CN114520642A - 一种提升发射频带高频隔离度的双工器 - Google Patents

一种提升发射频带高频隔离度的双工器 Download PDF

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董元旦
杨涛
马增红
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Abstract

本发明涉及微波通信技术领域，尤其是一种提升发射频带高频隔离度的双工器，包括压电基板、设置在压电基板上的天线端口、设置在压电基板上的接收端口、设置在压电基板上的发射端口，天线端口与发射端口之间连接有发射滤波器，所述发射滤波器具有串联臂以及与串联臂连接的多个并联臂，所述并联臂中包含一个抑制支路，所述抑制支路包括抑制谐振器，抑制谐振器的谐振频率位于所述双工器接收滤波器通带的边缘位置。本发明所提供的一种双工器，在不增加体积的情况下，既能保证足够的功率容量，又能有效提升双工器隔离度。

Description

一种提升发射频带高频隔离度的双工器
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，尤其是一种提升发射频带高频隔离度的双工器。
背景技术
随着5G通信的发展，智能手机中的射频前端模块功能愈加复杂，体积愈加小，通信设备小型化和高性能趋势的加快，给射频前端提出了更高的挑战。双工器通常由两组不同频率的带通滤波器组成，即发射通带滤波器和接收通带滤波器。在射频系统中，发射滤波器的性能对整个系统起到举足轻重的作用，改善隔离度不仅能大大降低干扰，更能减少外围元件的使用。因此，发射滤波器的低通带插损、高阻带抑制和通带边缘陡峭度等成为双工器性能主要考虑的技术指标。现有的双工器设计，发射滤波器均为梯形结构滤波器，梯形滤波器本身就存在面积占有率大的问题，用于改善特定性能，比如滚降特性、插损等，也需要额外引入更多的电感、电容、耦合等多种结构。在不增加滤波器面积的情况下，同时保证足够的功率容量，改善发射滤波器的抑制度和隔离度成为了需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种提升发射频带高频隔离度的双工器，包括：
压电基板；
设置在压电基板上的天线端口；
设置在压电基板上的接收端口；
设置在压电基板上的发射端口；
天线端口与接收端口之间连接有接收滤波器；
天线端口与发射端口之间连接有发射滤波器；
所述发射滤波器具有串联臂以及与串联臂连接的多个并联臂，串联臂上设置有多个串联谐振器，每个并联臂上设置有并联谐振器；
所述并联臂中包含一个抑制支路，所述抑制支路包括抑制谐振器，所述抑制谐振器的谐振频率位于所述双工器接收滤波器通带的边缘位置。
优选的，所述抑制支路连接于所述双工器的发射滤波器信号输入/输出端或发射滤波器串联臂的相邻两个串联谐振器之间。
优选的，所述抑制支路还包括抑制电感，所述抑制电感与所述抑制谐振器串联。
优选的，所述抑制支路的抑制谐振器的等效电容与串联的抑制电感形成串联谐振的频率位于所述双工器接收滤波器通带的边缘位置。
优选的，所述发射滤波器包括串联谐振器S3、S4、S5、S6、S7和并联谐振器P3、P4、P5；
串联谐振器S3、S4、S5、S6和S7顺次连接；
串联谐振器S3一端连接所述发射端口；
串联谐振器S7一端连接所述天线端口；
并联谐振器P3一端连接于串联谐振器S4和S5之间；
并联谐振器P4一端连接于串联谐振器S5和S6之间；
并联谐振器P5一端连接于串联谐振器S6和S7之间；
并联谐振器P3、P4和P5另一端共地连接。
优选的，所述串联谐振器S3和S4的谐振频率不同。
优选的，所述发射滤波器包括抑制谐振器P6，抑制谐振器P6一端连接于串联谐振器S5和S6之间,与并联谐振器P4并联，另一端接地。
优选的，所述抑制谐振器P6接地端单独接地。
优选的，所述接收滤波器包括DMS滤波器、串联谐振器S1和S2、并联谐振器P1和P2；
所述DMS滤波器的输入端连接串联谐振器S1的一端，输出端连接串联谐振器S2的一端；
串联谐振器S1的另一端连接所述天线端口；
串联谐振器S2的另一端连接所述接收端口；
串联谐振器S1与DMS滤波器之间连接有并联谐振器P1；
串联谐振器S2与DMS滤波器之间连接有并联谐振器P2；
所述DMS滤波器与并联谐振器P1和P2进行共地连接。
优选的，所述DMS滤波器中的所有IDT的接地电极与并联谐振器P1和P2进行共地连接。
本发明的有益效果体现在：
本发明所提供的一种提升发射频带高频隔离度的双工器，在不增加体积的情况下，既能保证足够的功率容量，又能有效改善抑制及提升双工器隔离度。
附图说明
图1为本发明实施例的双工器的电路结构示意图；
图2为本发明实施例的双工器的电路原理图；
图3为比较例的双工器的电路结构示意图；
图4为比较例的双工器的电路原理图；
图5为本发明实施例与对比例的发射滤波器的S参数衰减特性曲线对比图；
图6为本发明实施例与对比例的发射滤波器的S参数衰减特性曲线对比图的损耗放大图；
图7为本发明实施例与对比例的发射滤波器的S参数衰减特性曲线对比图的近端抑制陡峭度放大图；
图8为本发明实施例与对比例的发射滤波器的S参数隔离特性曲线对比图；
图9为本发明实施例与对比例的发射滤波器的S参数实测衰减特性曲线对比图；
图10为本发明实施例与对比例的发射滤波器的S参数实测隔离特性曲线对比图；
图11为本发明实施例变形的双工器的电路结构示意图。
附图标记说明：
1-天线端口；2-发射端口；3-接收端口；4-第一接地端；5-第二接地端；6-第三接地端；7-第四接地端。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的双工器作进一步详细的说明。
本发明提供一种提升发射频带高频隔离度的双工器，包括压电基板、设置在压电基板上的天线端口、设置在压电基板上的接收端口、设置在压电基板上的发射端口，天线端口与接收端口之间连接有接收滤波器，天线端口与发射端口之间连接有发射滤波器，所述发射滤波器具有串联臂以及与串联臂连接的多个并联臂，串联臂上设置有多个串联谐振器，所述并联臂中包含一个抑制支路，所述抑制支路包括抑制谐振器，所述抑制谐振器的谐振频率位于所述双工器接收滤波器通带的边缘位置。
可以理解的是，所提供的双工器，一个基本的构思在于在不增加双工器体积的情况下，引入抑制支路的抑制谐振器，通过控制抑制谐振器的波长、反射栅波长等参数，在通带外产生零点，以达到提升双工器隔离度的目的。
进一步的，所述抑制支路连接于所述双工器的发射滤波器信号输入/输出端或发射滤波器串联臂的相邻两个串联谐振器之间。作为一种优选的改进方案，所述抑制支路设置在参照图1和图2所示的位置，并且距离天线端口越远，对发射滤波器回波的影响越小。
作为一种优选的改进方案，所述抑制支路还包括一个抑制电感，所述抑制电感与所述抑制谐振器串联。在抑制谐振器上串联抑制电感，可使得抑制谐振器的谐振频率向低频端移动，且增大抑制谐振器的耦合系数。
作为一种优选的改进方案，所述抑制支路的抑制谐振器的等效电容与串联的抑制电感形成串联谐振的频率位于所述双工器接收滤波器通带的边缘位置。由于抑制支路还设有抑制电感，导致抑制支路的谐振频率不再是抑制谐振器的谐振频率，为保证双工器的性能不受影响，需要控制抑制支路的串联谐振的频率位于双工器接收滤波器通带的边缘位置。
实施例：
参照图1和图2所示分别为本实施例的双工器的电路结构示意图和电路原理图，本实施例的双工器包括压电基板、设置在压电基板上的天线端口(1)、设置在压电基板上的接收端口(3)、设置在压电基板上的发射端口(2)，天线端口(1)与接收端口(3)之间连接有接收滤波器，天线端口(1)与发射端口(2)之间连接有发射滤波器。
所述发射滤波器包括顺次串联的串联谐振器S3、S4、S5、S6和S7、并联谐振器P3、P4和P5以及抑制谐振器P6，串联谐振器S3一端连接所述发射端口，串联谐振器S7一端连接所述天线端口，串联谐振器S4和S5之间连接有并联谐振器P3，串联谐振器S5和S6之间连接有并联谐振器P4，串联谐振器S6和S7之间连接有并联谐振器P5，并联谐振器P3、P4和P5共地连接于第三接地端(6)，抑制支路的抑制谐振器P6一端连接于串联谐振器S5和S6之间,与并联谐振器P4并联，另一端接地。
作为一种优选的改进方案，所述抑制谐振器P6接地端单独接地，即抑制谐振器P6接地端单独连接于第四接地端(7)。由于抑制谐振器P6单独接地，增加了散热接地通孔的数量，因此可得到更高的功率容量。
作为一种优选的改进方案，所述串联谐振器S3和S4的谐振频率不同。在相同的输入功率的情况下，由于串联谐振器S3、S4谐振频率不同，且交指对数不同，孔径长度不同，不是单一频点承受输入能量，而是将相同的能量分散到频率段上，因此在同一频点所能承受的功率耐受性更高。
所述接收滤波器包括DMS滤波器、串联谐振器S1和S2、并联谐振器P1和P2，所述DMS滤波器的输入端连接串联谐振器S1的一端，串联谐振器S1的另一端连接所述天线端口(1)，DMS滤波器的输出端连接串联谐振器S2的一端，串联谐振器S2的另一端连接所述接收端口(3)，串联谐振器S1与DMS滤波器之间连接有并联谐振器P1，串联谐振器S2与DMS滤波器之间连接有并联谐振器P2，DMS滤波器的所有IDT的接地电极连接在一起，与并联谐振器P1共地连接于第一接地端(4)，并联谐振器P2连接第二接地端(5)，第一接地端(4)与第二接地端(5)连接，形成DMS滤波器、并联谐振器P1和P2的共地连接。
作为一种优选的改进方案，所述DMS滤波器中的所有IDT的接地电极与并联谐振器P1和P2进行共地连接。通过DMS滤波器与并联谐振器P1和P2进行共地连接，极大地削弱接寄生电感对接收滤波器性能的恶性影响，以提高双工器的性能。
比较例：
参照图3和图4所示分别为本对比例双工器的电路结构示意图和电路原理图，本比较例的双工器结构与实施例的双工器的电路结构基本相同，不同之处仅在于，将实施例双工器中的抑制支路删掉。
参照图5所示为实施例与对比例的发射滤波器的S参数衰减特性曲线对比图，实线表示的是实施例中的发射滤波器的S参数衰减特性曲线，虚线表示的是对比例中的发射滤波器的S参数衰减特性曲线。可以看出实施例在接收频带的边缘位置746MHz有很深的馅波点。
参照图6所示为实施例与对比例的发射滤波器的S参数衰减特性曲线对比图的损耗放大图，实线表示的是实施例中的发射滤波器的S参数衰减特性曲线，虚线表示的是对比例中的发射滤波器的S参数衰减特性曲线。可以看出实施例的发射滤波器的发射频带的边缘频点716MHz的损耗更平坦，并且3dB损耗点在720MHz，而对比例的发射滤波器的3dB损耗点在719MHz。
参照图7所示为实施例与对比例的发射滤波器的S参数衰减特性曲线对比图的近端抑制陡峭度放大图，实线表示的是实施例中的发射滤波器的S参数衰减特性曲线，虚线表示的是对比例中的发射滤波器的S参数衰减特性曲线。可以看出实施例在接收通带的边缘频点729MHz的陡降度更高，在728MHz达到-56dB的抑制，在729MHz达到-71dB的抑制，而对比例在728MHz只能达到-51dB的抑制，在729MHz达到-67dB的抑制。
参照图8所示为实施例与对比例的发射滤波器的S参数隔离特性曲线对比图，实线表示的是实施例中的发射滤波器的S参数隔离特性曲线，虚线表示的是对比例中的发射滤波器的S参数隔离特性曲线。可以看出实施例的发射滤波器在729MHz达到-61.7dB的抑制，在746MHz达到-63.3dB的抑制,而对比例的发射滤波器在729MHz达到-59.7dB的抑制，在746MHz达到-60dB的抑制。
参照图9所示为实施例与对比例的发射滤波器的S参数实测衰减特性曲线对比图，实线表示的是实施例中的发射滤波器的实测S参数衰减特性曲线，虚线表示的是对比例中的发射滤波器的S参数实测衰减特性曲线。
参照图10所示为实施例与对比例的发射滤波器的S参数实测隔离特性曲线对比图，实线表示的是实施例中的发射滤波器的S参数实测隔离特性曲线，虚线表示的是对比例中的发射滤波器的S参数实测隔离特性曲线。
从图9和图10可以看出实施例发射通带在接收频带的边缘位置746MHz的抑制度和隔离度均有3dB的提升，双工器的性能有了明显的提升。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。
在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种提升发射频带高频隔离度的双工器，包括：
压电基板；
设置在压电基板上的天线端口；
设置在压电基板上的接收端口；
设置在压电基板上的发射端口；
天线端口与接收端口之间连接有接收滤波器；
天线端口与发射端口之间连接有发射滤波器；
所述发射滤波器具有串联臂以及与串联臂连接的多个并联臂，串联臂上设置有多个串联谐振器，每个并联臂上设置有并联谐振器；
其特征在于，所述并联臂中包含一个抑制支路，所述抑制支路包括抑制谐振器，所述抑制谐振器的谐振频率位于所述双工器接收滤波器通带的边缘位置。
2.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述抑制支路连接于所述双工器的发射滤波器信号输入/输出端或发射滤波器串联臂的相邻两个串联谐振器之间。
3.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述抑制支路还包括抑制电感，所述抑制电感与所述抑制谐振器串联。
4.根据权利要求3所述的双工器，其特征在于，所述抑制支路的抑制谐振器的等效电容与串联的抑制电感形成串联谐振的频率位于所述双工器接收滤波器通带的边缘位置。
5.根据权利要求1-2所述的双工器，其特征在于，所述发射滤波器包括串联谐振器S3、S4、S5、S6、S7和并联谐振器P3、P4、P5；
串联谐振器S3、S4、S5、S6和S7顺次连接；
串联谐振器S3一端连接所述发射端口；
串联谐振器S7一端连接所述天线端口；
并联谐振器P3一端连接于串联谐振器S4和S5之间；
并联谐振器P4一端连接于串联谐振器S5和S6之间；
并联谐振器P5一端连接于串联谐振器S6和S7之间；
并联谐振器P3、P4和P5另一端共地连接。
6.根据权利要求5所述的双工器，其特征在于，所述串联谐振器S3和S4的谐振频率不同。
7.根据权利要求5所述的双工器，其特征在于，所述发射滤波器包括抑制谐振器P6，抑制谐振器P6一端连接于串联谐振器S5和S6之间,与并联谐振器P4并联，另一端接地。
8.根据权利要求7所述的双工器，其特征在于，所述抑制谐振器P6接地端单独接地。
9.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述接收滤波器包括DMS滤波器、串联谐振器S1和S2、并联谐振器P1和P2；
所述DMS滤波器的输入端连接串联谐振器S1的一端，输出端连接串联谐振器S2的一端；
串联谐振器S1的另一端连接所述天线端口；
串联谐振器S2的另一端连接所述接收端口；
串联谐振器S1与DMS滤波器之间连接有并联谐振器P1；
串联谐振器S2与DMS滤波器之间连接有并联谐振器P2；
所述DMS滤波器与并联谐振器P1和P2进行共地连接。
10.根据权利要求9所述的双工器，其特征在于，所述DMS滤波器中的所有IDT的接地电极与并联谐振器P1和P2进行共地连接。
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