CN109672422B - 滤波电路和多工器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种滤波电路和多工器，其中滤波电路包括至少三个谐振单元，所述至少三个谐振单元依次电连接于所述滤波电路的信号通路上；至少一个第一声波谐振器，至少一个所述第一声波谐振器的两端分别与两个所述谐振单元电连接，与所述第一声波谐振器电连接的两个所述谐振单元在所述滤波电路信号通路上间隔一所述谐振单元。本发明实施例提供的滤波电路和多工器具有高抑制特性。

Description

滤波电路和多工器

技术领域

本发明实施例涉及滤波技术，尤其涉及一种滤波电路和多工器。

背景技术

滤波器电路广泛应用于集成电路中，例如使用于集成电路的多工器。宽频宽，高抑制多工器设计常常是集成电路设计时的一个瓶颈。

随着滤波器尺寸越来越小型化，传统的滤波电路虽然有宽的频带，但是很难实现高的抑制度。

发明内容

本发明提供一种滤波电路和多工器，以提高滤波电路和多工器的抑制特性。

一方面，本发明实施例提供了一种滤波电路。该滤波电路包括：

至少三个谐振单元，所述至少三个谐振单元依次电连接于所述滤波电路的信号通路上；

至少一个第一声波谐振器，至少一个所述第一声波谐振器的两端分别与两个所述谐振单元电连接，与所述第一声波谐振器电连接的两个所述谐振单元在所述滤波电路信号通路上间隔一所述谐振单元。

可选地，所述滤波电路包括第一电容、第二电容、第一谐振单元、第二谐振单元和第三谐振单元；

所述第一谐振单元的第一端与所述滤波电路的第一端电连接，所述第一谐振单元的第二端与所述第一电感的第一端电连接，所述第一电感的第二端接地；

所述第二谐振单元的第一端通过第一电容与所述第一谐振单元的第一端电连接，所述第二谐振单元的第二端与所述第一电感的第一端电连接；

所述第三谐振单元的第一端通过第二电容与所述第二谐振单元的第一端电连接，所述第三谐振单元的第一端与所述滤波电路的第二端电连接，所述第三谐振单元的第二端与所述第一电感的第一端电连接；

所述第一声波谐振器的第一端与所述第一谐振单元的第一端电连接，所述第一声波谐振器的第二端与所述第三谐振单元的第一端电连接。

可选地，所述第一谐振单元包括第三电容和第二电感，所述第三电容的第一端和第二端分别与所述第一谐振单元的第一端和第二端电连接，所述第二电感与所述第三电容并联；

所述第二谐振单元包括第四电容和第三电感，所述第四电容的第一端和第二端分别与所述第二谐振单元的第一端和第二端电连接，所述第三电感与所述第四电容并联；

所述第三谐振单元包括第五电容和第四电感，所述第五电容的第一端和第二端分别与所述第三谐振单元的第一端和第二端电连接，所述第四电感与所述第五电容并联。

另一方面，本发明实施例还提供了一种滤波电路，该滤波电路包括：

至少一个第二声波谐振器；

所述第二声波谐振器与第五电感串联，串联的所述第二声波谐振器和所述第五电感设置于所述滤波电路的第四谐振单元中，所述第四谐振单元与所述滤波电路第一端和第二端之间的线路电连接，所述第四谐振单元配置于抑制信号的边带。

可选地，所述第四谐振单元包括第一端和第二端，所述第二声波谐振器和所述第五电感串联于所述第四谐振单元的第一端和第二端；所述第四谐振单元的第一端与所述滤波电路的第一端和第二端之间的线路连接，所述第四谐振单元的第二端接地。

可选地，所述滤波电路包括第六电感、第七电感、第八电感、第六电容、第七电容、第八电容、第五谐振单元和第六谐振单元；

所述第六电感的第一端与所述滤波电路的第一端电连接，所述第六电感的第二端通过所述第七电感接地；

所述第六电容与所述第六电感并联；

所述第七电容的第一端与所述第六电感的第一端电连接，所述第七电容的第二端与所述第八电容的第一端电连接，所述第八电容的第二端与所述第八电感的第一端电连接，所述第八电感的第二端与所述滤波电路的第二端电连接；

所述第四谐振单元的第一端与所述滤波电路的第二端电连接，所述第四谐振单元的第二端接地；所述第五谐振单元的第一端与所述第七电容的第二端电连接，所述第五谐振单元的第二端接地；所述第六谐振单元的第一端与所述第八电容的第二端电连接，所述第六谐振单元的第二端接地。

可选地，所述第五谐振单元包括串联于其第一端和第二端的第九电容和第九电感；所述第六谐振单元电包括串联于其第一端和第二端的第十电容和第十电感。

可选地，所述声波谐振器的个数大于等于2，各所述声波谐振器集成在一个芯片上。

另一方面，本发明实施例还提供了一种多工器，该多工器包括至少一个本发明任意实施例所述的滤波电路。

可选地，所述多工器还包括一个第一端和至少两个第二端；

每个所述滤波电路的第一端与所述多工器的第一端连接，每个所述滤波电路的第二端与所述多工器的一第二端连接。

可选地，所述多工器的第一端和第二端均作为输入输出端。

本发明提供的滤波电路和多工器，声波谐振器除了能提供所需的滤波电路所需的电容值，还能产生谐振，使得整个滤波电路的带外抑制得到提升，本发明实施例提供的滤波电路具有宽频宽和高抑制特性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种声波谐振器的等效电路；

图2是本发明实施提供的一种滤波电路的电路图；

图3是本发明实施提供的又一种滤波电路的电路图；

图4是本发明实施例提供的针对图3中所示电路的S参数仿真图；

图5是本发明实施例提供的针对图3中所示电路中声波谐振器替换为电容的S参数仿真图；

图6是本发明实施提供的又一种滤波电路的电路图；

图7是本发明实施提供的又一种滤波电路的电路图；

图8是本发明实施例提供的针对图7中所示电路的S参数仿真图；

图9是本发明实施例提供的针对图7中所示电路中声波谐振器替换为电容的S参数仿真图；

图10是本发明实施例提供的一种多工器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种滤波电路，该滤波电路包括：

至少三个谐振单元，至少三个谐振单元依次电连接于滤波电路的信号通路上；

至少一个第一声波谐振器，至少一个第一声波谐振器的两端分别与两个谐振单元电连接，与第一声波谐振器电连接的两个谐振单元在滤波电路信号通路上间隔一谐振单元。

常规的滤波电路一般有若干个集总元件，例如由电容、电感和电阻构成，构成的滤波电路频宽相对较宽，然而滤波电路的抑制特性较差。或者滤波电路使用若干个声波谐振器，滤波电路的抑制特性得到改善，但是滤波电路的频宽较窄。发明人在研究过程发现，在滤波电路中，至少一个第一声波谐振器的第一端和第二端之间分别与两个谐振单元电连接，并且这两个谐振单元设置于滤波电路的信号通路上，这两个谐振单元之间还设置有另一个连接于信号通路上的谐振单元；换句话说，只要滤波电路的信号通路上依次电连接有第一个谐振单元、第二个谐振单元和第三个谐振单元，第一个谐振单元与第三个谐振单元之间电连接有第一声波谐振器，该滤波电路会具有较高抑制特性。图1是本发明实施例提供的一种声波谐振器的等效电路。请参考图1，第一声波谐振器的等效电路包括电感电容C11、电容C12、电感L11和电阻R11,A1和B1分别为第一声波谐振器的第一端和第二端。从第一声波谐振器的等效电路可以知道，第一声波谐振器除了能提供所需的滤波电路所需的电容值(主要有电容C12提供)，还能产生谐振(电容C11和电感L11产生谐振)，该滤波电路的带外抑制得到提升，因此，本发明实施例提供的滤波电路具有宽频宽和高抑制特性。

示例性地，图2是本发明实施例提供的三种滤波电路的电路图，参考图2，该滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一谐振单元101、第二谐振单元102和第三谐振单元103；

第一谐振单元101的第一端O1与滤波电路的第一端A电连接，第一谐振单元101的第二端与第一电感L1的第一端电连接，第一电感L1的第二端接地；

第二谐振单元102的第一端O2通过第一电容C1与第一谐振单元101的第一端O1电连接，第二谐振单元102的第二端与第一电感L1的第一端电连接；

第三谐振单元103的第一端O3通过第二电容C2与第二谐振单元102的第一端O2电连接，第三谐振单元103的第一端与滤波电路的第二端B电连接，第三谐振单元103的第二端与第一电感L1的第一端电连接；

第一声波谐振器11的第一端与第一谐振单元101的第一端电连接，第一声波谐振器11的第二端与第三谐振单元103的第一端电连接。

第一谐振单元101、第二谐振单元102和第三谐振单元103可以是由单个的电路元件或者至少两个电路元件构成，例如由电容、电感或电阻构成，或者由电容、电感和电阻中至少两种的串并联组合构成。滤波电路的第一端A可以作为输入端、输出端或者既作为输入端又作为输出端；滤波电路的第二端B可以作为输入端、输出端或者既作为输入端又作为输出端。本发明实施例不作限定，在实际电路中可以根据具体的使用需求配置端口。第一谐振单元101、第二谐振单元102和第三谐振单元103依次电连接于滤波电路的信号通路上，滤波电路的信号通路为滤波电路的第一端A与第二端之间形成的信号通路，沿滤波电路的信号通路，第一谐振单元101和第三谐振单元102之间间隔第二谐振单元102，而且第一谐振单元101和第三谐振单元102通过第一声波谐振器11电连接，该滤波电路具有高抑制特性。

图3是本发明实施例提供的另一种滤波电路的电路图。请参考图3，在上述实施例的基础上，第一谐振单元包括第三电容C3和第二电感L2，第三电容C3的第一端和第二端分别与第一谐振单元的第一端和第二端电连接，第二电感L2与第三电容C3并联；

第二谐振单元包括第四电容C4和第三电感L3，第四电容C4的第一端和第二端分别与第二谐振单元的第一端和第二端电连接，第三电感L3与第四电容C4并联；

第三谐振单元包括第五电容C5和第四电感L4，第五电容C5的第一端和第二端分别与第三谐振单元的第一端和第二端电连接，第四电感L4与第五电容C5并联。

图4是本发明实施例提供的针对图3中所示电路的S参数仿真图，请参考图4，横坐标的单位为GHz，纵坐标的单位为dB，t1表示该滤波电路的通带频率。t2表示该滤波电路的过渡带带宽,过渡带带宽大概为135MHz(2.94GHz-3.075GHz)，其宽度很小，表明图3所示的电路具有高抑制特性。图5是针对图3中的电路中的第一声波滤波器11替换为电容的S参数仿真图。请参考图5，t3表示该滤波电路的通带频率，t4表示该滤波电路的过渡带带宽,过渡带带宽大概为455MHz(2.72GHz-3.175GHz)。可以看得到本发明实施例提供的滤波电路，过渡带带宽明显较小，具有高抑制特性。

本发明实施例还提供了又一种滤波电路，该滤波电路包括：

至少一个第二声波谐振器；

第二声波谐振器与第五电感串联，串联的第二声波谐振器和第五电感设置于滤波电路的第四谐振单元中，第四谐振单元与滤波电路第一端和第二端之间的线路电连接，第四谐振单元配置于抑制信号的边带。

在本发明实施例提供的滤波电路中，第二声波谐振器与第五电感串联，串联的第二声波谐振器和第五电感设置于滤波电路的第四谐振单元中，第四谐振单元与滤波电路第一端和第二端之间的线路电连接。现有滤波电路中的谐振单元一般有电感和电容构成，可以产生谐振。例如，可将现有滤波电路中的谐振单元中的电容替换为第二声波谐振器，继续参考图1，第二声波谐振器除了能提供滤波电路所需的电容值(电容C11和C12)，第二声波谐振器等效电路中的电容(电容C11和C12)能够与谐振单元中的电感产生谐振，而且，第二声波谐振器中的也能够产生谐振，例如有电容C11与电感L11产生，使得滤波电路的带外抑制得到提升，而且滤波电路具有更多的传输零点，因此，本发明实施例提供的滤波电路具有宽频宽和高抑制特性。

其中，滤波电路中声波谐振器的个数可以根据实际的电路选配，一般来说，声波谐振器的个数越多，滤波电路的抑制特性越好。

本发明实施例中，任意的能够抑制信号的边带的谐振单元均可以使用串联的声波谐振器和电感，可选地，第四谐振单元包括第一端和第二端，第二声波谐振器和第五电感串联于谐振单元的第一端和第二端；第四谐振单元的第一端与滤波电路的第一端和第二端之间的线路连接，第四谐振单元的第二端接地。

示例性地，图6是本发明实施提供的又一种滤波电路的电路图。请参考图6，该滤波电路包括第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第五谐振单元105和第六谐振单元106；

第六电感L6的第一端与滤波电路的第一端A电连接，第六电感L6的第二端通过第七电感L7接地；

第六电容C6与第六电感L6并联；

第七电容C7的第一端与第六电感L6的第一端电连接，第七电容C7的第二端与第八电容C8的第一端电连接，第八电容C8的第二端与第八电感L8的第一端电连接，第八电感L8的第二端与滤波电路的第二端B电连接；

第四谐振单元104的第一端与滤波电路的第二端B电连接，第四谐振单元104的第二端接地；第五谐振单元105的第一端与第七电容C7的第二端电连接，第五谐振单元105的第二端接地；第六谐振单元106的第一端与第八电容C8的第二端电连接，第六谐振单元106的第二端接地。

具有带外抑制功能的第四谐振单元104中的第二声波谐振器12除了能提供滤波电路所需的电容值，第二声波谐振器12等效电路中的电容能够与第五电感L5产生谐振，而且，第二声波谐振器12自身也能够产生谐振，使得滤波电路的带外抑制得到提升，而且，由于第二声波滤波器12能提供额外的谐振效果，使得滤波电路具有更多的传输零点。

图7是本发明实施例提供的又一种滤波电路的电路图，请参考图7，该滤波电路在图6所示滤波电路的基础上，第五谐振单元包括串联于其第一端和第二端的第九电容C9和第九电感L9；第六谐振单元电包括串联于其第一端和第二端的第十电容C10和第十电感L10。

图8是本发明实施例提供的针对图7中所示电路的S参数仿真图，请参考图8，横坐标的单位为GHz，纵坐标的单位为dB，t5表示该滤波电路的通带频率。t6表示该滤波电路的过渡带带宽,过渡带带宽大概为540MHz(4.2GHz-4.74GHz)，其宽度很小，表明图7所示的电路具有高抑制特性。图9是针对图7中的电路中的第二声波滤波器12替换为电容的S参数仿真图。请参考图9，t7表示该滤波电路的通带频率，t8表示该滤波电路的过渡带带宽,过渡带带宽大概为850MHz(4.2GHz-5.05GHz)。可以看得到本发明实施例提供的滤波电路，过渡带带宽明显较小，该滤波电路具有高抑制。

本发明实施例提供的滤波电路示例性性地示出了一个声波谐振器，本领域技术人员可以理解，本发明实施例提供的滤波电路可以包括至少两个声波谐振器。可选地，当声波谐振器的个数大于等于2，各声波谐振器可集成在一个芯片上，可以减小滤波电路的体积，降低成本。

可选地，声波谐振器的个数为1个或2个。本发明实施例提供的滤波电路，声波谐振器的个数为1个或2个不仅可使滤波电路具有宽频宽、高抑制的特性，并且具有更多的传输零点，滤波电路的整体体积较小，成本低。

本发明实施例提供的滤波电路中，第一声波谐振器11和第二声波谐振器12可以但不限于声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)、体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)、薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)实现。

滤波电路中可包括若干个集总电路元件，例如电容、电感和电阻，例如参考图6，这些电路元件可以但不限于集成无源器件(Integrated Passive Devices，IPD)，低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)、表面贴装技术(Surface Mount Devices，SMD)实现。

本发明实施例还提供了一种多工器，请参考图10，该多工器包括至少一个本发明任意实施例提供的滤波电路，该滤波电路用第一滤波电路10表示，该多工器还包括一个第一端和至少两个第二端；如包括一个第一端IN，n个第二端，分别为OUT1、OUT2、……、OUTn。

每个第一滤波电路10的第一端与多工器的第一端连接，滤波电路的第二端与多工器的一第二端连接。，例如第一个第一滤波电路10的第一端与多工器的第一端IN连接，第一个第一滤波电路10的第二端与一第二端OUT1连接。多工器的第一端和至少一第二端之间使用有本发明任意实施例提供的滤波电路，该多工器具有高抑制和宽频宽的特性，多工器的可包括多个第二端，多工器的第一端和各第二端之间使用本发明实施例提供的滤波电路的组合，例如多工器的第一端和一第二端之间使用图3所示的滤波电路，多工器的第一端和另一第二端之间使用图7所示的滤波电路。多工器的第一端和第二端均作为输入输出端。也就是说，多工器一般是双向的，第一端和第二端即可输入信号，也可以输出信号。

可选的，继续参考图10，本发明实施例提供的多工器还包括至少一个第二滤波电路20；第二滤波电路20连接于多工器的第一端和一第二端之间。也就是说，在本发明实施例提供的多工器中，除了使用有本发明提供的滤波电路，也可以包括其他类型的滤波电路单元，第二滤波电路20可以是低通滤波电路单元、高通滤波电路单元或者带通滤波电路单元，可以根据具体的应用电路进行选配。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种滤波电路，其特征在于，包括：

至少三个谐振单元，所述至少三个谐振单元依次电连接于所述滤波电路的信号通路上；

至少一个第一声波谐振器，至少一个所述第一声波谐振器的两端分别与两个所述谐振单元电连接，与所述第一声波谐振器电连接的两个所述谐振单元在所述滤波电路信号通路上间隔一所述谐振单元；

所述滤波电路包括第一电容、第二电容、第一谐振单元、第二谐振单元和第三谐振单元；

所述第一谐振单元的第一端与所述滤波电路的第一端电连接，所述第一谐振单元的第二端与第一电感的第一端电连接，所述第一电感的第二端接地；

所述第二谐振单元的第一端通过第一电容与所述第一谐振单元的第一端电连接，所述第二谐振单元的第二端与所述第一电感的第一端电连接；

所述第三谐振单元的第一端通过第二电容与所述第二谐振单元的第一端电连接，所述第三谐振单元的第一端与所述滤波电路的第二端电连接，所述第三谐振单元的第二端与所述第一电感的第一端电连接；

所述第一声波谐振器的第一端与所述第一谐振单元的第一端电连接，所述第一声波谐振器的第二端与所述第三谐振单元的第一端电连接；

所述声波谐振器的个数大于等于2，各所述声波谐振器集成在一个芯片上。

2.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，所述第一谐振单元包括第三电容和第二电感，所述第三电容的第一端和第二端分别与所述第一谐振单元的第一端和第二端电连接，所述第二电感与所述第三电容并联；

所述第二谐振单元包括第四电容和第三电感，所述第四电容的第一端和第二端分别与所述第二谐振单元的第一端和第二端电连接，所述第三电感与所述第四电容并联；

所述第三谐振单元包括第五电容和第四电感，所述第五电容的第一端和第二端分别与所述第三谐振单元的第一端和第二端电连接，所述第四电感与所述第五电容并联。

3.一种滤波电路，其特征在于，包括：

至少一个第二声波谐振器；

所述第二声波谐振器与第五电感串联，串联的所述第二声波谐振器和所述第五电感设置于所述滤波电路的第四谐振单元中，所述第四谐振单元与所述滤波电路第一端和第二端之间的线路电连接，所述第四谐振单元配置于抑制信号的边带；

所述第四谐振单元包括第一端和第二端，所述第二声波谐振器和所述第五电感串联于所述第四谐振单元的第一端和第二端；所述第四谐振单元的第一端与所述滤波电路的第一端和第二端之间的线路连接，所述第四谐振单元的第二端接地；

所述滤波电路包括第六电感、第七电感、第八电感、第六电容、第七电容、第八电容、第五谐振单元和第六谐振单元；

所述第六电感的第一端与所述滤波电路的第一端电连接，所述第六电感的第二端通过所述第七电感接地；

所述第六电容与所述第六电感并联；

所述第七电容的第一端与所述第六电感的第一端电连接，所述第七电容的第二端与所述第八电容的第一端电连接，所述第八电容的第二端与所述第八电感的第一端电连接，所述第八电感的第二端与所述滤波电路的第二端电连接；

所述第四谐振单元的第一端与所述滤波电路的第二端电连接，所述第四谐振单元的第二端接地；所述第五谐振单元的第一端与所述第七电容的第二端电连接，所述第五谐振单元的第二端接地；所述第六谐振单元的第一端与所述第八电容的第二端电连接，所述第六谐振单元的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的滤波电路，其特征在于，所述第五谐振单元包括串联于其第一端和第二端的第九电容和第九电感；所述第六谐振单元包括串联于其第一端和第二端的第十电容和第十电感。

5.一种多工器，其特征在于，包括至少一个权利要求1-4任一项所述滤波电路。

6.根据权利要求5所述的多工器，其特征在于，所述多工器还包括一个第一端和至少两个第二端；

每个所述滤波电路的第一端与所述多工器的第一端连接，每个所述滤波电路的第二端与所述多工器的第二端连接。