CN108463949A - 微型可调谐滤波器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种使用声谐振器的可调谐滤波器。可调谐滤波器包括多个可调谐振器单元(20)。每个可调谐振器单元(20)具有声波谐振器(12)。每个声波谐振器与不同的可调谐频率相关联。每个可调谐振器单元还具有第一开关(22)，其被配置为一次选择所述可调谐振器单元的所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。所述多个可调谐振器单元的所述第一开关被耦接以协作地选择所述多个可调谐振器单元的每一个可调谐振器单元中的一个声波谐振器，其中所述多个可调谐振器单元中的一个可调谐振器单元中的选定声波谐振器和所述多个可调谐振器单元中的其它可调谐振器单元的其它选定声波谐振器与相同的可调谐频率响应相关联。该选择导致整体可调谐频率响应。

Description

微型可调谐滤波器
技术领域
无线通信，具体地，用于无线收发机的微型可调谐带通和带阻滤波器。
背景技术
可调谐滤波器用于无线通信设备的收发机，诸如在基站和便携式无线设备(例如蜂窝电话、平板计算机、便携式计算设备等)中。与具有固定通带或固定阻带的滤波器组或可切换滤波器相比，可调谐滤波器在频带上表现出可调谐的连续频率响应。从实用性的角度来看，可调谐滤波器应该小尺寸、轻重量。传统的微波可调谐滤波器对于大多数商业无线通信应用来说太大、太笨重且太昂贵。
与微波可调谐滤波器相比，诸如表面声波(SAW)谐振器、体声波(BAW)谐振器和薄膜体声谐振器(FBAR)之类的声波谐振器尺寸小、重量轻且相对便宜。因此，这些声波谐振器用于安装在移动手机和其它小型无线设备中的固定带滤波器。
图1是示出了示例性调谐频带的可调谐带通滤波器的期望频率响应的图。图2是示出了示例性调谐频带的可调谐带阻滤波器的期望频率响应的图。图3是窄可调谐带通滤波器的电路图，其中具有可调谐电容器16的可调谐振器单元14中包括声波谐振器12。图4是图3的窄可调谐带通滤波器的可调谐频率响应的图。如图4所示，图3的可调谐电容器可以被调整以改变带通滤波器的通带。可调谐频率响应的三个示例在图4中示出：最低响应、中间响应和最高响应。尽管图3的布置提供了调整滤波器通带的能力，但是图3的设计的可调谐范围固有地受到在声谐振器中使用的材料的机电耦合系数的限制。商用声谐振器的最大机电耦合系数约为6％。
需要指出，图3的电路的最大调谐范围仅为大约20兆赫兹(MHz)，这不适用于当前和所规划的未来无线通信系统的宽带工作频带。因为无线通信系统的工作带宽已经大幅增加并且将继续增加，所以需要能够在非常宽的频率范围内调谐的微型可调谐滤波器。
发明内容
一些实施例有利地提供了一种使用声谐振器的可调谐滤波器。根据一方面，一种可调谐滤波器包括多个可调谐振器单元。每个可调谐振器单元具有多个声波谐振器。所述多个声波谐振器中的每个声波谐振器与不同的可调谐频率响应相关联。每个不同的可调谐频率响应具有相应的带宽。每个可调谐振器单元还具有第一开关，其被配置为一次选择所述可调谐振器单元的所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。所述多个可调谐振器单元的所述第一开关被耦接以协作地选择所述多个可调谐振器单元的每一个可调谐振器单元中的一个声波谐振器，其中所述多个可调谐振器单元中的一个可调谐振器单元中的选定声波谐振器和所述多个可调谐振器单元中的其它可调谐振器单元的其它选定声波谐振器与相同的可调谐频率响应相关联。所述选择产生整体可调谐频率响应。
根据此方面，在一些实施例中，每个不同的可调谐频率响应是带通滤波器响应，并且所述整体可调谐频率响应是带通频率响应。在一些实施例中，每个不同的可调谐频率响应是带阻滤波器响应，并且所述整体可调谐频率响应是带阻频率响应。在一些实施例中，所述多个可调谐振器单元中的至少两个可调谐振器单元电串联。在一些实施例中，所述多个可调谐振器单元中的至少两个可调谐振器单元电并联。在一些实施例中，所述可调谐滤波器还包括可调匹配块，其与所述多个可调谐振器单元中的至少一个可调谐振器单元电并联，并且所述可调谐滤波器是带阻滤波器。
在一些实施例中，所述多个声波谐振器中的每个声波谐振器具有相应的输入端和输出端。在这些实施例中，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个。在一些实施例中，每个可调谐振器单元进一步包括第二开关，所述第二开关被配置为与所述第一开关协作以一次选择所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。在一些实施例中，所述多个声波谐振器中的每一个声波谐振器具有相应的输入端和相应的输出端，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个，并且所述第二开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的另一个。
根据另一实施例，一些实施例包括一种可调谐带通滤波器。所述可调谐带通滤波器具有多个可调谐振器单元。每个可调谐振器单元具有多个声波谐振器。每个声波谐振器与不同的可调谐带通频率响应相关联，每个可调谐带通频率响应具有带宽。每个可调谐振器单元还具有第一开关，其被配置为一次选择所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。所述多个可调谐振器单元的所述第一开关被耦接以协作地选择所述多个可调谐振器单元的每一个可调谐振器单元中的一个声波谐振器，所述多个可调谐振器单元中的一个可调谐振器单元中的每个选定声波谐振器和所述多个可调谐振器单元中的其它可调谐振器单元的其它选定声波谐振器与相同的可调谐带通频率响应相关联。该选择性能获得整体可调谐带通频率响应。
根据此方面，在一些实施例中，所述多个可调谐振器单元中的至少两个可调谐振器单元电串联。在一些实施例中，所述多个可调谐振器单元中的至少两个可调谐振器单元电并联。在一些实施例中，每个可调谐振器单元进一步包括第二开关，所述第二开关被配置为与所述第一开关协作以一次选择所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。在一些实施例中，每个可调谐振器单元中的声波谐振器的数量为N，并且不同的可调谐带通频率响应的数量为N。在一些实施例中，所述N个不同的可调谐带通频率响应中的每一个可调谐带通频率响应的调谐范围与所述N个可调谐带通频率响应中的相邻的可调谐带通频率响应的调谐范围部分地重叠。
在一些实施例中，所述多个声波谐振器中的每一个声波谐振器具有相应的输入端和输出端，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个。在一些实施例中，所述多个声波谐振器中的每一个声波谐振器具有相应的输入端和相应的输出端，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个，并且第二开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的另一个。
根据又一方面，提供了一种可调谐带阻滤波器。所述可调谐带阻滤波器包括多个可调谐振器单元。每个可调谐振器单元包括多个声波谐振器。每个声波谐振器与不同的可调谐带阻频率响应相关联，每个可调谐带阻频率响应具有带宽。每个可调谐振器单元还包括第一开关，其被配置为一次选择所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。所述多个可调谐振器单元的所述第一开关被耦接以协作地选择所述多个可调谐振器单元的每一个可调谐振器单元中的一个声波谐振器。所述多个可调谐振器单元中的一个可调谐振器单元中的选定声波谐振器和所述多个可调谐振器单元中的其它可调谐振器单元的其它选定声波谐振器与相同的可调谐带阻频率响应相关联。该选择性能获得整体可调谐带阻频率响应。
根据此方面，三个可调谐振器单元采用电气T配置。在一些实施例中，所述可调谐带阻滤波器进一步包括可调匹配块，其与所述三个可调谐振器单元中的一个可调谐振器单元并联。在一些实施例中，三个可调谐振器单元采用电气π配置。在一些实施例中，所述可调带阻滤波器进一步包括两个可调匹配块，每个可调匹配块与所述三个可调谐振器单元中的一个可调谐振器单元电并联。在一些实施例中，每个可调谐振器单元进一步包括第二开关，所述第二开关被配置为与所述第一开关协作以一次选择所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。在一些实施例中，每个可调谐振器单元中的声波谐振器的数量为N，并且不同的可调谐带阻滤波器响应的数量为N。
在一些实施例中，所述多个声波谐振器中的每一个声波谐振器具有相应的输入端和输出端，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个。在一些实施例中，所述多个声波谐振器中的每一个声波谐振器具有相应的输入端和相应的输出端。在这些实施例中，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个，并且第二开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的另一个。
根据另一实施例，提供了一种可调谐带阻滤波器，所述可调谐带阻滤波器的每个可调谐振器单元只有一个声波谐振器。在该实施例中，三个可调谐振器单元采用π配置和T配置中的一者来电连接，每个可调谐振器单元具有声波谐振器，所述声波谐振器与可调谐带阻频率响应相关联。所述带阻滤波器还包括可调匹配块，其与所述三个可调谐振器单元中的至少一个可调谐振器单元电并联。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易了解对本发明实施例及其伴随的优点和特征的更完整的理解，其中：
图1是一系列带通滤波器响应的图；
图2是一系列带阻滤波器响应的图；
图3是使用声谐振器的公知可调谐带通滤波器配置；
图4是图3的可调谐带通滤波器配置的三个带通响应的图；
图5是具有M个可调谐振器单元的可调谐带通滤波器，每个可调谐振器单元具有N个声谐振器；
图6是图5的可调谐带通滤波器的带通频率响应的图；
图7是图5的可调谐带通滤波器的带通频率响应的图，其中垂直标度从0延伸到-50dB；
图8是N个子可调谐滤波器的示例重叠频率响应的图；
图9是具有M个可调谐振器单元的可调谐带通滤波器，每个可调谐振器仅具有一个单极N掷开关；
图10是根据本文讨论的原理构造的可调谐T型带阻滤波器；
图11是根据本文讨论的原理构造的可调谐π型带阻滤波器；
图12是可调谐带阻滤波器的带阻频率响应的图，其中通带低于带阻频率区域；
图13是可调谐带阻滤波器的带阻频率响应的图，其中通带在带阻频率区域之上；
图14是可调谐T型带阻滤波器；以及
图15是可调谐π型带阻滤波器。
具体实施方式
在详细描述示例性实施例之前，需要指出，实施例主要在于与用于无线收发机的微型可调谐带通和带阻滤波器相关的装置组件和处理步骤的组合。因此，这些组件在适当的情况下由附图中的常规符号表示，仅示出与理解实施例相关的那些具体细节，以免从本文的描述获益的本领域普通技术人员容易理解的细节混淆本公开。
如此处所使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”之类的关系术语仅用于将一个实体或元件与另一个实体或元件区分开，而不一定要求或暗示这些实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
在一些实施例中，可调谐滤波器设计包括：多个可调谐振器单元，其具有多个声谐振器；以及开关，用于选择与具有相应带宽的特定频率响应相关联的一组声波谐振器。通过从一组声波谐振器切换到另一组声波谐振器，所述可调谐滤波器设计的频率调谐范围与在每个可调谐振器单元中仅具有单个谐振器的滤波器的频率调谐范围相比较大。这里描述的实施例可通过传统的SAW谐振器、BAW谐振器、FBAR谐振器制造技术来实现。这些谐振器用于可调谐振器单元，以便与公知的解决方案相比，允许其带阻或带通区域的频率重叠，从而增加滤波器的最大频率调谐范围。
图5是根据本文讨论的原理构造的可调谐带通滤波器18的一个实施例的电路图。可调谐带通滤波器18包括多个(M个)可调谐振器单元20，其中M个可调谐振器单元的第m个可调谐振器单元可以表示为20-m。图5中的M个可调谐振器单元被标记为20-1、20-2、20-3...20-M。M个可调谐振器单元20中的每一个具有多个(N个)声谐振器12，其中N大于1。每个可调谐振器单元还具有可调谐电容器16。可调谐振器单元20-m内的N个声波谐振器12-R1m、12-R2m、2-R3m...12-Rnm...12-RNm中的每一个与N个不同的可调谐频率响应中的一个不同可调谐频率响应相关联，可以一次选择一个声波谐振器。声波谐振器被统称为声波谐振器12。因此，例如第一可调谐振器单元20-1具有声波谐振器12-R11、12-R21、12-R31、12-Rn1，......12-RN1。每个可调谐振器单元的所有声波谐振器12-Rnm可以是公知的声谐振器组件，其具有约6％的常规机电耦合系数，这限制了已有n个谐振器被选定的可调声谐振器单元的调谐范围。
可调谐振器单元m的N个声波谐振器12-R1m、12-R2m、12-R3m...12-RNm中的每一个(诸如第一可调谐振器单元的12-R11、12-R21...12-Rn1)可以通过协作单刀N掷开关22-m和24-m在其输入端11和输出端13处选择。因此，可调谐振器单元1的开关22-1和24-1可以布置成选择声波谐振器12-R11或12-R21或12-R31或......12-Rn1...或12-RN1。可调谐振器单元m的开关22-m和24-m可以布置成选择谐振器12-R1m或12-R2m或12-R3m或......12-Rnm......或12-RNm。可调谐振器单元M的开关22-M和24-M可以布置成选择谐振器12-R1M或12-R2M或12-R3M或12-RnM或12-RNM。
此外，在一个实施例中，一个可调谐振器单元的开关耦接到其它可调谐振器单元的开关，使得每个可调谐振器单元选择第n个声谐振器，该第n个声谐振器和其它可调谐振器单元的选定声谐振器与相同的可调谐频率响应相关联。因此，例如，当开关22-1和24-1选择声波谐振器12-Rn1时，开关22-2和24-2选择声波谐振器12-Rn2，...并且开关22-M和24-M选择声波谐振器12-RnM。因此，每个可调谐振器单元20-m选择与第n个可调谐频率响应相关联的第n个谐振器，以产生第n个可调谐频率响应。在M个可调谐振器单元中的每一个中选择第n个声谐振器产生第n个子可调谐滤波器。换句话说，第n个子可调谐滤波器是通过在M个可调谐振器单元中的每一个中选择第n个声谐振器而产生的滤波器。第n个子可调谐滤波器具有与第(n+1)个子可调谐滤波器的调谐范围重叠的调谐范围，从而获得可调谐带通滤波器的连续极宽调谐范围。
图6是图5的可调谐带通滤波器的频率响应的图。每个可调谐振器单元20-1到20-M的第n个谐振器与第n个子可调谐滤波器相关联，在该示例中，所述第n个子可调谐滤波器具有大约14MHz的通带频带。每个第n个子可调谐滤波器的频率调谐范围与相邻的第(n-1)和第(n+1)个子可调谐滤波器的频率调谐范围部分地重叠。在图6的示例中，可以一次选择N个子可调谐滤波器中的一个，以提供1905MHz至2085MHz之间的调谐范围。在图5的实施例中，每组N个子可调谐滤波器的通带的调谐范围可以被设计为在通带的一个时间带宽中重叠，使得在它们的调谐范围之间不存在频率间隙。即，一个子可调谐滤波器的最高频带与相邻子可调谐滤波器的最低频带重叠。可以理解，图6所示的频率范围和带宽仅是说明性示例。实施方式不限于所示的频率范围、重叠或带宽。
在图6中，最左边的图28-1是包括声波谐振器12-R11、12-R12、12-R13...12-R1M的第一子可调谐滤波器的低(28-1a)、中(28-1b)和高(28-1c)频率响应。图28-2是具有谐振器12-R21、12-R22、12-R23...12-R2M的第二子可调谐滤波器的低(28-2a)、中(28-2b)和高(28-2c)频率响应。在通带中，28-1c与28-2a重叠。最右边的图28-N是包括声波谐振器12-RN1、12-RN2、12-RN3，......12-RNM的第N个子可调谐滤波器的低、中和高频响应。在图6中，当开关22和24选择第一子可调谐滤波器(28-1)时，例如通过调谐图5中的每个可调谐振器单元20中的可调谐电容器16来实现可调谐频率响应28-1a、28-1b和28-1c。当可调谐通带在曲线28-1c之一的上方时，使用开关22和24选择第二子可调谐滤波器，并且通过调谐图5中的每个可调谐振器单元20中的可调谐电容器16来实现可调谐频率响应28-2a、28-2b和28-2c。当使用开关22和24选择最后一个子可调谐滤波器(28-N)时，也通过调谐图5中的每个可调谐振器单元20中的可调谐电容器16来实现可调谐频率响应28-Na、28-Nb和28-Nc。因此，尽管形成子可调谐滤波器的一组可调谐振器的频率调谐范围相对窄(例如，第一子可调谐滤波器28-1的调谐范围28-1a到28-1c)，但是可调谐滤波器18的整体频率调谐范围要大得多，这是因为每个可调谐振器单元20中的N个不同的谐振器以及它们对于形成子可调谐滤波器的相应作用共同扩展了可调谐滤波器18的整体调谐频率范围。在一些实施例中，可调谐带通滤波器18的整体通带调谐范围约为子可调谐滤波器的通带调谐范围的N倍。
图7是图6的同一频率响应的曲线图，只是垂直标度从0延伸到-50dB并且示例频率标度从1850MHz延伸到2150MHz。在图7中，不同的频率响应由不同的线路迹线示出。例如，曲线28-1a、28-1b和28-1c分别是第一子可调谐滤波器的低、中和高频带。曲线28-2a、28-2b和28-2c分别是第二子可调谐滤波器的低、中和高频带。曲线28-Na、28-Nb和28-Nc分别是第N个子可调谐滤波器的低、中和高频带。
在一些实施例中，子可调谐滤波器可具有大于14MHz的通带。可以实现这一目标，因为声谐振器的设计在未来会得到改善。这里再次理解，图7所示的子可调谐滤波器的频率调谐范围和带宽仅是说明性示例。实施方式不限于所示的频率范围、重叠或带宽。
需要指出，图5中的可调谐振器单元的配置(即电互连布置)仅是一个示例。可以实现其它配置。例如，两个串联连接的可调谐振器单元之后可以是一个或多个并联的可调谐振器单元，接着是一个或多个串联可调谐振器单元，然后是一个或多个并联的可调谐振器单元等等。在图5的特定配置中，两个可调谐振器单元采用电串联布置，而另外两个可调谐振器单元采用电并联布置。
参考图8，框30-1示出了当选择M个可调谐振器单元中的每个可调谐振器单元的N个谐振器中的第一个谐振器时，可调谐滤波器18的最大调谐范围(子可调谐滤波器1)。方框30-2示出了当选择M个可调谐振器单元中的每个可调谐振器单元的N个谐振器中的第二个谐振器时，可调谐滤波器的最大频率调谐范围(子可调谐滤波器2)。框30-N示出了当选择M个可调谐振器单元中的每个可调谐振器单元的第N个谐振器时，可调谐滤波器的最大调谐范围(子可调谐滤波器N)。
子可调谐滤波器1的第一频率调谐范围32可以从第一子可调谐滤波器的最低可调频带34连续调谐到最高可调频带36。类似的频率调谐范围由子可调谐滤波器2到子可调谐滤波器N(具有最高可调谐频带38)中的每一个提供。由于每个子可调谐滤波器的频率调谐范围与相邻的子可调谐滤波器的频率调谐范围部分地重叠，因此，整体的总连续频率调谐范围40比任何个体子可调谐滤波器的频率调谐范围宽得多。如图8的示例所示，最低频带是频带42，最高频带是频带44。在一些实施例中，第n个子可调谐滤波器的高可调谐频带与第(n+1)个子可调谐滤波器的低可调谐频带的重叠至少与无线收发机的工作带宽一样大。在图8中，可调谐滤波器的工作带宽以字母“TF的BW”表示。
图9是另一类型的可调谐带通滤波器45的电路图，其类似于图5的带通滤波器配置，只是每个可调谐振器单元46-m仅具有一个开关22-m来选择第m个可调谐振器单元46-m的第n个谐振器。因此，例如当开关22-1选择第一可调谐振器单元46-1的第n个谐振器时，开关22-2选择第二可调谐振器单元46-2的相应的第n个谐振器，......以及开关22-M选择第M个可调谐振器单元46-M的相应的第n个谐振器。
图9的可调谐带通滤波器配置优于图5的可调谐带通配置的优点是：通过在可调谐振器单元中仅使用一半数量的开关，减小了尺寸，并且降低了重量和成本。然而，与图5的布置相比，图9的带通配置可能降低滤波器性能或加剧性能的不稳定性，因为每个未选定的声谐振器仍有一个端口连接到选定的声谐振器。换句话说，未选定的声谐振器不与电路进行电隔离。
另需指出，在一些实施例中，每个可调谐振器单元中的声谐振器的数量能够是不同的。例如，一个可调谐振器单元可以具有3个声谐振器，而另一可调谐振器单元可以具有2个声谐振器，从而提供总共3个不同频率的子可调谐滤波器。更一般地，一个可调谐振器单元可以具有N1个声谐振器，而另一可调谐振器单元可以具有N2个声谐振器，从而提供总共N3个不同的子可调谐滤波器，其中N1和N2是整数，并且N3是N1和N2中的较大者。在这种配置中(其中每个可调谐振器单元中的声谐振器的数量不同)，一些声谐振器可以不止一次地用于形成不同的子可调谐滤波器。
图10示出了可调谐T型带阻滤波器47，其包括采用T形配置的三个可调谐振器单元48-1、48-2和48-3。每个可调谐振器单元具有两个开关22和24来选择可调谐振器单元的第n个声谐振器。因此，开关22-1、22-2和22-3协作以选择它们各自的可调谐振器单元的第n个声谐振器的输入端，并且开关24-1、24-2和24-3协作以选择它们各自的可调谐振器单元的第n个声谐振器的输出端。因此，开关22-1与开关24-1协作以选择可调谐振器单元48-1的第n个声谐振器，开关22-2与开关24-2协作以选择可调谐振器48-2的第n个声谐振器，以及开关22-3与开关24-3协作以选择可调谐振器48-3的第n个声谐振器。
需要指出，在T型带阻滤波器的情况下，每个可调谐振器单元中的声谐振器的数量可以是1或大于1。当每个可调谐振器单元中只有一个谐振器时，不需要开关。需要指出，尽管一组声谐振器(即，子可调谐滤波器)的频率调谐范围相对窄，但是当在每个可调谐振器单元中设置多个声谐振器时，图10所示的可调谐滤波器的整体频率调谐范围大得多，因为一次可以选择每个可调谐振器单元中的N个不同的声谐振器来提供N个不同的子可调谐滤波器，这些子可调谐滤波器共同形成可调谐滤波器的更宽调谐范围。
在一个备选实施例中，可以省略开关24-1、24-2和24-3，如图9的实施例的情况。或者，在一个备选实施例中，可以省略开关22-1、22-2和22-3而不是开关24-1、24-2和24-3。因此，图10的可调谐振器单元36可以由与图9中的可调谐振器单元46类似的一个或多个单开关可调谐振器单元代替。
需要指出，可调谐T型带阻滤波器47的类型与图5所示的可调谐振器单元的类型相同，但是除此之外还具有可调匹配块50，该匹配块与选定的声波谐振器12-Rn1、12-Rn2和12-Rn3相关联。可调匹配块50的优点是能够通过仅使用单个可调谐电容器和固定电感器来提供感性可调谐组件。
图11是可调谐π型带阻滤波器51，其包括采用π配置的三个可调谐振器单元52-1、52-2和52-3。可调谐振器单元52与在图5的可调谐带通滤波器配置中使用的相同。然而，平行于可调谐振单元52-1和52-3分别引入可调匹配块50a和50b针对由开关对(22-1、24-1)、(22-2、24-2)和(22-3、24-3)选择的声波谐振器12-Rn1、12-Rn2和12-Rn3构成的每个三元组产生可调谐带阻滤波器响应。可调匹配块50a和50b的一个优点是能够针对图11的π型可调谐带阻滤波器的每一侧，仅使用单个可调谐电容器以及固定电感器来提供感性可调谐组件。
因此，开关22和24在可调谐π型带阻滤波器的三个可调声谐振器单元中的每一个中协作以选择第n个声谐振器。
需要指出，在π型带阻滤波器的情况下，每个可调谐振器单元中的谐振器的数量可以是1或大于1。当每个可调谐振器单元中只有一个谐振器时，不需要开关。需要指出，在一些实施例中，可以仅使用一半的开关，使得例如可以省略开关24-1、24-2和24-3，或者替代地可以省略开关22-1、22-2和22-3。因此，图11的谐振器单元52可以由图9中的一个或多个单开关可调谐振器单元46替代。需要指出，尽管一组谐振器(即子可调谐滤波器)的频率调谐范围相对窄，但整体频率调谐范围要大得多，因为每个可调谐振器单元中具有N个不同的谐振器。
需要指出，π型可调谐带阻滤波器之后可以是另一π型可调谐带阻滤波器，或者可以是T型可调谐带阻滤波器。类似地，T型可调谐带阻滤波器之后可以是另一T型带阻滤波器，或者可以是π型带阻滤波器。换句话说，图5中的可调谐振器单元20或图9中的可调谐振器单元46可以被组装以形成π型或T型可调谐带阻滤波器，并且π型和T型可调谐带阻滤波器可以被组装成更大的滤波器布置。还需要指出，对于带阻滤波器，带阻滤波器的带通区域可以被选择为高于或低于阻带的频带，具体取决于应用。
例如，图12是T型带阻滤波器的N个子可调谐滤波器的响应的图，其中通带处于频率响应的阻带的低侧。三条曲线29-1a、29-1b和29-1c是第一子可调谐滤波器的低、中和高响应，三条曲线29-2a、29-2b和29-2c是第二子可调谐滤波器的低、中和高响应，以及三条曲线29-Na、29-Nb和29-Nc是第N个子可调谐滤波器的低、中和高响应。在图12中，T型带阻滤波器的整体频率调谐范围为1923.35MHz至2129.68MHz。可以理解，图12所示的频率范围和带宽仅是说明性示例。实施方式不限于所示的频率范围、重叠或带宽。
图13是T型带阻滤波器的N个子可调谐滤波器的响应的图，其中通带处于频率响应的阻带的高侧。三条曲线29-1a、29-1b和29-1c是第一子可调谐滤波器的低、中和高响应，三条曲线29-2a、29-2b和29-2c是第二子可调谐滤波器的低、中和高响应，以及三条曲线29-Na、29-Nb和29-Nc是第N个子可调谐滤波器的低、中和高响应。在图13中，T型带阻滤波器的整体频率调谐范围为1740.15MHZ至1980.5MHz。可以理解，图13所示的频率范围和带宽仅是说明性示例。实施方式不限于所示的频率范围、重叠或带宽。
在图12和13两者中，N个子可调谐滤波器中的每一个的阻带频率响应可以被设计为重叠，使得它们之间没有间隙。特别地，重叠的带宽可以至少与使用该滤波器的设备的阻带的工作带宽一样大。参考图14描述另一实施例。图14是T型带阻滤波器53，其针对每个可调谐振器单元54-1、54-2和54-3仅具有一个声谐振器12，并且具有与可调谐振器单元54-2电并联的可调匹配块50。图15所示的实施例是π型带阻滤波器55。π型带阻滤波器55针对每个可调谐振器单元56-1、56-2和56-3仅具有一个声谐振器12，并且具有与可调谐振器单元56-1电并联的第一可调匹配块50a，以及具有与可调谐振器单元56-3电并联的第二可调匹配块50b。
本文描述的实施例提供了商业上可实现的用于带通应用和带阻应用的低成本、低重量、小尺寸的基于声谐振器的可调谐滤波器。这些滤波器的小尺寸和宽频率调谐范围使它们适合于无线通信应用，包括用于小型蜂窝基站和无线手持设备，例如蜂窝电话。需要指出，正在研究如何针对小型SAW、BAW和FBAR谐振器实现较高机电耦合系数，以改善这些类型的谐振器的调谐范围。本文描述的实施例可以采用现有的声谐振器和将来开发的改进声谐振器以进一步增加带宽。此外，上述实施例提供了调谐一组谐振器的频率响应并一次一个地选择每个可调谐频率响应的能力。
本文已经结合以上描述和附图公开了许多不同的实施例。应当理解，用文字描述和说明这些实施例的每个组合和子组合显得过于重复和晦涩。因此，所有实施例都能够以任何方式和/或组合进行组合，并且本说明书(包括附图)应被解释为构成本文描述的实施例的所有组合和子组合以及产生和使用这些实施例的方式和过程的完整书面描述，并应支持对任何这些组合或子组合的保护。
本领域技术人员将理解，本文描述的实施例不限于上文特别示出和描述的内容。另外，除非上文做出相反的描述，否则需要指出，所有附图都未按比例绘制。在不脱离所附权利要求的范围的情况下，根据上述教导能够进行各种修改和变化。

Claims (27)

1.一种可调谐滤波器，所述可调谐滤波器包括：
多个可调谐振器单元(20)，每个可调谐振器单元具有：
多个声波谐振器(12)，所述多个声波谐振器(12)中的每个声波谐振器(12)与不同的可调谐频率响应相关联，每个不同的可调谐频率响应具有相应的带宽；以及
第一开关(22)，被配置为一次选择所述多个声波谐振器(12)中的一个声波谐振器；
所述多个可调谐振器单元(20)的所述第一开关(22)被耦接以协作地选择所述多个可调谐振器单元(20)的每一个可调谐振器单元中的一个声波谐振器(12)，所述多个可调谐振器单元(20)中的一个可调谐振器单元(20)中的选定声波谐振器(12)和所述多个可调谐振器单元(20)中的其它可调谐振器单元的其它选定声波谐振器(12)与相同的可调谐频率响应相关联，以获得整体可调谐频率响应。
2.根据权利要求1所述的可调谐滤波器，其中，每个不同的可调谐频率响应是带通滤波器响应，并且其中，所述整体可调谐频率响应是带通频率响应。
3.根据权利要求1所述的可调谐滤波器，其中，每个不同的可调谐频率响应是带阻滤波器响应，并且其中，所述整体可调谐频率响应是带阻频率响应。
4.根据权利要求1所述的可调谐滤波器，其中，所述多个可调谐振器单元(20)中的至少两个可调谐振器单元电串联。
5.根据权利要求1所述的可调谐滤波器，其中，所述多个可调谐振器单元(20)中的至少两个可调谐振器单元电并联。
6.根据权利要求1所述的可调谐滤波器，进一步包括：可调匹配块(50)，其与所述多个可调谐振器单元(20)中的至少一个可调谐振器单元电并联，并且其中，所述可调谐滤波器是带阻滤波器。
7.根据权利要求1所述的可调谐滤波器，其中，所述多个声波谐振器(12)中的每个声波谐振器具有相应的输入端(11)和输出端(13)，所述第一开关(22)电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个。
8.根据权利要求1所述的可调谐滤波器，其中，每个可调谐振器单元(20)进一步包括第二开关(24)，所述第二开关被配置为与所述第一开关(22)协作以一次选择所述多个声波谐振器(12)中的一个声波谐振器。
9.根据权利要求8所述的可调谐滤波器，其中，所述多个声波谐振器(12)中的每一个声波谐振器具有相应的输入端(11)和相应的输出端(13)，所述第一开关(22)电耦接到所述多个声波谐振器(12)的所述输入端(11)和所述输出端(13)中的一个，并且所述第二开关(24)电耦接到所述多个声波谐振器(12)的所述输入端(11)和所述输出端(13)中的另一个。
10.一种可调谐带通滤波器，所述可调谐带通滤波器包括：
多个可调谐振器单元(20)，每个可调谐振器单元(20)具有：
多个声波谐振器(12)，每个声波谐振器(12)与不同的可调谐带通频率响应相关联，每个可调谐带通频率响应具有带宽；以及
第一开关(22)，被配置为一次选择所述多个声波谐振器(12)中的一个声波谐振器；
所述多个可调谐振器单元(20)的所述第一开关(22)被耦接以协作地选择所述多个可调谐振器单元(20)的每一个可调谐振器单元中的一个声波谐振器(12)，所述多个可调谐振器单元(20)中的一个可调谐振器单元(20)中的每个选定声波谐振器(12)和所述多个可调谐振器单元(20)中的其它可调谐振器单元(20)的其它选定声波谐振器(12)与相同的可调谐带通频率响应相关联，以获得整体可调谐带通频率响应。
11.根据权利要求10所述的可调谐带通滤波器，其中，所述多个可调谐振器单元(20)中的至少两个可调谐振器单元电串联。
12.根据权利要求10所述的可调谐带通滤波器，其中，所述多个可调谐振器单元(20)中的至少两个可调谐振器单元电并联。
13.根据权利要求10所述的可调谐带通滤波器，其中，每个可调谐振器单元(20)进一步包括第二开关(24)，所述第二开关被配置为与所述第一开关(22)协作以一次选择所述多个声波谐振器(12)中的一个声波谐振器。
14.根据权利要求10所述的可调谐带通滤波器，其中，每个可调谐振器单元(20)中的声波谐振器(12)的数量为N，并且不同的可调谐带通频率响应的数量为N。
15.根据权利要求14所述的可调谐带通滤波器，其中，所述N个不同的可调谐带通频率响应中的每一个可调谐带通频率响应的调谐范围与所述N个可调谐带通频率响应中的相邻的可调谐带通频率响应的调谐范围部分地重叠。
16.根据权利要求10所述的可调谐带通滤波器，其中，所述多个声波谐振器(12)中的每一个声波谐振器具有相应的输入端(11)和输出端(13)，所述第一开关(22)电耦接到所述多个声波谐振器(12)的所述输入端(11)和所述输出端(13)中的一个。
17.根据权利要求10所述的可调谐带通滤波器，其中，所述多个声波谐振器(12)中的每一个声波谐振器具有相应的输入端(11)和相应的输出端(13)，所述第一开关(22)电耦接到所述多个声波谐振器(12)的所述输入端(11)和所述输出端(13)中的一个，并且第二开关(24)电耦接到所述多个声波谐振器(12)的所述输入端(11)和所述输出端(13)中的另一个。
18.一种可调谐带阻滤波器，所述可调谐带阻滤波器包括：
多个可调谐振器单元(20)，每个可调谐振器单元(20)具有：
多个声波谐振器(12)，每个声波谐振器(12)与不同的可调谐带阻频率响应相关联，每个可调谐带阻频率响应具有带宽；以及
第一开关(22)，被配置为一次选择所述多个声波谐振器(12)中的一个声波谐振器；
所述多个可调谐振器单元(20)的所述第一开关(22)被耦接以协作地选择所述多个可调谐振器单元(20)的每一个可调谐振器单元中的一个声波谐振器(12)，所述多个可调谐振器单元(20)中的一个可调谐振器单元(20)中的选定声波谐振器(12)和所述多个可调谐振器单元(20)中的其它可调谐振器单元的其它选定声波谐振器(12)与相同的可调谐带阻频率响应相关联，以获得整体可调谐带阻频率响应。
19.根据权利要求18所述的可调谐带阻滤波器，其中，三个可调谐振器单元(20)采用电气T配置。
20.根据权利要求19所述的可调谐带阻滤波器，进一步包括：可调匹配块(50)，其与所述三个可调谐振器单元(20)中的一个可调谐振器单元并联。
21.根据权利要求18所述的可调谐带阻滤波器，其中，三个可调谐振器单元(20)采用电气π配置。
22.根据权利要求21所述的可调谐带阻滤波器，进一步包括：两个可调匹配块(50)，每个可调匹配块(50)与所述三个可调谐振器单元(20)中的一个可调谐振器单元电并联。
23.根据权利要求18所述的可调谐带阻滤波器，其中，每个可调谐振器单元进一步包括第二开关，所述第二开关被配置为与所述第一开关协作以一次选择所述多个声波谐振器中的一个声波谐振器。
24.根据权利要求18所述的可调谐带阻滤波器，其中，每个可调谐振器单元中的声波谐振器的数量为N，并且不同的可调谐带阻滤波器响应的数量为N。
25.根据权利要求18所述的可调谐带阻滤波器，其中，所述多个声波谐振器中的每一个声波谐振器具有相应的输入端和输出端，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个。
26.根据权利要求18所述的可调谐带阻滤波器，其中，所述多个声波谐振器中的每一个声波谐振器具有相应的输入端和相应的输出端，所述第一开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的一个，并且第二开关电耦接到所述多个声波谐振器的所述输入端和所述输出端中的另一个。
27.一种可调谐带阻滤波器，所述可调谐带阻滤波器包括：
三个可调谐振器单元，其采用π配置和T配置中的一者来电连接，每个可调谐振器单元具有声波谐振器(12)，所述声波谐振器(12)与可调谐带阻频率响应关联；以及
可调匹配块(50)，其与所述三个可调谐振器单元中的至少一个可调谐振器单元电并联。
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