信设备中的叠层片式双工器。
背景技术
从第四代Wi-Fi传输技术(802.11n)开始，即要求能同时运行在2.4GHz和5GHz双频段。目前最新的802.11ac(第五代)，作为802.11n的继任者的，要求工作在5.8GHz，用于中短距离无线通信。目前主流的WiFi芯片均已支持双频(2.4GHz和5GHz)运行能，同时覆盖5GHz和2.4GHz两大频段。在天线端与芯片端需要一颗能将此双频信号分离开来的双工器。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种适于将5GHz和2.4GHz两大频段信号分离开来的叠层片式双工器。
进一步的目的在于提供体积小、成本低、具有高Q值和高导电率的LTCC结构的叠层片式双工器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于移动通信设备的叠层片式双工器，包括一个用于接收/发射低频段的电磁波信号的低通滤波器和一个用于接收/发射高频段的电磁波信号的带通滤波器，所述低通滤波器和所述带通滤波器通过公共端子与天线连接，所述低通滤波器的另一端与低频段输出端子相接，所述带通滤波器的另一端与高频段输出端子相接，所述低通滤波器和所述带通滤波器以叠层片式结构形成。
优选地：
所述低通滤波器包括串联连接在所述公共端子与所述低频段输出端子之间的第一电感器、和连接在所述低频段输出端子与地之间的第一电容器以及与所述电容器串联连接的第二电感器，所述第二电感器接地而构成高端零点。
所述带通滤波器包括第一并联谐振回路、第二并联谐振回路和用于连接所述第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第二电容器，所述第二电容器连接在所述公共端子与所述高频段输出端子之间，所述第一并联谐振回路包括并联连接的第三电感器和第三电容器，所述第二并联谐振回路包括并联连接的第四电感器和第四电容器，所述第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第一端分别连接所述第二电容器的两端，所述第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第二端连接公共地，并产生低端零点。
所述第二电容器与所述公共端子之间串联连接有第五电容器。
所述低通滤波器与所述带通滤波器通过一匹配网络连接后与所述天线公共端子连接，所述匹配网络用于隔离低频信号和高频信号。
所述匹配网络包括位于所述低通滤波器中的第一电感器以及位于所述带通滤波器中的第五电容器。
各电感器的线圈线路部分采用圆圈方式绕制。
所述双工器采用LTCC工艺制作成叠层片式结构。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明提供一种具有高端零点和低端零点两个传输零点的双工器，将两阶以上的低通滤波器和两阶以上的带通滤波器整合在一起，可实现对传输零点数目和位置的精确控制，有利于实现对5GHz和2.4GHz两大频段信号的可靠分离。优选的实施例中，低通滤波器为产生高端零点的两阶低通滤波器，带通滤波器为产生低端零点的两阶带通滤波器，提供了低插入损耗和高带外抑制。优选的实施例中，采用LTCC工艺多层结构制作叠层片式结构的低通滤波器和带通滤波器，在满足同等技术指标情况下，能够极大减小产品尺寸，有效减少元件的数量，特别是电感的数目。优选的实施例中，该双工器的叠层电感中采用圆圈方式绕制，增大了线圈截面积，减小了电阻损耗，从而增强了该双工器的高频品质因素。
附图说明
图1为本发明双工器一种实施例的等效电路图。
图2为本发明双工器一种实施例的立体示意图。
图3为本发明双工器一种实施例的频率响应图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1，根据本发明的实施例，用于移动通信设备的叠层片式双工器，包括一个用于接收/发射低频段的电磁波信号的低通滤波器和一个用于接收/发射高频段的电磁波信号的带通滤波器，低通滤波器和带通滤波器通过公共端子1与天线(未图示)连接，低通滤波器的另一端与低频段输出端子3相接，带通滤波器的另一端与高频段输出端子2相接，低通滤波器和带通滤波器以叠层片式结构形成，构成双工器。
在优选的实施例中，低通滤波器包括串联连接在公共端子1与低频段输出端子3之间的第一电感器4、连接在低频段输出端3子与地之间的第一电容器5以及与第一电容器5串联连接的第二电感器6，第二电感器6接地而构成高端零点。该低通滤波器构成一个产生高端零点的两阶低通滤波器，提供了低插入损耗和高带外抑制。
在优选的实施例中，带通滤波器包括第一并联谐振回路、第二并联谐振回路和用于连接第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第二电容器8，第二电容器8连接在公共端子1与高频段输出端子之间，第一并联谐振回路包括并联连接的第三电感器9和第三电容器10，第二并联谐振回路包括并联连接的第四电感器11和第四电容器12，第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第一端分别连接第二电容器8的两端，第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第二端连接公共地，并产生低端零点。在更优选的实施例中，第二电容器8与公共端子1之间串联连接有第五电容器7。上述带通滤波器构成一个产生低端零点的两阶带通滤波器，提供了低插入损耗和高带外抑制。
在优选的实施例中，低通滤波器与带通滤波器通过一匹配网络连接后与天线公共端子1连接，匹配网络用于隔离低频信号和高频信号。结合前述优选实施例，匹配网络可以包括位于低通滤波器中的第一电感器4以及位于带通滤波器中的第五电容器7，第一电感器4、第五电容器7除了作为低通滤波器和带通滤波器的一部分外，同时有匹配的作用，可调节低通滤波器和高通滤波器带内回波损耗。
参见图2，在优选实施例中，双工器采用LTCC工艺制作成叠层片式结构。各电感器的线圈线路部分优选采用圆圈方式绕制。叠层片式低通双工器优选为埋置于高频陶瓷体中的LTCC层叠结构，其等效电路即为图1所示的一个两阶低通滤器和两阶带通滤波器。如图2所示，层叠元件15形成低通滤波器部分的第一电感器4、层叠元件14形成低通滤波器部分的第一电容器5，层叠元件13形成低通部分的产生零点的第二电感器6，层叠元件16、20形成带通滤波器部分的第二电容器8和第五电容器7，层叠元件17、18形成带通滤波器部分的第三电感器9和第四电感器11，层叠元件21、19形成带通滤波器部分的第三电容器10和第四电容器12。
优选采用LTCC工艺多层结构制作叠层片式结构的低通滤波器和带通滤波器，在满足同等技术指标情况下，相比传统产品能够极大减小产品尺寸，可达到1.6mm×0.8mm×0.6mm的尺寸。同时，其还能有效减少元件的数量，特别是电感的数目。参见图3，经实验测试，低通频带内的插入损耗小于0.3dB，带通频带内插入损耗小于0.6dB。有效增大了带外抑制，达到25dB以上的衰减。此外，双工器由于采用LTCC工艺制作，具有成本低，可批量化生产，高性能等传统分立LC双工器没有的优点。另外，该双工器的叠层电感中采用圆圈方式绕制，增大了线圈截面积，减小了电阻损耗，研究发现圆圈方式绕制比现有传统矩形绕制所需的线长越短，而线长却短，线路上的损耗直流电阻和交流电阻的损耗越小，电感器的Q值就越高，因此，在双工器陶瓷体内构成具有高Q值螺旋电感线圈，从而增强了该双工器的高频品质因素。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于移动通信设备的叠层片式双工器，其特征在于,包括一个用于接收/发射低频段的电磁波信号的低通滤波器和一个用于接收/发射高频段的电磁波信号的带通滤波器，所述低通滤波器和所述带通滤波器通过公共端子与天线连接，所述低通滤波器的另一端与低频段输出端子相接，所述带通滤波器的另一端与高频段输出端子相接，所述低通滤波器和所述带通滤波器以叠层片式结构形成。
2.如权利要求1所述的叠层片式双工器，其特征在于,所述低通滤波器包括串联连接在所述公共端子与所述低频段输出端子之间的第一电感器、连接在所述低频段输出端子与地之间的第一电容器以及与所述电容器串联连接的第二电感器，所述第二电感器接地而构成高端零点。
3.如权利要求1或2所述的叠层片式双工器，其特征在于,所述带通滤波器包括第一并联谐振回路、第二并联谐振回路和用于连接所述第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第二电容器，所述第二电容器连接在所述公共端子与所述高频段输出端子之间，所述第一并联谐振回路包括并联连接的第三电感器和第三电容器，所述第二并联谐振回路包括并联连接的第四电感器和第四电容器，所述第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第一端分别连接所述第二电容器的两端，所述第一并联谐振回路、第二并联谐振回路的第二端连接公共地，并产生低端零点。
4.如权利要求3所述的叠层片式双工器，其特征在于,所述第二电容器与所述公共端子之间串联连接有第五电容器。
5.如权利要求1至4任一项所述的叠层片式双工器，其特征在于,所述低通滤波器与所述带通滤波器通过一匹配网络连接后与所述天线公共端子连接，所述匹配网络用于隔离低频信号和高频信号。
6.如权利要求5所述的叠层片式双工器，其特征在于,所述匹配网络包括位于所述低通滤波器中的第一电感器以及位于所述带通滤波器中的第五电容器。
7.如权利要求1至4任一项所述的叠层片式双工器，其特征在于,各电感器的线圈线路部分采用圆圈方式绕制。
8.如权利要求1至4任一项所述的叠层片式双工器，其特征在于,所述双工器采用LTCC工艺制作成叠层片式结构。
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