CN106716828A - 具有串联谐振器的可调谐hf滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种HF滤波器，所述HF滤波器的滤波器特征变量与调谐的相关性有所减小。滤波器包括各自与电声谐振器串联的基本构件以及串联在所述基本构件之间的阻抗变换器。
Description
本发明涉及一种HF滤波器，其例如能够应用在便携式通信设备中。
例如移动无线电设备的便携式通信设备能够同时在多个不同频带中以及多个不同传递系统中进行通信。对此，它们一般包括分别设置用于相应频段及相应传递系统的多个HF滤波器。虽然现代的HF滤波器已然能够制成很小的尺寸，但因其数目众多及其错接复杂，布置有滤波器的前端模块还是相对较大并且其制作过程繁复且成本高昂。
作为改善措施，可能提出可调谐HF滤波器。这类滤波器具有可调整的中间频率，因此可调谐滤波器原则上能够替代两个或多个常规滤波器。可调谐HF滤波器例如参阅公开文献US 2012/0313731 A1或EP 2530838 A1。在此，通过可调谐阻抗元件改变利用声波工作的谐振器的电声特性。
参阅文献《Reconfigurable Multiband SAW Filters for LTE Applications》，IEEE SiRF 2013，第153-155页，Lu等人著，可知可借助开关重新配置的滤波器。
然而，已知的可调谐HF滤波器的问题尤其在于，调谐本身会更改滤波器的重要特性。例如，在调谐过程中，插入衰减、输入阻抗和/或输出阻抗会发生变化。
因此，本发明的目的是，提供一种HF滤波器，其能够在不更改其他重要参数的情况下进行调谐，并且技术人员在设计滤波器模块时具有额外的自由度。
本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求1所给出的HF滤波器。本发明的附加实施方案参阅从属权利要求。
HF滤波器包括串联的基本构件，它们分别具有电声谐振器。滤波器还包括串联在这些基本构件之间的阻抗变换器。阻抗变换器是阻抗逆变器。基本构件的谐振器仅是串联谐振器。这些谐振器中的至少一个是可调谐的。
HF滤波器中的基本构件例如具有阶梯型结构，在此，基本构件包括串联谐振器及并联谐振器。倘若串联谐振器或并联谐振器的谐振频率与反谐振频率相互适配地调谐，多个这样的基本构件串联实质上就会产生滤波作用。
就此而言，本文所述的基本构件可以大致视为阶梯型电路的等分基本构件。
考虑将阻抗逆变器或导纳逆变器用作阻抗变换器。在阻抗变换器将负载阻抗变换成输入阻抗的任意变换期间，明确指定阻抗逆变器或导纳逆变器的作用。如下所述，阻抗逆变器或导纳逆变器能够在辅助下用于双端口。
具有矩阵元件A、B、C、D的链矩阵描述以其输出端连接至负载的双端口的作用，具体方式是，其指定如何将负载处产生的电压UL及流过负载的电流IL变换成施加于输入端的电压UIN及流入输入端IIN的电流：
在此，将阻抗Z定义成电压与电流之比：
借此，将负载阻抗ZL变换成输入阻抗ZIN：
这样负载阻抗ZL表面上就像输入阻抗ZIN。
现通过下列链矩阵来表征阻抗逆变器：
如下
该阻抗被倒转。比例系数为K2。
通过下列链矩阵来表征导纳逆变器：
关于导纳Y：
对导纳求逆。比例系数为J2。
业已发现，并联谐振器与串联谐振器的并存在调谐HF滤波器时对重要参数的可更改性具有显著影响。另外还发现，如果仅存在一种类型的谐振器，则调谐对这些参数的影响较小。因此，倘若仅有串联谐振器或者仅有并联谐振器，则HF滤波器在调谐时在插入衰减、输入阻抗和/或输出阻抗方面表现更加稳定。此外还发现，上述阻抗变换器适用于使串联谐振器表现为并联谐振器，反之亦然。特别是，由两个阻抗逆变器与介于其间的串联谐振器组成的串联电路对于其电路环境来说就像并联谐振器一样。特别是，两个阻抗逆变器与介于其间的并联谐振器串联对于其电路环境来说就像串联谐振器一样。
因此，通过这些串联电路能够建立可更好调谐的HF滤波电路。
这样就能如此配置HF滤波器，即阻抗变换器是阻抗逆变器且谐振器是串联谐振器。
这种滤波器无需并联谐振器。倘若将所述滤波器配置成带通滤波器或带阻滤波器，则其一般包括陡峭的右信号沿。所述滤波器能够用于双工器中。由于陡峭的右信号沿，优选作为发射滤波器。亦即，发射频带位于接收频带之下。倘若调换发射频带与接收频带的相对布置，则所述具有串联谐振器的滤波器优选用于接收滤波器。
另外，还能如此配置HF滤波器，即阻抗变换器是导纳逆变器且谐振器是并联谐振器。
这种滤波器无需串联谐振器。倘若将所述滤波器配置成带通滤波器或带阻滤波器，则其一般包括陡峭的左信号沿。所述滤波器也能够用于双工器中。由于陡峭的左信号沿，优选作为接收滤波器。亦即，接收频带位于发射频带之上。倘若调换发射频带与接收频带的相对布置，则所述具有串联谐振器的滤波器优选用于发射滤波器。
可行的是，所述阻抗变换器不仅包括电容性元件而且包括电感性元件作为阻抗元件。然而，还可行的是，所述阻抗变换器仅包括电容性元件或者仅包括电感性元件。于是，所述阻抗变换器仅由无源的电路元件组成。特别是，如果所述阻抗变换器仅包括几个或完全没有电感性元件，则其可能在多层基片的金属层中实现结构化的金属区。
可行的是，所述阻抗变换器除电感性元件或电容性元件之外还包括相移线路。然而，还可行的是，所述阻抗变换器由相移线路组成。此外，相移线路也能够以简单紧凑的方式集成于多层基片中。
可行的是，通过对称描述矩阵B来描述所述滤波器。
现有完全通过描述矩阵来描述的滤波电路。矩阵B包含表征滤波器的各个电路组件的矩阵元件。
包括三个串联的谐振器R1、R2、R3并且在输入侧与源阻抗ZS连接而在输出侧与负载阻抗ZL连接的滤波电路会具有下列形式：
然而，该电路不会作为带通滤波器工作。
倘若两个外侧的串联谐振器如此通过阻抗逆变器来屏蔽，即它们相应表现为并联谐振器，则获得一种就像阶梯型结构并通过下列描述矩阵来描述的结构。
在此，Ks1代表源阻抗Zs与第一谐振器之间的阻抗逆变器。K12代表第一谐振器与第二谐振器之间的阻抗逆变器。一般而言，逆变器变量的指数表示其间布置有相应逆变器的谐振器。Bij＝Bji，即矩阵关于其对角线对称。在图1中示出与方程式(9)相关的滤波电路。所述谐振器由矩阵对角线上的变量来描述。所述阻抗变换器由对角线正上方和正下方的次对角线上的变量来描述。
可行的是，该滤波器包括第二阻抗变换器，其与滤波器的一段并联。该段包括一个基本构件与两个阻抗变换器的串联电路。
于是，所述描述矩阵包含位于上方次对角线之上或下方次对角线之下的条目。
可行的是，所述基本构件的谐振器中的至少一个可调谐。
原则上，特别是当谐振器之一可调谐时，考虑使用BAW谐振器(BAW＝BulkAcoustic Wave＝体声波)、SAW谐振器(SAW＝Surface Acoustic Wave＝表面声波)、GBAW谐振器(GBAW＝Guided Bulk Acoustic Wave＝导行体声波)和/或LC谐振器。利用声波工作的谐振器元件基本上具有一方面由电容性元件C0组成的并联电路以及另一方面具有电感性元件L1和电容性元件C1的串联电路的等效电路图。这种谐振器元件具有其谐振频率：
及其反谐振频率：
倘若谐振器除谐振器元件之外还包括与谐振器元件串联和/或并联的可调谐元件，诸如可调谐的电感性元件或电容性元件，则谐振器结构具有可变的频响特性。在此，谐振频率取决于L1和C1，而不取决于C0。反谐振频率还取决于C0。通过改变可调谐阻抗元件的阻抗，能够使等效电路图的C0与L1相互独立地变化。与此同时，能够相互独立地调整谐振频率与反谐振频率。
作为具有能够借助可调谐阻抗元件来更改其特征频率的谐振器元件的谐振器的替代方案或补充方案，可调谐谐振器可以包括发自谐振器元件的场，每个元件均可借助开关耦合至谐振器或者可与谐振器分离。于是，每一可调谐谐振器是由m个谐振器元件组成的阵列。据此，能够构造可根据目前的有源谐振器元件实现m种不同的滤波器传递曲线的HF滤波器。在此情形下，这m个谐振器中的每一个都刚好对应于一种滤波器传递曲线。然而，还可行的是，一种滤波器传递曲线同时对应于多个有源谐振器元件。这样就有可能使m个谐振器元件达成m！(m的阶乘)种不同的滤波器传递曲线。在此，m可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多。倘若这些谐振器元件并联，则可能有2m种不同的滤波器传递曲线。
在此情形下，所述开关可以是呈半导体结构制造的开关，诸如CMOS开关(CMOS＝互补型金属氧化物半导体)、基于GaAs(砷化镓)的开关或者JFET开关(JFET＝结型FET[FET＝场效应晶体管])。MEMS开关(MEMS＝微机电系统)也可供使用并且具有卓越的线性特性。
因而可行的是，全部谐振器都可调谐至不同的频带。
特别可行的是，谐振器的可调谐性能够补偿温度波动、针对阻抗适配调整滤波器、针对插入衰减调整滤波器或者针对隔离调整滤波器。
另外还可行的是，每个谐振器包括可通过开关控制的同样多的谐振器元件，所述开关可经由MIPI接口(MIPI＝移动行业处理器接口)作出响应。
可行的是，一个或多个阻抗变换器包括无源阻抗元件或者由其组成。因此，所述阻抗变换器能够包括两个并联电容性元件以及一个并联电感性元件。在此情形下，涉及例如接地的分流支路，其包含相应的电容性元件或电感性元件。
此外还可行的是，阻抗变换器包括三个并联电容性元件。
此外还可行的是，阻抗变换器包括三个并联电感性元件。
此外还可行的是，阻抗变换器包括两个并联电感性元件以及一个并联电容性元件。
通过计算可以得出，各个阻抗元件具有负阻抗值，例如负电感或负电容。如果相应的阻抗元件与HF滤波器的其他阻抗元件连接，这样与其他元件错接总体上又具有正阻抗值，则负阻抗值起码就不成问题。在这种情况下，会使原本设置的元件错接被具有正阻抗值的元件所取代。
另外还可行的是，所述HF滤波器包括两个串联的基本构件以及与这两个串联的基本构件并联的电容性元件。
还可行的是，所述HF滤波器具有一个信号路径、四个信号路径中的电容性元件、六个分别具有谐振器元件和在接地分流支路中与其串联的开关的可切换谐振器以及一个与这四个电容性元件中的两个并联的电感性元件。
下面对主要原理加以阐述，并且以非穷尽列举示例性和示意性电路的方式对HF滤波器的主要方面加以说明。
其中：
图1：示出具有三个谐振器和四个阻抗变换器的HF滤波器F，
图2：示出具有三个谐振器和两个阻抗变换器的滤波器，
图3：示出具有通过阻抗适配电路与天线连接的发射滤波器TX和接收滤波器RX的双工器D，
图4：示出HF滤波器F，其中，在中央有串联谐振器S并且在外围各有一个串联谐振器与两个阻抗变换器连接，
图5：示出HF滤波器F，其仅包括并联谐振器作为所用的谐振器，
图6：示出HF滤波器F，其中阻抗变换器使第一谐振器直接与第三谐振器连接，
图7：示出HF滤波器F，其中导纳逆变器使第一谐振器与第三谐振器直接连接，
图8：示出具有可调谐谐振器的HF滤波器，
图9A至图9K：示出可调谐谐振器的不同实施方式，
图10A：示出具有可凭开关激活的串联谐振器元件的可调谐谐振器，
图10B：示出具有可借助开关激活的并联谐振器的可调谐谐振器，
图11A至图11F：示出阻抗逆变器的不同实施方式，
图12A至图12F：示出导纳逆变器的不同实施方式，
图13A至图13C：示出HF滤波器设计中的不同抽象化阶段，
图14A至图14H：示出具有两个可调谐串联谐振器以及三个阻抗变换器的HF滤波器的不同的具体实施方式，
图15A至图15H：示出具有两个可调谐谐振器、三个阻抗变换器以及相应桥接的电容性元件的HF滤波器的实施方案，
图16：示出谐振器的插入衰减(A)以及相应带通滤波器的插入衰减(B)，
图17：示出图16的HF滤波器的通带曲线，其中可调谐阻抗元件在其阻抗上发生变化，以便获得通带B的新位置，
图18：示出谐振器的导纳(A)以及具有导纳逆变器的相应带通滤波器的插入衰减(B)，
图19：示出针对图18的HF滤波器，其中，可调谐阻抗元件的阻抗值发生变化，以便获得通带的变化位置，
图20：示出HF滤波器的插入衰减(B，B’)，其中通过对谐振器进行调谐获得通带的不同频率位置，
图21：示出具有并联谐振器和导纳逆变器的HF滤波器的不同通带曲线(B，B’)，其中不同阻抗值引致通带的不同位置，
图22：示出可调谐双工器的插入衰减：曲线B1和B3在此表示可调谐发射频带；曲线B2和B4表示可调接收频带的插入衰减，
图23：示出可行的滤波电路，
图24：示出电路部件在构件中的可能集成形式，
图25：示出参照图23的可调谐滤波器的传递函数。
图1示出一种具有三个谐振器和四个阻抗变换器IW的HF滤波电路F。中间的谐振器表示基本构件GG。中间的谐振器可以是并联谐振器P或者串联谐振器S。围绕第一谐振器的两个阻抗变换器IW致使谐振器在表面上貌似串联谐振器或者并联谐振器。倘若中间的谐振器是并联谐振器，则第一谐振器也可能是并联谐振器，其表面上看似串联谐振器。相应地，第三谐振器也会是并联谐振器，其表面上看似串联谐振器。反之，中间的谐振器可以是串联谐振器S。于是，两个外侧的谐振器也会是串联谐振器，它们表面上看似并联谐振器。如此，在使用阻抗变换器IW的情况下，即使仅使用串联谐振器或者即使仅使用并联谐振器，也能获得阶梯型状滤波器结构。
图2示出一种滤波电路，其中，中间的谐振器如此通过围绕其的阻抗变换器IW来屏蔽，即虽然只使用一种类型的谐振器，但滤波器表面上貌似并联谐振器与串联谐振器的交替序列。
图3示出一种双工器D，其中发射滤波器TX以及接收滤波器RX都包括阻抗变换器与谐振器的串联电路，它们互联成使得每一滤波器仅需一种类型的谐振器。串联谐振器适用于构成通带的陡峭的滤波器右信号沿，并且发射频带一般在频率方面位于接收频带之下，因此在发射滤波器TX中优选使用串联谐振器。类似地，在接收滤波器RX中应使用并联谐振器。倘若发射频带位于接收频带之上，则相应地，在接收滤波器中应优选串联谐振器，而在发射滤波器中优选并联谐振器。
滤波器TX、RX通过阻抗适配电路IAS而连接至天线ANT。从阻抗适配电路IAS的角度出发，这两个滤波器TX、RX中的每一个都貌似常规的阶梯型滤波电路，这样在实践中配置诸如天线和阻抗适配电路的其余电路组件时就无需额外的开销。
图4相应示出一种将中间的谐振器配置成串联谐振器S的实施方式。借由阻抗变换器IW的作用，在两个外侧谐振器中也能够分别使用串联的谐振器元件，但阻抗变换器与串联谐振器的组合表面上貌似且表现成并联谐振器。为使串联谐振器表面上表现为并联谐振器，优选采用阻抗逆变器K。
与之相比，图5示出一种仅使用并联谐振器的HF滤波器F的实施方式。使用导纳逆变器J作为阻抗变换器IW的实施形式，两个外侧的并联谐振器均表现为串联谐振器S。连同中央的中间谐振器、并联谐振器P，HF滤波器F形成类阶梯型结构。
图6示出一种两个外侧的谐振器直接通过另一阻抗变换器(例如，阻抗逆变器)而连接的实施方式。外侧的谐振器通过另一阻抗变换器直接连接代表一种全新的自由度，由此能够进一步优化HF滤波器。
图7例示一种使用并联谐振器和导纳逆变器J的HF滤波器H的实施方式。在此，两个外侧的谐振器也直接通过另一导纳逆变器J而彼此连接。
图8示出一种HF滤波器的可能实施方式，其中谐振器可调谐。
图9示出一种可调谐谐振器R的可行实施方式。谐振器R包括谐振器元件RE。在此，谐振器元件RE可以是利用声波工作的谐振器元件。电容性元件CE与谐振器元件RE并联。另一电容性元件CE与该并联电路串联。这两个电容性元件CE都可调谐，即能够调整它们的电容。根据所用的电容性元件，能够连续调整电容或者将其调整成不连续的值。倘若电容性元件例如包括变容二极管，则可以通过施加偏压来连续调整电容。倘若电容性元件CE包括能够借助一个或多个开关单独控制的一组单电容性元件，则以不连续的阶段调整相应电容性元件CE的电容。
图9B示出一种谐振器R的替选可行方案，其中可调谐电容性元件CE与谐振器元件RE的串联电路与可调谐电感性元件IE串联。
图9C示出一种可调谐谐振器R的可行实施方式，其中谐振器元件RE与可调谐电感性元件IE并联。这种并联电路与可调谐电容性元件CE串联。
图9D示出另一种可调谐谐振器R的替选实施方式。在此，与图9C相比，并联电路与可调谐电感性元件IE串联。
图9E示出另一种可调谐谐振器的替选实施方式，其中谐振器元件RE仅与可调谐电容性元件CE并联。
图9F示出另一种可调谐谐振器R的替选实施方式，其中谐振器元件RE与可调谐电感性元件IE并联。
图9E和图9F示出可调谐谐振器R的相对较简单的实施方式。图9A至图9D示出在调谐过程中通过另一可调谐元件实现进一步自由度的可调谐谐振器R的实施方式。就此而言，所示的实施方式能够与具有固定阻抗或可变阻抗的其他电容性元件和电感性元件串联或并联，以便获得额外的自由度，例如，针对较宽的调谐区间。
图9G示出一种可调谐谐振器R的实施方式，其中谐振器元件RE与包括电感性元件IE和可调谐电容性元件CE的串联电路并联。
图9H示出一种可调谐谐振器R的实施方式，其中谐振器元件RE与包括电感性元件IE和可调谐电容性元件CE的并联电路并联。
图9I示出一种可调谐谐振器R的实施方式，其中谐振器元件RE与包括电感性元件IE和可调谐电容性元件CE的串联电路串联。
图9J示出一种可调谐谐振器R的实施方式，其中谐振器元件RE一方面与包括电感性元件IE和可调谐电容性元件CE的串联电路串联并且另一方面与包括电感性元件IE和可调谐电容性元件CE的并联电路并联。
图9K示出一种可调谐谐振器R的实施方式，其中谐振器元件RE一方面与包括可调谐电感性元件IE和可调谐电容性元件CE的串联电路串联并且另一方面与包括可调谐电感性元件IE和可调谐电容性元件CE的并联电路并联。
除诸如变容二极管的可连续调谐的元件以及恒定阻抗的可切换元件之外，还可能有可切换且可调谐的元件，例如借助开关可增加的变容二极管。
更一般地，在谐振器中，谐振器元件可以与串联网络串联并且与并联网络并联。在此，串联网络和并联网络可以分别包括阻抗固定或可变的阻抗元件。
图10示出一种附加的可调谐谐振器R的可行实施方式，所述可调谐谐振器包括多个谐振器元件RE以及多个开关SW。在此，图10A示出与信号路径SP串联的谐振器元件RE。与此同时示出可调谐的串联谐振器。通过单独打开和关闭各个开关SW，能够将可单独调整的某些谐振器元件RE耦合到信号路径SP中。倘若图10A中的可调谐谐振器R包括m个谐振器元件RE，则能够获得2m种不同的切换状态。
图10B示出一种可调谐谐振器R的实施方式，其中谐振器元件使信号路径SP接地。连接至信号路径SP的各个谐振器元件RE的排列次序在原则上具有相关性，因此能够获得m！(阶乘)种不同的谐振器状态。
图11A至图11F表明阻抗逆变器的不同实施方式。
图11A示出一种阻抗变换器形式，其是阻抗逆变器。在信号路径中串联两个电容性元件。一个电容性元件使信号路径中的两个电容性元件的共同电路节点接地。信号路径中的电容性元件通过计算得出负电容-C。接地的并联电路中的电容性元件通过计算得出正电容C。
如上已述，仅由针对两个端口的运算规则得出电容值。因此，在图11A中所示的T型电路不必在电路环境中实现。确切而言，可以将串联路径中具有负电容的电容性元件与串联电路中额外连接的具有正电容的其他电容性元件组合，这样就能总体上相应获得一个或多个正电容的电容性元件。
这同样适用于图11B、图11C和图11D的实施方式并且适用于图12A、图12B、图12C和图12C中的导纳逆变器的实施方式。
图11B示出由电感性元件组成的T型电路，其中串联成信号路径的两个电感性元件纯粹在形式上具有负电感。
图11C示出一种阻抗逆变器形式，作为π型电路，其在串联路径中具有一个负电容的电容性元件并且在相应的并联电路中具有两个正电容的电容性元件。
图11D示出一种π形阻抗逆变器的实施方式，其中信号路径中的电感性元件的电感为负。相应的两个并联路径中的电感性元件的电感为正。
图11E示出一种阻抗逆变器的实施方式，其具有相移电路以及电感L的电感性元件。在此，相移电路优选具有信号线路的特征阻抗Z0。通过相移电路来适当设定相位差Θ。
在阻抗逆变器的情况下，例如，Θ可以通过方程式来确定。在此，和K通过确定。在导纳逆变器的情况下，可以采用：在此和J通过确定。
类似于图11E，图11F示出一种替选的实施方式，其中，将电感性元件替换成电容C的电感性元件。
图12A至图12F示出导纳逆变器的实施方式。
图12A示出一种T构型的导纳逆变器的实施方式，其中串联路径中的两个电容性元件具有正电容。并联路径中的电容性元件表面上具有负电容。
图12B示出一种T构型的导纳逆变器的实施方式，其中在信号路径中串联两个电感L的电感性元件。在使两个电感性元件的电极接地的并联路径中连接有具有负电感-L的电感性元件。
图12C示出一种π构型的导纳逆变器的实施方式，其中，两个并联路径中的两个电容性元件具有负电容。信号路径中的电容性元件具有正电容。
图12D示出一种具有三个电感性元件的π构型的导纳逆变器的实施方式。串联路径中的电感性元件具有正电感。两个并联路径中的两个电感性元件分别具有负电感。
图12E示出一种导纳逆变器的实施方式，其中具有正电感L的电感性元件连接于相移电路的两段之间。相移电路的每段都具有特征阻抗Z0并且适用于相移。
对应于图12E，图12F示出一种导纳逆变器的实施方式，其同样以相移电路为基础。在相移电路的两段之间连接具有正电容C的电容性元件。
图13示出并用可调谐谐振器R与阻抗变换器IW。在此，谐振器是串联谐振器。通过使用阻抗逆变器K作为阻抗变换器IW，两个阻抗变换器IW与连接于其间的串联谐振器的组合共同形成并联谐振器。
倘若将图13A的阻抗变换器IW替换成如图11A至11F所示的阻抗逆变器，例如参阅图11A，则获得图13B的电路结构。具有负电容的电容性元件似乎存在一定问题。然而，考虑到谐振器R本身具有正电容的电容性元件的特性，因而无需使用具有负电容的电容性元件直接与谐振器元件连接。这一点如图13C中所示。
此外，考虑到HF滤波器的电路环境中连接有电容性元件，因而也无需使用图13C的负电容的周边电容性元件。总之，获得一种如图14A所示的电路结构。此外，如果HF滤波器的外部电路环境无法补偿图13中的负电容-C，则可以通过并联路径中的电容性元件的正电容来补偿负电容。
图14A示出一种制作简单的HF滤波电路，其具有两个可调谐谐振器和三个阻抗元件，如此选择它们的阻抗，即这两个谐振器之一充当并联谐振器。因此，图14A基本上示出阶梯型滤波电路的基本构件，但仅使用串联谐振器。
图14B示出一种图14A的HF滤波器的替选方案，其中将谐振器之间的电感性元件L替换成电容性元件C并且将负载侧的并联路径中的电容性元件替换成电感性元件。
图14C示出另一种具有两个谐振器的HF滤波器的实施方式，其中，在相应的并联路径中连接三个电感性元件。
图14D示出一种HF滤波器的可行实施方式，其中左侧的两个阻抗元件由电感性元件构成，右侧的阻抗元件由电容性元件构成。
图14E示出一种实施方式，其中外侧的两个阻抗元件由电感性元件构成，中间的阻抗元件由电容性元件构成。
图14F示出一种实施方式，其中右侧的两个阻抗元件由电容性元件构成，左侧的阻抗元件由电感性元件构成。
图14G示出一种实施方式，其中右侧的两个阻抗元件由电感性元件构成，左侧的阻抗元件由电容性元件构成。
图14H示出一种实施方式，其中全部三个阻抗元件都由电容性元件构成。
图15A至图15H示出图14A至图14H的HF滤波器的其他实施方式，其中，另一阻抗元件使信号输入端与信号输出端直接互联。作为桥接式电容性元件的替选方案，可以使用桥接式电感性元件或者阻抗变换器的其他实施形式。
图16示出谐振器的导纳(曲线A)以及具有这种谐振器的HF滤波器的传递函数(曲线B)。串联的电容性元件具有值2.4pF。并联的电容性元件具有值0.19pF。
图17示出相应曲线，其中，将串联的可调谐电容调整成电容值30pF，并且将并联的可调谐电容调整成电容值3.7pF。与图16和图17相关的滤波器的阻抗变换器是阻抗逆变器。谐振器是串联谐振器。
与之相比，图18和图19示出具有导纳逆变器和并联谐振器的HF滤波器的相应曲线。在此，图18示出其中串联的可调谐电容具有值2.4pF且并联的可调谐电容具有值0.19pF的滤波器的特征曲线。
图19示出其中串联的可调谐电容具有值30pF且并联的可调谐电容具有值3.7pF的HF滤波器的相应曲线。
图20示出具有导纳逆变器和并联谐振器的带通滤波器的插入衰减。该滤波器包括可调谐谐振器，它们通过电容性元件的可调电容而一次调整至接收频带17或频带5。在此，这些谐振器包括如图10B所示的可借助于开关耦合的谐振器元件。
在此，图21示出具有阻抗逆变器和串联谐振器的HF滤波器的通带曲线，其中，将可调谐值一次调谐至频带17的发射频率及一次调谐至频带5的发射频率。在此，这些谐振器包括如图10A所示的可借助于开关耦合的谐振器元件。
图22示出可调谐双工器的接收滤波器或发射滤波器一次调谐至频带17及一次调谐至频带15的插入衰减。
图23示出一种HF滤波器的可行实施方式。在信号路径SP中串联四个电容性元件。在六个接地的分流支路中各连接一个可切换的谐振器。这些可切换谐振器中的每一个都包括谐振器元件以及与其串联的开关。电感性元件与四个电容性元件中的两个并联。
图24示出能够将滤波电路的电路部件有利地集成于一个多层模块中的方式。电容性元件CE能够作为MIM电容器(MIM＝金属-绝缘体-金属；Metall Isolator Metall)与信号电路的区段实现在一层中。在该层之下，可以实现开关SW。在位于其之下的层中，可以提供层间连接，这表示(半导体)开关与谐振器元件之间的接口线路。于是，在具有接口的层之下可以布置谐振器元件，例如作为SAW、BAW、GBAW等元件。
图25示出针对频带34和39算出的通带曲线，可以借助开关在其间进行转换。
HF滤波器或具有HF滤波器的双工器还能够包括附加的谐振器或阻抗元件，特别是可调谐的阻抗元件。
附图标记列表
A: 谐振器的导纳
ANT: 天线
B: HF滤波器的插入衰减
B',B1,B2,B3,B4: HF滤波器的插入衰减
CE: 电容性元件
D: 双工器
F: HF滤波器
GG: 基本构件
IAS: 阻抗适配电路
IE: 电感性元件
IW: 阻抗变换器
J: 导纳逆变器
K: 阻抗逆变器
P: 并联谐振器
R: 谐振器
RE: 谐振器元件
RX: 接收滤波器
S: 串联谐振器
SP: 信号路径
SW: 开关
TX: 发射滤波器
Z0: 线路特性阻抗
Φ: 相移
Claims (16)
1.一种HF滤波器(F)，其包括：
-串联的基本构件(GG)，其分别具有电声谐振器(R)，
-在所述基本构件(GG)之间串联的阻抗变换器(IW)，
其中
-所述阻抗变换器(IW)是阻抗逆变器(K)，
-所述基本构件(GG)的谐振器(R)仅是串联谐振器(S)，以及
-这些谐振器(R)中的至少一个是可调谐的。
2.根据前一项权利要求所述的HF滤波器，其中，作为阻抗元件，所述阻抗变换器(IW)包括：
-电容性元件(CE)和电感性元件(IE)，或者
-仅电容性元件(CE)，或者
-仅电感性元件(IE)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的HF滤波器，其中，所述阻抗变换器(IW)包括相移线路。
4.根据前述权利要求中任一项所述的HF滤波器，其中，通过具有Bij＝Bji的对称描述矩阵B来描述所述HF滤波器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的HF滤波器，所述HF滤波器还包括与所述滤波器(F)的一段并联的第二阻抗变换器(IW)，其中该段包含具有基本构件(GG)与两个阻抗变换器(IW)的串联电路。
6.根据前一项权利要求所述的HF滤波器，其中，所述可调谐谐振器(R)包括谐振器元件(RE)和可调谐的所述阻抗元件(CE、IE)，其与所述谐振器元件(RE)串联或并联。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的HF滤波器，其中，可调谐的谐振器(R)包括发自谐振器元件(RE)的场，每个元件(RE)均借助开关(SW)耦合至谐振器(R)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的HF滤波器，其中，所述开关(SW)是CMOS开关、基于GaAs的开关、J-FET开关或者MEMS开关。
9.根据前述权利要求中任一项所述的HF滤波器，其中，全部谐振器(R)可调谐至不同的频带。
10.根据前述权利要求中任一项所述的HF滤波器，其中，所述谐振器(R)的可调谐性可实现：
-补偿温度波动，
-针对阻抗适配调整所述滤波器(F)，
-针对插入衰减调整所述滤波器(F)，或者
-针对隔离调整所述滤波器(F)。
11.根据前四项权利要求中任一项所述的HF滤波器，其中，每个谐振器(R)包括可通过开关控制的同样多的谐振器元件(RE)，所述开关(SW)经由MIPI接口作出响应。
12.根据上述权利要求中任一项所述的HF滤波器，其包括：
-两个并联电容性元件(CE)，以及
-并联的电感性元件(IE)。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的HF滤波器，其包括三个并联的电容性元件(CE)。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的HF滤波器，其包括三个并联的电感性元件(IE)。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的HF滤波器，其包括
-两个并联的电感性元件(IE)，以及
-一个并联的电容性元件(CE)
16.根据前四项权利要求中任一项所述的HF滤波器，其中，所述HF滤波器包括两个串联的基本构件(GG)以及与所述两个串联的基本构件(GG)并联的电容性元件(CE)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |