CN107534426B - 具有对不良电接地的补偿的滤波器布置 - Google Patents

Abstract

在一种包括具有不良或非理想接地连接(GC1、GC2、GC3、GC4、GC5、GC6、GC7)的频率滤波器(F)的滤波器布置中，起因于不良接地的缺陷由并联耦合到所述频率滤波器的电容(CC)补偿。在1fF与50fF之间选择所述电容的值。所述滤波器布置可以是双工器(DU)中的接收滤波器(RF)。

Description

具有对不良电接地的补偿的滤波器布置

安装于衬底上的频率滤波器常常展示止带衰减的降级，且在相应双工器中展示双工器的传输滤波器与接收滤波器之间的不良相互隔离。

这些问题是由于另一方面是针对移动通信所使用的装置的日益小型化的结果的不良接地连接。通过试图连续地降低滤波器的晶片大小和其周边，减少晶片的占据面积中存在的接地引脚的数目，从而引起降级的接地或非理想接地。

当试图设计此降级滤波器的框图时，可通过将电感L耦合到滤波器的接地引脚中的一或多个来模拟降级。结果是低于通带的频率下且远离高于通带的频率下的通带的降低的衰减。

因此本发明的目标是提供一种避免上文所提及的问题的滤波器。本发明的另一目标是提供一种在近和远止带中具有提高的衰减的滤波器。

通过根据技术方案1所述的滤波器布置来解决这些和其它目标。本发明的其它细节以及有利实施例由其它附属权利要求项给出。

根据本发明的滤波器布置包括连接于第一端与第二端之间的频率滤波器。除了所述第一端与所述第二端之间的此信号线以外，还存在所述频率滤波器的至少一个接地连接。所述接地连接包括耦合到非理想接地。

为了补偿起因于此不良接地的缺点，电容并联耦合到所述频率滤波器。所述电容的值是低的，且在1fF与50fF之间加以选择。通过将此小电容并联耦合到所述频率滤波器，提高了低于和高于所述通带的止带的衰减。通过本发明，可实现一种滤波器，其展示与在低于所述通带的止带中具有理想接地的理想滤波器具有几乎相同质量的传递函数。

可以极低的额外工作量制造具有此小值的此额外电容的频率滤波器，使得以低额外成本实现本发明频率滤波器。此外，所述额外电容可被实现为可通过降低第一端与第二端之间的距离来实现的寄生电容。

在优选实施例中，所述电容形成为离散结构，所述离散结构允许准确地设定对于最优补偿必需的电容值。

本发明可用于在不应用本发明的情况下具有不同于理想行为的行为的频率滤波器。可通过耦合到所述频率滤波器的至少一个接地连接的干扰电感在所述滤波器的框图中模拟此非理想行为。可在约0.1nH下选择其值。可通过具有大于0.1nH的值的电感，例如通过0.3nH、0.6nH、0.9nH或约1nH的电感来模拟更大的干扰或相反的非理想行为。将此干扰电感引入到所述滤波器的所述框图中一方面精确地描绘所述降级，且另一方面，通过引入平行于所述频率滤波器的补偿电容来精确描绘此电容对所述降级的补偿。

可展示所述补偿的量依附于所述补偿电容值的所述准确设定。这意味着所述干扰电感的给定值需要设定补偿电容的准确值。

此额外电容可因此用以将“可调谐止带”引入到滤波器中。由此由所述谐振器产生的额外极可移位到所述止带中的所要频率。所述电容可由激光切除调谐或以其它方式例如由机械冲击影响。允许降低所述补偿电容的所述值的其它方法也是有可能的。通过调谐所述电容值，使所述传递函数中的所述此类所产生极移位。引入具有比预计必需至少略微更大的值的电容因此是有利的。

当测试所述滤波器的传递函数时，在所述过程的稍晚阶段时且例如在在不是所述滤波器的制造商的客户处在装置中实施所述滤波器之后，可调谐所述电容。通过进行此操作，可考虑所述客户装置内或周围的环境以相应地调整所述滤波行为。可补偿客户装置中的不良接地。

所述频率滤波器可以是带通滤波器。但可根据本发明而实施其它类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器或陷波滤波器。

在本发明的实施例中，所述滤波器布置包括双工器。双工器具有至少三个端和一系列接地连接。所述补偿电容耦合于所述双工器的至少一个输入端口与一个输出端口之间。当双工器具有两个滤波器，其中的一个是接收滤波器，另一个是传输滤波器时，所述补偿电容仅并联耦合到所述接收滤波器。

在本发明的一个优选实施例中，所述频率滤波器是所述接收滤波器；所述耦合于所述接收滤波器的输入与输出之间。

假设所述电容与所述干扰电感一起形成滤波器谐振器且因此形成滤波器谐振器。可通过取决于所述干扰电感的所述值而选择并设定电容的所要值来设定此谐振器的谐振频率。通过在所述补偿电容耦合到的滤波器的止带中的频率下设定所述谐振频率来实现本发明的效果。本发明允许在低于所述频率滤波器的所述通带或高于所述滤波器的所述通带的止带下设定所述谐振频率。此外，如果所述频率滤波器的不同接地连接受不同电感值干扰，那么有可能形成两个或多于两个谐振电路，所述不同电感值连同补偿电容形成具有不同谐振频率的不同谐振电路。

根据本发明的实施例，所述频率滤波器是双工器的接收滤波器。所述双工器包括此接收滤波器和传输滤波器，这两个滤波器的通带在按双工距离彼此邻接且疏远的频率下居中。此双工距离可能是极小的并取决于频带定义，且可以是例如80MHz。在此有利实施例中，所述谐振电路被设定成所述传输滤波器的所述通带内的谐振频率。当所述谐振谐振电路在所述传递函数中的所述谐振频率下产生极时，这会引起所述接收滤波器的所述频带内的传输频率的提高的衰减。

所述频率滤波器的所述第一端和所述第二端通常分配给所述频率滤波器的输入端和输出端。接着，所述端中的一个是天线端。所述补偿电容接着耦合于所述第一端与所述第二端之间。

在下文中，通过实施例和相应图1到10来更详细地解释本发明。

图1展示根据本发明的简单实施例的频率滤波器，

图2展示根据另一实施例的滤波器布置的双工器的框图，

图3展示是二合一滤波器的第三实施例，

图4展示第三实施例的二合一滤波器中的一个的传递函数，

图5展示图4的缩放细节，

图6展示本发明的滤波器布置是双工器的第四实施例，

图7展示图6的第四实施例的双工器的传递函数，

图8展示图6的双工器的隔离，

图9展示根据图6的本发明双工器的传递函数，

图10展示图6的双工器的隔离。

图1展示本发明的最简单第一实施例。滤波器布置包括实施为带通滤波器的频率滤波器F。第一端T1和第二端T2是频率滤波器F的输入端和输出端。频率滤波器F具有不良接地连接GC，不良接地连接GC模拟为耦合到此接地连接GC的电感L。根据本发明，干扰电感L的负面影响由并联耦合到频率滤波器F的补偿电容器CC补偿。假设干扰电感具有小于1nH的值，而补偿电容CC具有介于约1.0fF到50fF之间的电容。

图2展示本发明的另一实施例，其中滤波器布置包括从第一频率滤波器F1和第二频率滤波器F2理解的双工器DU。

假设双工器具有不良接地连接，所述不良接地连接可由连接到双工器DU的接地连接且具体地说连接到第一滤波器F1的接地连接的另一电感L模拟。未在此图中展示此干扰电感。

为了补偿此干扰电感，补偿电容器CC并联耦合到第一滤波器F1。因此，补偿电容器CC桥接第一端T1与第二端T2。在优选实施例中，第二端T2分配给双工器DU的天线端，且第一端T1分配给接收输入(RX区段)。通过选择补偿电容器CC的恰当电容值，可至少部分地补偿双工器的不良接地连接的干扰效应的补偿。

图3展示根据已出售的给定二合一滤波器F的第三实施例的框图。滤波器布置(二合一滤波器)包括连接于第一端T1与第二端T2之间的第一滤波器。滤波器布置的第二滤波器耦合于第三端T3与第四端T4之间。

二合一滤波器包括在理想状况下不具有任何固有电感的六个接地连接GC1到GC6。但在真实环境中，当二合一滤波器安装到具有不良接地的衬底时，可由各自耦合到接地连接GC中的每一个的电感模拟的接地连接GC受到干扰。为了模拟此二合一滤波器的性能，假设干扰电感中的每一个各自具有约0.6nH的电感值。为了补偿此不良接地连接，补偿电容器CC并联耦合到第一端T1与第二端T2之间的第一滤波器。

当通过补偿电容器GC的两个不同电容值执行模拟时，其结果对于不同电容值是不同的。

图4展示根据图3中所描绘的二合一滤波器的模拟计算的结果。在图中，描绘了四个曲线，每个曲线分配给二合一滤波器的第一滤波器的端T1与T2之间的传递函数。

第一曲线1分配给具有不具有固有干扰电感的良好接地连接的理想滤波器F。因此，不必模拟补偿电容器。曲线2展示具有不良接地但不具有补偿电容器的图3的第一滤波器的传递函数。图展示出根据曲线2的第二传递函数的衰减具有降低到低于通带的衰减。对于高于通带的频率，形成具有高衰减的极。但在上止带中，衰减相对于理想曲线1是不良的。

第三曲线3展示根据图3的滤波器的第一端T1与第二端T2之间的传递函数，所述滤波器具有不良接地连接但具有根据本发明的电容值为10fF的补偿电容器。图4的曲线4展示相应经补偿传递函数，其中补偿电容器CC的电容值被设定成20fF。

可展示补偿电容器CC的两个设定值可改进滤波器的止带衰减。但在此实施例中，补偿电容器CC的更高电容值20fF展示出最好的结果。这可仅对于此实例成立，在此实例中假设接地连接的干扰是约0.6nH。对于其它实例，可在较高或较低值下找到最优补偿电容。

图5展示低于通带的频率范围的图4的放大区段。同样在此区域中，20fF的补偿电容值展示出最好结果，也就是下止带的最好衰减。

图6展示本发明的是已出售的双工器的第四实施例的框图。滤波器布置(双工器DU)包括接收滤波器RF，接收滤波器RF是连接于端T1与端T2之间的第一频率滤波器，其中T2是双工器的天线端。双工器DU的第二频率滤波器是连接于端T3与天线端T2之间的传输滤波器TF。为了模拟本发明效果，使用WCDMA频带1的双工器。此双工器DU具有七个接地连接GC1到GC7。在接地连接中的每一个具有几乎理想接地的理想状况下，不使用补偿电容器，但分别根据双工器DU的设计优化而将接地连接中的两个设定成1.2nH和1.8nH的电感。在受干扰状况下，其余五个接地连接受到受干扰接地连接GC中的每一个的0.2nH的假设干扰电感值的干扰，而电感设计的电感值在设定值下不变。

为了补偿接地连接GC3到GC7处的干扰电感，补偿电容器CC并联耦合到第一端T1与第二端T2之间的接收滤波器RF。匹配线圈AC耦合到接近第二端T2的信号线，第二端T2接近天线端以补偿滤波器的电容性行为。

图7展示不具有补偿电容器CC的图6的滤波器的传递函数。左通带是指传输滤波器TF且包括两个曲线5、6，其中曲线5与理想双工器的TX传递函数一致，或与双工器DU的理想传输滤波器TF一致。曲线6与受干扰且因此具有不良接地连接GC3到GC7的双工器的模拟结果一致。

曲线1是具有优化且不受干扰接地连接的接收滤波器RF的传递函数。曲线2属于接收滤波器RF的传递函数，其中接地连接受各自是0.2nH的所述电感值干扰。

图8展示图6的双工器DU(不具有补偿电容器CC)的隔离。曲线1展示不受干扰双工器的隔离，且曲线2展示受干扰双工器的隔离。已在第一视图上，可见根据曲线2的受干扰双工器的隔离已相对于曲线1恶化了约15dB，15dB是对于双工器不可接受的值。

图9是如图7的类似图，但展示传递函数，包含具有平行于接收滤波器RF的插入补偿电容的传递函数。曲线1和2与图7中的相应曲线1和2相同。曲线1展示具有不受干扰接地连接且不具有补偿电容器的接收滤波器RF的理想传递函数。曲线2展示接地连接受干扰的相应状况。

曲线3与根据根据图6的本发明双工器的接收滤波器的传递函数一致，其中补偿电容器CC被设定成15fF的值。

曲线4与补偿电容器值被设定成30fF的实施例一致。

图式展示同样在此实施例中，补偿电容的更高值相对于上止带和下止带的衰减而实现更好的结果。但这可仅针对在每一接地连接处假设0.2nH的干扰值的此实施例成立。

图10展示理想状况的不具有干扰接地连接且不具有补偿电容器的图6的双工器(曲线1)、具有受干扰接地连接且不具有补偿电容器的双工器(曲线2)、具有受干扰接地连接但具有15fF的补偿电容器的双工器(曲线3)的隔离，而曲线4展示具有设定成30fF的补偿电容值的双工器。图展示同样对于隔离，此实例的更好补偿值是30fF电容。

当已借助于仅几个实施例解释本发明时，本发明的范围应不限于这些实施例。本发明可用于是滤波器布置的部分的任何滤波器中，滤波器布置包括可或可不与其连接的任意数目个其它滤波器。本发明适用于具有不良接地连接的所有滤波器，所述连接会降低可由并联连接所述滤波器中的一个的本发明电容器补偿的滤波器属性。

元件符号列表

F,F1,F2 频率滤波器

T1,T2 第一端和第二端

CC 电容

L 干扰电感

DU 双工器

RF 接收滤波器

CP 天线端处的并联电感

GC 接地连接

Claims (5)

1.一种滤波器装置，其包括：

频率滤波器，其连接于第一端与第二端之间，所述频率滤波器的接地连接具有0.1nH与1nH之间的电感；以及

电容，其并联耦合到所述频率滤波器，所述电容的值在1fF与50fF之间，

其中所述电容与所述电感一起形成滤波器谐振器，通过所述电容的值，所述滤波器谐振器的谐振频率被设定成述频率滤波器的止带。

2.根据权利要求1所述的滤波器装置，

其中所述滤波器装置包括双工器。

3.根据权利要求1所述的滤波器装置，

其中所述频率滤波器是接收滤波器，且所述电容耦合于所述接收滤波器的输入与输出之间。

4.根据权利要求1所述的滤波器装置，

其中所述频率滤波器是双工器的接收滤波器，所述双工器包括所述接收滤波器和传输滤波器，且所述滤波器谐振器被设定成所述传输滤波器的通带内的谐振频率。

5.根据权利要求1到权利要求4中任一权利要求所述的滤波器装置，

其中所述第一端和所述第二端是所述频率滤波器的输入端和输出端，所述第一端和所述第二端中的一个是天线端。

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