CN111030642A - 一种滤波模块及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种滤波模块及其装置，该滤波模块包括至少一个滤波单元和电压调节单元；每个所述滤波单元包括第一子滤波单元和第二子滤波单元，所述第一滤子波单元与所述第二子滤波单元串联；所述第一子滤波单元包括至少一个变容二极管和至少一个电感；所述第二子滤波单元包括至少一个变容二极管和至少一个电感；所述电压调节单元与所述变容二极管电性连接，用于调节所述变容二极管的电压值。本发明实施例所提供的一种滤波模块及其装置，可以根据实际的工作需要，输入控制指令，动态的改变滤波器的工作频点、带宽、带外特性，在需要多种规格滤波器的电子设备中，仅需少数滤波器就可满足功能需要，减少滤波器的布局与浪费。

Description

一种滤波模块及其装置

技术领域

本发明实施例涉及电调滤波技术领域，尤其涉及一种滤波模块及其装置。

背景技术

在电子设备中，广泛存在各种滤波器，滤波器通常均是按照特定的工作频点、工作带宽以及带外抑制要求来进行设计，并且在滤波器设计完成后，其滤波特性就已经被确定。在移动通讯通常会有几十个甚至上百个通信频段，随着第三代合作伙伴计划(3rdGeneration Partnership Project，简称3GPP)的后续发展，移动通讯的频段将会达到更多，并且每个频段都会有对应的各种滤波器、双工器、多工器等。

现有技术中，通常会在每个不同的频率波段分别设置对应的滤波器，以达到对设备滤波的作用；或者通过开关选择的方式外接入调节电路，通过改变电路中的电容值，从而调整滤波器的起始频点和截止频点。

由于每个不同的频段都需要对应相应频段的滤波器，从而在频段需求较多的移动通信设备中，就需要大量的滤波器提供滤波支持，而在正常工作时，每次仅仅只有少数几个滤波频段的滤波器参与工作，大部分其他频段的滤波器都处于待命状态；或者通过开关选择的方式接入调节电路时，需要设计大量的调节电路以备选择，同时也会有部分没有参与工作的滤波器处于待命状态。所以，实际的通信工作时，没有参与工作的滤波器以及电路将会占用大量的布局面积和成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种滤波模块，目的在于对滤波器的频点、带宽、带外特性实现动态调整，解决了滤波器频点固定不变，在需要大量滤波器的电子设备中，没有工作的频段的滤波器占用大量布局和成本的问题。

为达此目的，第一方面，本发明实施例提供了一种滤波模块，该滤波模块，包括至少一个滤波单元和电压调节单元；

每个所述滤波单元包括第一子滤波单元和第二子滤波单元，所述第一滤子波单元与所述第二子滤波单元串联；

所述第一子滤波单元包括至少一个变容二极管和至少一个电感；

所述第二子滤波单元包括至少一个变容二极管和至少一个电感；

所述电压调节单元与所述变容二极管电性连接，用于调节所述变容二极管的电压值。

可选地，所述第一子滤波单元为高通滤波器，所述第二子滤波单元为低通滤波器。

可选地，所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠。

可选地，所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围不交叠。

可选地，滤波模块包括两个所述滤波单元，分别为第一滤波单元和第二滤波单元；

所述第一滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠；所述第二滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围不交叠；所述第一滤波单元的频率范围与所述第二滤波单元的频率范围不交叠；

所述第一滤波单元和所述第二滤波单元串联。

可选地，滤波模块包括两个所述滤波单元，分别为第一滤波单元和第二滤波单元；

所述第一滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠；所述第二滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠；所述第一滤波单元的频率范围与所述第二滤波单元的频率范围不交叠；

所述第一滤波单元和所述第二滤波单元并联。

可选地，滤波模块包括多个所述滤波单元，多个所述滤波单元的频率范围不交叠；

多个所述滤波单元之间并联。

可选地，还包括多个开关元件；多个所述开关元件与多个所述电感一一对应串联。

可选地，所述电压调节单元包括A/D模数转换器、LDO低压差线性稳压器或DC/DC变压器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备，采用了上述第一方面任一项所述的滤波模块。

本发明实施例提供的一种滤波模块及其装置，根据具体的工作情况，通过向电压调节单元输入控制指令，利用电压调节单元改变滤波单元中的变容二极管两端加载的电压，从而改变变容二极管的电容值，从而调整滤波单元的工作频点、带宽和带外特性，通过动态的调整滤波单元的频点、带宽和带外特性，使得在具有大量滤波频段的电子设备中，仅仅采用少数滤波模块就可满足功能要求，节省了没有工作的频段的滤波器对电子设备布局面积的占用，节省滤波器的适用数量，降低成本。

附图说明

图1是由电容和电感组成的低通滤波器的频率-衰减关系图。

图2是由电容和电感组成的高通滤波器的频率-衰减关系图。

图3是一种移动终端中可能包含的频段的示意图。

图4是本发明实施例提供的一种滤波模块的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的另一种滤波模块的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的又一种滤波模块的结构示意图。

图7是本发明实施例提供的又一种滤波模块的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的一种开关转换电路示意图。

图9是本发明实施例提供的一种滤波装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。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内容。

一般情况下，可以由电感和电容组成低通滤波器或者高通滤波器，其中低通滤波器的截止频点和高通滤波器的起始频点由组成滤波器的电容的电容值和电感的电感值决定，遵循固定的对应关系，当改变电容值或者电感值，可以改变低通滤波器的截止频点和高通滤波器的起始频点，图1是由电容和电感组成的低通滤波器的频率-衰减关系图，如图1所示，低通滤波器的截止频点是2.1GHz，则低于2.1GHz的频率被通过，高于2.1GHz的频率被衰减滤除；图2是由电容和电感组成的高通滤波器的频率-衰减关系图，如图2所示，高通滤波器的起始频点是1.1GHz，则高于1.1GHz的频率被通过，低于1.1GHz的频率被衰减滤除。

图3是一种移动终端中可能包含的频段的示意图，如图3所示，示例性的，当终端在进行通信时，一般只有一个频段参与工作，其他频段为空闲状态，通过图3可以看出，不同频段的起始频点和截止频点都非常接近，有的还存在衔接、交叉、包含等现象，那么通过改变电容值则会影响滤波器的频率特性，造成滤波器的起始或者截止的频点值发生改变，从而实现对滤波频段的控制，而改变电容值则可以通过改变变容二极管两端的电压来实现，所以，可以利用上述性质，通过改变变容二极管两端的电压，改变变容二极管的电容值，从而调整滤波器的频率特性，控制滤波器的滤波频段。以上就是本发明实施例的核心思想。下面通过具体的实施例做进一步说明。

图4是本发明实施例提供的一种滤波模块的结构示意图，如图4所示，一种滤波模块1，包括至少一个滤波单元2和电压调节单元3；

每个滤波单元2包括第一子滤波单元211和第二子滤波单元212，第一滤子波单元211与第二子滤波单元212串联；

第一子滤波单元211包括至少一个变容二极管(图中未示出)和至少一个电感(图中未示出)；

第二子滤波单元212包括至少一个变容二极管(图中未示出)和至少一个电感(图中未示出)；

电压调节单元3与变容二极管电性连接，用于调节变容二极管的电压值。

变容二极管是指利用PN结反偏时结电容大小随外加电压而变化的特性的二极管，反偏电压增大时结电容减小、反之结电容增大。利用变容二极管的自身属性，通过电压调节单元3改变变容二极管两端的电压，改变变容二极管的电容大小，从而影响每一个子滤波单元的滤波频点，致使滤波单元2的滤波频段发生改变，能够通过动态调整滤波单元的滤波频点提高滤波单元2的适用范围，使得在需求大量滤波频段的电子设备中，减少滤波器的适用数量，降低电子设备的成本，缩减没有工作的频段的滤波器对电子设备布局面积的占用率，提升电子设备布局空间的利用效率。

继续参照图4，可选地，第一子滤波单元211为高通滤波器，第二子滤波单元212为低通滤波器。

高通滤波器又称低截止滤波器、低阻滤波器，允许高于某一截频的频率通过，而大大衰减较低频率的一种滤波器。低通滤波器是指容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。通过高通滤波器可以滤除较低频段的波形，通过低通滤波器可以滤除较高频段的波形，将高通滤波器与低通滤波器组合，精确了滤波单元2的滤波范围。

可选地，第一子滤波单元211与第二子滤波单元212的频率范围交叠。

示例性的，滤波单元2可以包括第一子滤波单元211和第二子滤波单元212，其中第一子滤波单元211为高通滤波器，第二子滤波单元212为低通滤波器。通过将高通滤波器和低通滤波器串联在一起，并设置第一子滤波单元211与第二子滤波单元212的频率范围交叠，可以形成带通滤波器，其中，第一子滤波单元211决定了带通滤波器的起始频点，第二子滤波单元212决定了带通滤波器的截止频点。示例性的，如图3所示，采用第一子滤波单元211的起始频点为729MHz，二子滤波单元212的截止频点为746MHz，则由第一子滤波单元211和二子滤波单元212可以组成的带通滤波器的工作频段为729-746MHz，即频率在729-746MHz内的波形可以通过滤波器，频段在729-746MHz之外的波形将被滤波单元2衰减。通过由第一子滤波单元211和二子滤波单元212组成带通滤波器，可以精确的选定一个频段范围，使得该频段内的波形可以通过，提高滤波模块的精准度。

可选地，第一子滤波单元211与第二子滤波单元212的频率范围不交叠。

示例性的，滤波单元2可以包括第一子滤波单元211和第二子滤波单元212，其中第一子滤波单元211为高通滤波器，第二子滤波单元212为低通滤波器。通过将高通滤波器和低通滤波器串联在一起，并设置第一子滤波单元211与第二子滤波单元212的频率范围不交叠，可以形成带阻滤波器，其中第一子滤波单元211决定了带阻滤波器的起始频点，二子滤波单元212决定了带阻滤波器的截止频点。示例性的，如图3所示，采用第一子滤波单元211的起始频点为734MHz，二子滤波单元212的截止频点为746MHz，则由第一子滤波单元211和二子滤波单元212可以组成的带阻滤波器的截止频段为734-746MHz，即频率在734-746MHz内的波形被衰减，频段在734-746MHz之外的波形可以通过滤波单元2。通过由第一子滤波单元211和二子滤波单元212组成带阻滤波器，可以精确的选定一个频段范围加以衰减，针对性的对某一频段进行拦截，丰富滤波模块的适用范围，提高对某一频段的截止性能。

可选地，电压调节单元3包括A/D模数转换器、LDO低压差线性稳压器或DC/DC变压器。

A/D模数转换器是指可以将模拟信号转变为数字信号的电子元件，LDO低压差线性稳压器是指低压差线性稳压器(low dropout regulator，简称LDO)；可以从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压；DC/DC变压器是指直流降压器，高压(低压)直流电源变换为低压(高压)直流电源。通过采用上述元器件作为电压调节单元，精确并稳定的改变变容二极管两端的电压，提高控制变容二极管两端电压的精度和稳定性，从而提升改变滤波单元2的频点的精度。

图5是本发明实施例提供的另一种滤波模块的结构示意图，如图5所示，示例性地，滤波模块1包括两个滤波单元，分别为第一滤波单元21和第二滤波单元22；

第一滤波单元21中的第一子滤波单元211与第二子滤波单元212的频率范围交叠；第二滤波单元22中的第一子滤波单元221与第二子滤波单元222的频率范围不交叠；第一滤波单元21的频率范围与第二滤波单元22的频率范围不交叠；

第一滤波单元21和第二滤波单元22串联。

第一滤波单元21中，将第一子滤波单元211与第二子滤波单元212设置为频率范围交叠，将第一滤波单元21组成带通滤波器，第二滤波单元22中，将第一自滤波单元221与第二自滤波单元222设置为频率范围不交叠，将第二滤波单元22组成带阻滤波器，之后将第一滤波单元21和第二滤波单元22串联，通过第二滤波单元22增强滤波模块1的衰减率。示例性的，如图1所示，低通滤波器的截止频点为2.1GHz，低于2.1GHz的频率被通过，高于2.1GHz的频率被衰减，当频率为3GHz的波形通过时，其衰减值为-8，通过将带通滤波器与带阻滤波器相串联，则会使得频率为3GHz的波形通过滤波模块1时的衰减值达到-13，提高并改善带通滤波器的带外抑制特性，增强了滤波模块1对通过频段以外波形的滤除能力。

图6是本发明实施例提供的又一种滤波模块的结构示意图，如图6所示，可选地，滤波模块1包括两个滤波单元，分别为第一滤波单元21和第二滤波单元22；

第一滤波单元21中的第一子滤波单元211与第二子滤波单元212的频率范围交叠；第二滤波单元22中的第一子滤波单元221与第二子滤波单元222的频率范围交叠；第一滤波单元21的频率范围与第二滤波单元22的频率范围不交叠；

第一滤波单元21和第二滤波单元22并联。

示例性的，将第一滤波单元21组成带通滤波器，同时将第二滤波单元22也组成带通滤波器，将第一滤波单元21与第二滤波单元22并联，即可组成一个双工器。通过连个并联的带通滤波器，第一滤波单元21与第二滤波单元22的频率相互不同，将发射信号与接收信号相隔离，保证了发射信号与接收信号不会相互干扰，进一步提高了抗干扰性能。

图7是本发明实施例提供的又一种滤波模块的结构示意图，如图7所示，可选地，滤波模块1包括多个滤波单元，多个滤波单元的频率范围不交叠；

多个滤波单元之间并联。

基于相同的思路，设置滤波模块1中包括多个滤波单元，多个滤波单元之间的频率范围不交叠，通过并联的方式进行连接，通过设置多个滤波单元将多个发射和接收信号相互隔离，减少多个波段之间的相互干扰，保证发射和接收能够独立正常工作，提高稳定性。

可选地，滤波模块还包括多个开关元件；多个开关元件与多个电感一一对应串联。

示例性的，图8是本发明实施例提供的一种开关转换电路示意图，如图8所示，滤波模块包括多个开关元件，当滤波模块需要调节滤波频点时，可以通过打开或关闭开关元件L1，从而减少或者增加电感L1，从而改变滤波模块中的滤波频点，同理，也可以通过打开或关闭开关元件K2，来将电感L2从电路中断开或连接，从而改变滤波模块中的滤波频点，此处不再赘述。

图9是本发明实施例提供的一种滤波装置的结构示意图，如图9所示，一种电子设备30，采用上述任意一项的滤波模块31。

示例性的，该电子设备30为手机终端，手机终端中包括了滤波模块31，中央处理模块32和储存模块33。将外部控制指令储存在储存模块33中，根据具体的操作需要，利用中央处理模块32调用储存在储存模块33中的相应外部控制指令，并将控制指令传输给滤波模块31中的电压调节单元312，通过电压调节单元312改变滤波模块31中的滤波单元311的变容二极管两端的电压，从而调整手机终端的滤波频点，当需要更改滤波频段时，只需要调用另外的外部控制指令即可。

通过将外部控制指令储存在储存模块33中，便于中央处理模块32的调取，缩减处理流程，提高处理速度，提升工作效率；利用电压调节单元312控制变容二极管两端的电压，可以通过电压值的微小改变，影响滤波模块31的频点进行相应的变化，增强了对滤波模块31频点调整的精度，增强对滤波频点的控制能力；利用动态调整的滤波模块31，缩减了手机终端中没有工作的频段的滤波器的使用数量，节省手机终端的布局面积，提高布局空间的利用率，降低生产成本。

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、相互结合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 (10)

1.一种滤波模块，其特征在于，包括至少一个滤波单元和电压调节单元；

每个所述滤波单元包括第一子滤波单元和第二子滤波单元，所述第一滤子波单元与所述第二子滤波单元串联；

所述第一子滤波单元包括至少一个变容二极管和至少一个电感；

所述第二子滤波单元包括至少一个变容二极管和至少一个电感；

所述电压调节单元与所述变容二极管电性连接，用于调节所述变容二极管的电压值。

2.根据权利要求1所述的滤波模块，其特征在于，所述第一子滤波单元为高通滤波器，所述第二子滤波单元为低通滤波器。

3.根据权利要求2所述的滤波模块，其特征在于，所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠。

4.根据权利要求2所述的滤波模块，其特征在于，所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围不交叠。

5.根据权利要求2所述的滤波模块，其特征在于，包括两个所述滤波单元，分别为第一滤波单元和第二滤波单元；

所述第一滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠；所述第二滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围不交叠；所述第一滤波单元的频率范围与所述第二滤波单元的频率范围不交叠；

所述第一滤波单元和所述第二滤波单元串联。

6.根据权利要求2所述的滤波模块，其特征在于，包括两个所述滤波单元，分别为第一滤波单元和第二滤波单元；

所述第一滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠；所述第二滤波单元中的所述第一子滤波单元与所述第二子滤波单元的频率范围交叠；所述第一滤波单元的频率范围与所述第二滤波单元的频率范围不交叠；

所述第一滤波单元和所述第二滤波单元并联。

7.根据权利要求2所述的滤波模块，其特征在于，包括多个所述滤波单元，各所述滤波单元的频率范围不交叠；

多个所述滤波单元之间并联。

8.根据权利要求1所述的滤波模块，其特征在于，还包括多个开关元件；多个所述开关元件与多个所述电感一一对应串联。

9.根据权利要求1所述的滤波模块，其特征在于，所述电压调节单元包括A/D模数转换器、LDO低压差线性稳压器或DC/DC变压器。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的滤波模块。

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