CN112311354A - 滤波器电路以及复合滤波器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在通带的低频率侧提高截止特性的滤波器电路以及复合滤波器装置。一种滤波器电路，具备：多个第1谐振器(a1～an)，配置在串联臂；多个第2谐振器(b1～bn‑1)，配置在并联臂；以及串联地连接的至少一个第3谐振器(c1～c6)，在所述串联臂中，与所述第1谐振器(a1～an)并联地连接，所述第3谐振器(c1～c6)的反谐振频率(fac)比所述第2谐振器(b1～bn‑1)的反谐振频率(fap)低，所述串联地连接的至少一个第3谐振器(c1～c6)的合成电容比所述第2谐振器的静电电容(Cb1～Cbn‑1)小。

Description

滤波器电路以及复合滤波器装置
技术领域
本发明涉及滤波器电路以及复合滤波器装置。
背景技术
以往，在便携式电话等无线通信机中，使用用于对特定的信号进行滤波的滤波器电路。例如，在专利文献1公开了关于梯型的滤波器电路的技术。梯型的滤波器电路是如下的滤波器电路，即，具有：串联臂，对输入端子和输出端子进行连接；以及并联臂，一端与串联臂连接，另一端接地。在串联臂以及并联臂配置有各种谐振器。在专利文献1中公开了如下的技术，即，为了有效地利用频带，通过在配置于串联臂的第1谐振器并联地连接第3谐振器，从而意图实现具有陡峭的截止特性的滤波器电路。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/025055号
然而，在专利文献1记载的滤波器电路是如下的技术，即，作为使截止特性陡峭的方法，仅着眼于与第1谐振器连接的第3谐振器的谐振频率以及反谐振频率。此外，第3谐振器的反谐振频率对滤波器电路的截止特性造成影响。然而，在专利文献1记载的滤波器电路中，第3谐振器的反谐振频率被固定为配置在并联臂的第2谐振器的反谐振频率。因此，可认为，存在提高滤波器电路的通带中的截止特性的余地。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本发明的目的在于，提供一种能够在通带的低频率侧提高截止特性的滤波器电路以及复合滤波器装置。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个方式涉及的滤波器电路具备：多个第1谐振器，配置在串联臂；多个第2谐振器，配置在并联臂；以及串联地连接的至少一个第3谐振器，在串联臂中与第1谐振器并联地连接，第3谐振器的反谐振频率比第2谐振器的反谐振频率低，串联地连接的至少一个第3谐振器的合成电容比第2谐振器的静电电容小。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够在通带的低频率侧提高截止特性的滤波器电路以及复合滤波器装置。
附图说明
图1是示出包含第1实施方式涉及的发送滤波器电路的双工器的结构例的图。
图2是示出第1实施方式涉及的发送滤波器电路的结构的图。
图3是示出第1谐振器～第3谐振器的阻抗的频率特性的曲线图。
图4是示出第1实施方式涉及的发送滤波器电路的插入损耗的频率特性的曲线图。
图5是示出第2实施方式涉及的发送滤波器电路的结构的图。
图6是示出第3实施方式涉及的发送滤波器电路的结构的图。
图7是示出第4实施方式涉及的发送滤波器电路的结构的图。
附图标记说明
1～4：发送滤波器电路；
5：接收滤波器电路；
10：双工器；
20：天线；
31：第1阻抗特性；
32：第2阻抗特性；
33：第3阻抗特性；
34：第1损耗特性；
35：第2损耗特性；
a1～an：第1谐振器；
b1～bn-1：第2谐振器；
c1～c6：第3谐振器；
frs：第1谐振器的谐振频率；
fas：第1谐振器的反谐振频率；
frp：第2谐振器的谐振频率；
fap：第2谐振器的反谐振频率；
fac：第3谐振器的反谐振频率；
T1：发送输入端子；
T2：接收输出端子；
T3：公共端子。
具体实施方式
参照附图，对本发明的优选的实施方式进行说明。另外，在各图中，标注了同一附图标记的，具有同一或同样的结构。
<1.第1实施方式>
《1-1.双工器的结构》
图1是示出包含本发明的第1实施方式涉及的滤波器电路的双工器10的结构例的图。本实施方式涉及的双工器10例如用于便携式电话等移动通信机。
如图1所示，双工器10例如具备发送滤波器电路1、接收滤波器电路5、发送输入端子T1、接收输出端子T2、以及公共端子T3。公共端子T3兼作为发送滤波器电路1的发送输出端子和接收滤波器电路5的接收输入端子。双工器10经由公共端子T3与天线20连接。
在发送滤波器电路1经由发送输入端子T1被供给从发送电路(未图示)输出的发送信号。发送滤波器电路1具有如下功能，即，从发送输入端子T1到公共端子T3使给定的频带的信号通过，并使其它频带的信号衰减。通过了发送滤波器电路1的发送信号经由公共端子T3从天线20发送到基站。
在接收滤波器电路5经由公共端子T3被供给由天线20从基站接收的接收信号。接收滤波器电路5具有如下的功能，即，使给定的频带的信号通过，并使其它频带的信号衰减。通过了接收滤波器电路5的接收信号经由接收输出端子T2供给到接收电路(未图示)。
在本实施方式中，对将本发明涉及的滤波器电路应用于发送滤波器电路1的例子进行说明。
《1-2.发送滤波器电路的结构》
图2是示出第1实施方式涉及的发送滤波器电路1的结构的图。图2所示的发送滤波器电路1的右侧的端部与发送输入端子T1连接。另一方面，发送滤波器电路1的左侧的端部与公共端子T3连接。另外，在参照图5～图7而在后面叙述的发送滤波器电路中，也同样地，设为右侧的端部与发送输入端子T1连接，左侧的端部与公共端子T3连接。
本实施方式涉及的发送滤波器电路1是将多个谐振器串联以及并联地连接的梯型的滤波器电路。具体地，发送滤波器电路1具备配置在串联臂的n个第1谐振器a1～an和配置在并联臂的n-1个第2谐振器b1～bn-1。第2谐振器b1～bn-1各自与接地端子g1～gn-1中的一个接地端子连接。例如，第2谐振器b1与接地端子g1连接。进而，本实施方式涉及的发送滤波器电路1具备与第1谐振器an-2并联地连接的第3谐振器c1，第1谐振器an-2配置得离发送输入端子T1第三近。
这些第1谐振器、第2谐振器、以及第3谐振器各自的数目是一个例子，并不限定于此。此外，构成第1谐振器a1～an、第2谐振器b1～bn-1、以及第3谐振器c1的元件没有特别限定，例如，也可以是声表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)滤波器、压电薄膜谐振器等的滤波器、或者体弹性波(BAW：Bulk Acoustic Wave，体声波)滤波器等。
图3是示出第1谐振器、第2谐振器以及第3谐振器的阻抗的频率特性的曲线图。用虚线示出的第1阻抗特性31是第1谐振器a1～an的阻抗的频率特性。此外，用实线示出的第2阻抗特性32是第2谐振器b1～bn-1的阻抗的频率特性。进而，用单点划线示出的第3阻抗特性33是第3谐振器c1的阻抗的频率特性。
在本实施方式中，为了使说明简单，设第1谐振器a1～an各自的阻抗特性相同而进行说明，但是第1谐振器a1～an各自的阻抗特性也可以相互不同。同样地，设第2谐振器b1～bn-1各自的阻抗特性相同而进行说明，但是第2谐振器b1～bn-1各自的阻抗特性也可以相互不同。
更详细地说明为，在本实施方式中，设第1谐振器a1～an的谐振频率frs1～frsn为frs而进行说明，但是谐振频率frs1～frsn各自也可以相互不同。此外，设第1谐振器a1～an的反谐振频率fas1～fasn为fas而进行说明，但是反谐振频率fas1～fasn各自也可以相互不同。此外，设第2谐振器b1～bn-1的谐振频率frp1～frpn-1为frp而进行说明，但是谐振频率frp1～frpn-1各自也可以相互不同。进而，设第2谐振器b1～bn-1的反谐振频率fap1～fapn-1为fap而进行说明，但是反谐振频率fap1～fapn-1各自也可以相互不同。
在第1阻抗特性31中，阻抗在谐振频率frs处变得最小，在反谐振频率fas处变得最大。此外，在第2阻抗特性32中，阻抗在谐振频率frp处变得最小，在反谐振频率fap处变得最大。进而，在第3阻抗特性33中，阻抗在第3谐振器c1的谐振频率frc1(未图示)处变得最小，在反谐振频率fac1处变得最大。在此，这些频率的关系满足以下的式(1)以及式(2)。
frp＜fac1＜fmp＜fap＜fas…(1)
frc1＜rfp＜frs…(2)
在此，fmp是将第2谐振器的谐振频率frp与反谐振频率fap之和除以2的值。此外，在此，设第2谐振器的反谐振频率fap与第1谐振器的谐振频率frs一致。另外，虽然在图3以及式(1)中，成为第3谐振器c1的反谐振频率fac1比第2谐振器的谐振频率frp高的关系，但是fac1和frp也可以相同。
式(1)以及式(2)的关系也能够应用于如下情况，即，第1谐振器a1～an的阻抗特性各自相互不同，进而，第2谐振器b1～bn-1的阻抗特性各自不同。具体地，若将第2谐振器b1～bn-1的谐振频率与反谐振频率之和除以2的值设为fmp1～fmpn-1，则这些第1谐振器a1～an、第2谐振器b1～bn-1、以及第3谐振器c1中的谐振频率、反谐振频率、以及将谐振频率与反谐振频率之和除以2的值满足下述的关系式(3)。
(frp1～frpn-1)≤fac1＜(fmp1～fmpn-1)＜(fap1～fapn-1)…(3)
根据式(3)，第3谐振器c1的反谐振频率fac1为第2谐振器b1～bn-1的谐振频率frp1～frpn-1之中最高的谐振频率以上。此外，反谐振频率fac1比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的反谐振频率fap1～fapn-1低。进而，反谐振频率fac1比将第2谐振器b1～bn-1的谐振频率与反谐振频率之和除以2的fmp1～fmpn-1中的任一者低。
此外，在本实施方式中，上述的频率还满足下述的式(4)的条件。
frc1＜(frp1～frpn-1)＜(frs1～frsn)…(4)
即，第3谐振器c1的谐振频率frc1比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的谐振频率frp1～frpn-1低。进而，第2谐振器b1～bn-1中的任一者的谐振频率frp1～frpn-1也比第1谐振器a1～an中的任一者的谐振频率frs1～frsn低。
此外，第1谐振器、第2谐振器、以及第3谐振器包含梳形电极。以下，将包含梳形电极的这些谐振器的静电电容(即，各谐振器的静电电容)称为IDT(Inter DigitalTransducer，叉指换能器)电容。若将第2谐振器b1～bn-1各自的IDT电容分别设为Cb1～Cbn-1，并将第3谐振器c1的IDT电容(即，第3谐振器c1的合成电容)设为Cc1，则在本实施方式中，满足下述的式(5)。
Cc1＜(Cb1～Cbn-1)…(5)
即，第3谐振器c1的IDT电容Cc1比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的IDT电容Cb1～Cbn-1低。因此，能够使第3谐振器c1的Q值比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的Q值高。
《1-3.发送滤波器电路的插入损耗》
图4是示出作为图2所示的发送滤波器电路1的插入损耗的频率特性的第2损耗特性35的曲线图。为了比较，在图4用虚线示出了作为不具备第3谐振器c1的发送滤波器电路的插入损耗的频率特性的第1损耗特性34。另外，设第1损耗特性34和第2损耗特性35在frp以下的频率以及fac1以上的频率大致一致。
第1损耗特性34以及第2损耗特性35在第2谐振器的谐振频率frp以及第1谐振器的反谐振频率fas具有极点。也就是说，在第1损耗特性34以及第2损耗特性35中，低频率侧的截止特性由第2谐振器b1～bn-1的谐振频率frp1～frpn-1实现，高频率侧的截止特性由第1谐振器a1～an的反谐振频率fas1～fasn实现。
如上所述，本实施方式涉及的发送滤波器电路1具备具有反谐振频率fac1的第3谐振器c1。第3谐振器c1的反谐振频率fac1比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的反谐振频率fap1～fapn-1低。进而，第3谐振器c1的IDT电容Cc1比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的IDT电容Cb1～Cbn-1低。因此，能够使第3谐振器c1的Q值比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的Q值高。因此，在通带的低频率侧，可提高发送滤波器电路1中的截止特性。具体地，在第2损耗特性35中，在比第2谐振器b1～bn-1的反谐振频率fap低的频率，更具体地，在谐振频率frp至反谐振频率fac1的频率，可实现比第1损耗特性34的截止特性陡峭的截止特性。
此外，在本实施方式中，第3谐振器c1的反谐振频率fac1为第2谐振器的谐振频率frp以上。因此，在发送滤波器电路1的第2损耗特性35的谐振频率frp以上的频率，能够更可靠地提高截止特性。对其理由进行说明。若阻抗由于第3谐振器c1的反谐振而变高，则对于成为阻抗高的频率的信号，将不能获得阻抗匹配。因此，该信号被反射而不能通过。其结果是，能够更可靠地提高截止特性。
此外，在本实施方式中，第3谐振器c1的反谐振频率fac1比将第2谐振器b1～bn-1的谐振频率与反谐振频率之和除以2的值fmp1～fmpn-1低。因此，能够在发送滤波器电路1的第2损耗特性35的低频率侧更可靠地提高截止特性。
此外，在本实施方式中，在配置于串联臂的至少三个第1谐振器a1～an之中配置得最靠近发送输入端子T1的第1谐振器an以及配置得最靠近发送输出端子的第1谐振器a1各自未并联地连接第3谐振器。一般来说，越靠近端子，越容易施加过高的电压。因此，通过不在配置得最靠近发送输入端子T1的第1谐振器an以及配置得最靠近发送输出端子的第1谐振器a1各自并联地连接第3谐振器，从而可抑制对第3谐振器施加过高的电压。其结果是，能够提高发送滤波器电路1的耐电压。
<2.第2实施方式>
在第2实施方式中，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。
图5是示出本发明的第2实施方式涉及的发送滤波器电路2的结构的图。在第2实施方式涉及的发送滤波器电路2中，除了第1实施方式涉及的发送滤波器电路1的结构以外，还在配置得离发送输入端子T1第二近的第1谐振器an-1并联地连接了第3谐振器c2。由此，与在第1谐振器连接有一个第3谐振器的情况相比，能够提高发送滤波器电路2的低频率侧的截止特性。
在此，两个第3谐振器c1以及c2中的任一者的反谐振频率fac1以及fac2也比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的反谐振频率fap1～fapn-1低。进而，两个第3谐振器c1以及c2中的任一者的IDT电容Cc1以及Cc2也比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的IDT电容Cb1～Cbn-1小。由此，能够在发送滤波器电路2的插入损耗的低频率侧提高截止特性。
此外，两个第3谐振器c1以及c2的反谐振频率fac1以及fac2也可以相互不同。通过适当地进行设计而使得它们的反谐振频率fac1以及fac2相互不同，从而能够在插入损耗的频率特性中在更宽的频率范围提高低频率侧的截止特性。
此外，也可以是，两个第3谐振器c1以及c2中的任一者的反谐振频率fac1以及fac2也为第2谐振器b1～bn-1的谐振频率frp1～frpn-1中的最高的谐振频率以上。由此，能够在发送滤波器电路2的插入损耗的低频率侧更可靠地提高截止特性。
虽然在上述第2实施方式中，对连接有两个第3谐振器c1以及c2的发送滤波器电路2进行了说明，但是与发送滤波器电路连接的第3谐振器的数目并不限于两个，也可以是三个以上。此时，通过使三个以上的第3谐振器各自的反谐振频率相互不同，从而能够在发送滤波器电路1的插入损耗中在更加宽的频率范围提高低频率侧的截止特性。
另外，虽然能够通过增加所连接的第3谐振器的数目而在更宽的频率范围提高发送滤波器电路2的低频率侧的截止特性，但是随着所连接的第3谐振器的数目增加，插入损耗会变大。因此，可以考虑插入损耗的大小和截止特性的平衡而适当地设计第3谐振器的数目。
<3.第3实施方式>
在第3实施方式中，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。
图6是示出本发明的第3实施方式涉及的发送滤波器电路3的图。在第3实施方式涉及的发送滤波器电路3中，在配置得离发送输入端子T1第三近的第1谐振器an-2连接有相互并联地连接的两个第3谐振器c3以及c4。在此，两个第3谐振器c3以及c4中的任一者的反谐振频率fac3以及fac4也比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的反谐振频率fap1～fapn-1低。进而，两个第3谐振器c3以及c4的IDT电容Cc3和Cc4的合成电容比第2谐振器b1～bn-1中的任一者的IDT电容Cb1～Cbn-1小。由此，能够提高发送滤波器电路3的插入损耗的低频率侧的截止特性。
此外，两个第3谐振器c3以及c4的反谐振频率fac3以及fac4也可以相互不同。通过使反谐振频率fac3以及fac4相互不同，从而能够在插入损耗的频率特性中在更宽的频率范围提高低频率侧的截止特性。
此外，也可以是，两个第3谐振器c3以及c4中的任一者的反谐振频率fac3以及fac4也为第2谐振器b1～bn-1的谐振频率frp1～frpn-1中的最高的谐振频率以上。由此，能够在发送滤波器电路2的插入损耗的低频率侧更可靠地提高截止特性。
在第3实施方式涉及的发送滤波器电路3中，在配置得离发送输入端子T1第三近的第1谐振器an-1连接有第3谐振器c3以及c4。不限于此，相互并联地连接的多个第3谐振器也可以与第1谐振器a1～an中的任一者连接。
在第3实施方式涉及的发送滤波器电路3中，在第1谐振器an-2连接有相互并联地连接的两个第3谐振器c3以及c4。不限于此，也可以在第1谐振器并联地连接有相互并联地连接的三个以上的第3谐振器。进而，也可以在多个第1谐振器各自并联地连接有相互并联地连接的两个以上的第3谐振器。在该情况下，也可以是，这些第3谐振器中的至少两个以上的第3谐振器的反谐振频率相互不同。由此，能够在插入损耗的频率特性中在更宽的频率范围提高低频率侧的截止特性。
<4.第4实施方式>
在第4实施方式中，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。
图7是示出第4实施方式涉及的发送滤波器电路4的结构的图。在第4实施方式涉及的发送滤波器电路4中，在配置得离发送输入端子T1第三近的第1谐振器an-2并联地连接有串联地连接的两个第3谐振器c5以及c6。
两个第3谐振器c5以及c6中的任一者的反谐振频率fac5以及fac6也比第2谐振器b1～bn-1的反谐振频率fap1～fapn-1中的任一者低。进而，这些第3谐振器c5以及c6的IDT电容Cc5以及Cc6的合成电容比第2谐振器b1～bn-1的IDT电容Cb1～Cbn-1中的任一者小。由此，能够提高发送滤波器电路3的插入损耗的低频率侧的截止特性。
此外，也可以是，两个第3谐振器c5以及c6中的任一者的反谐振频率fac5以及fac6也为第2谐振器b1～bn-1的谐振频率frp1～frpn-1中的最高的谐振频率以上。由此，能够在发送滤波器电路2的插入损耗的低频率侧更可靠地提高截止特性。
此外，两个第3谐振器c5以及c6的反谐振频率fac5以及fac6也可以相互不同。通过使反谐振频率fac5以及fac6相互不同，从而能够在发送滤波器电路2的插入损耗的低频率侧在更宽的频率范围提高截止特性。
在第4实施方式涉及的发送滤波器电路4中，在一个第1谐振器an-2连接有串联地连接的两个第3谐振器c5以及c6。不限于此，也可以在第1谐振器并联地连接有串联地连接的三个以上的第3谐振器。由此，能够在插入损耗的频率特性中在更宽的频率范围提高低频率侧的截止特性。
此外，虽然在第3实施方式涉及的发送滤波器电路4中，在从发送输入端子T1起第三个第1谐振器an-1连接有第3谐振器c5以及c6，但是串联地连接的多个第3谐振器也可以与第1谐振器a1～an中的任一者连接。进而，也可以在多个第1谐振器并联地连接有串联地连接的多个第3谐振器。
<5.补充>
以上说明的实施方式用于使本发明容易理解，并非用于对本发明进行限定解释。实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状以及尺寸等并不限定于例示的各要素及其配置、材料、条件、形状以及尺寸，能够适当地进行变更。此外，能够对在不同的实施方式中示出的结构彼此进行部分置换或组合。
在上述实施方式中，主要对第3谐振器的反谐振频率比多个第2谐振器b1～bn-1中的任一者的反谐振频率fap1～fapn-1低的情况进行了说明。不限于此，第3谐振器的反谐振频率也可以为多个第2谐振器b1～bn-1的反谐振频率fap1～fapn-1中的至少一个反谐振频率以上。在该情况下，该第3谐振器的反谐振频率比多个第2谐振器b1～bn-1的反谐振频率fap1～fapn-1中的至少一个反谐振频率低。
此外，在上述实施方式中，对将本发明涉及的滤波器电路应用于双工器具备的发送滤波器的例子进行了说明。不限于此，本发明涉及的滤波器电路也可以应用于双工器具备的接收滤波器，还可以应用于发送滤波器以及接收滤波器的双方的滤波器。
此外，在上述实施方式中，对将本发明涉及的滤波器电路应用于双工器的例子进行了说明。不限于此，本发明涉及的滤波器电路能够应用于具备多个滤波器电路的各种复合滤波器装置。复合滤波器装置例如可以包含复合了两个滤波器电路的上述的双工器、复合了三个滤波器电路的三工器、复合了四个滤波器电路的四工器、或者复合了八个滤波器电路的八工器等。在该情况下，复合滤波器装置具备的滤波器电路中的至少一个包含本发明涉及的滤波器电路。
上述的复合滤波器装置具备的各构成要素可以作为模块而形成在同一芯片，或者也可以形成在独立的芯片。

Claims (9)

1.一种滤波器电路，具备：
多个第1谐振器，配置在串联臂；
多个第2谐振器，配置在并联臂；以及
串联地连接的至少一个第3谐振器，在所述串联臂中，与所述第1谐振器并联地连接，
所述第3谐振器的反谐振频率比所述第2谐振器的反谐振频率低，
所述串联地连接的至少一个第3谐振器的合成电容比所述第2谐振器的静电电容小。
2.根据权利要求1所述的滤波器电路，其中，
所述第3谐振器的反谐振频率为所述第2谐振器的谐振频率以上。
3.根据权利要求1或2所述的滤波器电路，其中，
所述第3谐振器的反谐振频率比所述多个第2谐振器中的任一者的反谐振频率低。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的滤波器电路，其中，
所述第3谐振器的反谐振频率比将所述第2谐振器的谐振频率与所述第2谐振器的反谐振频率之和除以2的值低。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的滤波器电路，其中，
在所述串联臂的两端设置有输入端子以及输出端子，
在所述串联臂配置有至少三个所述第1谐振器，
在所述至少三个第1谐振器之中配置得最靠近所述输入端子的第1谐振器以及配置得最靠近所述输出端子的第1谐振器各自未并联地连接所述第3谐振器。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的滤波器电路，其中，
在所述多个第1谐振器中的至少两个第1谐振器各自并联地连接有所述第3谐振器。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的滤波器电路，其中，
在所述多个第1谐振器中的至少一个第1谐振器，并联地连接有串联地连接的多个所述第3谐振器。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的滤波器电路，其中，
在所述第1谐振器，相互并联地连接的多个所述第3谐振器连接在所述第1谐振器。
9.一种复合滤波器装置，具备接收滤波器和发送滤波器，其中，
所述接收滤波器或所述发送滤波器中的至少一者包含权利要求1至8中的任一项所述的滤波器电路。
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