CN117559932A - 滤波器和多工器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滤波器和多工器。该滤波器包括第一端口、第二端口和至少一个滤波单元；滤波单元包括T型网络和谐振器；T型网络包括第一容性元件、第二容性元件和第一元件；第一容性元件和第二容性元件串联连接于第一端口和第二端口之间，第一元件与第一容性元件和第二容性元件之间的节点连接，谐振器与T型网络并联，使得谐振器的Y参数与T型网络的Y参数相加，从而可以在滤波器通带低频侧的邻带范围内形成两个传输零点，大幅度提高了滤波器的通带低频侧的邻带的滚降斜率，很大程度上提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。

Description

滤波器和多工器
技术领域
本发明实施例涉及信号处理的技术领域，尤其涉及一种滤波器和多工器。
背景技术
在通信系统中，信号干扰能大幅降低信号传输效率。滤波器能够有效抑制带外的信号干扰，以提高信号传输效率。在现代通信中，低插损、高滚降特性的滤波器的需求越来越大。
发明内容
本发明提供一种滤波器和多工器，以提高滤波器的滚降特性。
第一方面，本发明实施例提供了一种滤波器，包括第一端口、第二端口和至少一个滤波单元；
所述滤波单元包括T型网络和谐振器；所述T型网络包括第一容性元件、第二容性元件和第一元件；所述第一容性元件和所述第二容性元件串联连接于所述第一端口和所述第二端口之间，所述第一元件与所述第一容性元件和所述第二容性元件之间的节点连接，所述谐振器与所述T型网络并联连接。
可选地，所述第一元件包括第一感性元件，所述第一感性元件的一端与所述节点连接，另一端作为所述滤波器的第三端口。
可选地，所述第一元件包括第三容性元件，所述第三容性元件的一端与所述节点连接，另一端作为所述滤波器的第三端口。
可选地，所述第一元件包括第一感性元件和第三容性元件，所述第一感性元件和所述第三容性元件串联或并联后与所述节点连接。
可选地，滤波器还包括LC滤波单元，所述LC滤波单元与所述滤波单元串联于所述第一端口和所述第二端口之间。
可选地，所述滤波器包括至少两个所述滤波单元，至少两个所述滤波单元串联于所述第一端口和所述第二端口之间。
可选地，滤波器还包括第四端口，所述第四端口设置于所述滤波单元之间。
可选地，所述滤波器包括所述LC滤波单元时，所述LC滤波单元串联连接于至少两个所述滤波单元之间。
可选地，不同所述滤波单元的传输零点对应的频率相等。
第二方面，本发明实施例还提供了一种多工器，包括第一方面所述的滤波器。
本发明实施例的技术方案，通过设置滤波单元中的谐振器与T型网络并联，使得谐振器的Y参数与T型网络的Y参数相加，从而可以在滤波器通带低频侧的邻带范围内形成两个传输零点，大幅度提高了滤波器的通带低频侧的邻带的滚降斜率，很大程度上提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种滤波器的结构示意图；
图2为现有技术提供的一种LC滤波器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种不同滤波器的性能对照示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种多工器的结构示意图。
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。
图1为本发明实施例提供的一种滤波器的结构示意图。如图1所示，该滤波器包括第一端口A、第二端口B和至少一个滤波单元10；滤波单元10包括T型网络11和谐振器12；T型网络11包括第一容性元件C1、第二容性元件C2和第一元件M1；第一容性元件C1和第二容性元件C2串联连接于第一端口A和第二端口B之间，第一元件M1与第一容性元件C1和第二容性元件C2之间的节点D连接，谐振器12与T型网络11并联连接。
具体地，第一容性元件C1和第二容性元件C2串联于第一端口A和第二端口B之间，此时第一端口A和第二端口B可以分别作为T型网络的两个端口。同时第一元件M1的一端连接于第一容性元件C1和第二容性元件C2之间的节点D处，且第一元件M1的另一端可以为T型网络的另一端口。示例性地，图1中示例性地示出了第一元件M1可以包括感性元件，感性元件可以包括实际设置的电感，也可以包括寄生电感。当第一容性元件C1和第二容性元件C2串联于第一端口A和第二端口B之间时，T型网络的Y参数不具有极小值点。其中，Y参数为T型网络的导纳，其与阻抗互为倒数。当T型网络的Y参数不具有极小值点时，T型网络不具有阻抗极大值点，即T型网络的传输特性曲线中不具有抑制点(即不具有传输零点)。其中，滤波器的第一端口A和第二端口B可以分别为滤波器的输入端和输出端，可以分别与外部电路元件连接。当第一元件M1的一端与节点D连接，另一端可以作为滤波器的第三端口E，第三端口E也可以与外部电路元件连接，此处不做限定。
谐振器12可以为声波谐振器。示例性地，谐振器12可以为体声波(Bulk AcousticWave，BAW)谐振器、表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)谐振器和薄膜腔声谐振(filmbulk acoustic resonator，FBAR)滤波器中的至少一种。谐振器12具有带通特性，且在通带高频侧具有传输零点，即在谐振器12的传输特性中，Y参数在通带的高频侧具有极小值点，使得谐振器12在传输零点对应的频率处具有很强的抑制作用，从而使得谐振器12在传输零点对应的频率处具有很大的滚降斜率。在滤波单元10中，当第一容性元件C1、第二容性元件C2与第一元件M1构成的T型网络11与谐振器12并联时，滤波单元10的Y参数为T型网络11的Y参数与谐振器12的Y参数之和。在谐振器12通带的低频侧，第一容性元件C1、第二容性元件C2和第一元件M1构成的T型网络11的Y参数的值与谐振器12的Y参数的值异号，使得T型网络11的Y参数与谐振器12的Y参数之和可以在通带低频侧的邻带范围内额外产生一个极小值点，即在滤波单元10中，在滤波单元10通带低频侧的邻带额外产生了一个传输零点，从而可以增加通带低频侧的邻带的滚降斜率，提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。同时，在谐振器12通带的高频侧，该T型网络11的Y参数与谐振器12的Y参数之和对应的传输零点的频率，相对于谐振器12的传输零点的频率向低频侧移动，可以使得谐振器12固有的传输零点移动至通带低频侧的邻带范围内，从而可以在滤波器的通带低频侧的邻带内形成第二个传输零点，从而可以进一步地增加通带低频侧的邻带的滚降斜率，进一步地提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。其中，邻带可以为通带以上或者以下的频段，其与通带之间的过渡带甚至只有0MHz～几十MHz，且邻带的带宽为通带中心频率10％以上的频带范围。
示例性地，图2为现有技术提供的一种LC滤波器的结构示意图。其具体结构与图1中的T型网络相同。图3为本发明实施例提供的一种不同滤波器的性能对照示意图。其中，横坐标为频率，纵坐标为插入损耗。曲线1为图1提供的滤波器的频率-插入损耗曲线，曲线2为图2提供的滤波器的频率-插入损耗曲线。如图3所示，曲线1在通带低频侧的邻带范围内形成两个传输零点N，且抑制程度可以达到-30dB以下。而曲线2在通带低频侧的邻带范围内无传输零点，且抑制程度比较差。由此可以看出，当在图2提供的LC滤波器的基础上并联一个谐振器12，可以在滤波器通带低频侧的邻带范围内形成两个传输零点，从而可以大幅度提高通带低频侧的邻带的滚降斜率，很大程度上提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。
本实施例的技术方案，通过设置滤波单元中的谐振器与T型网络中并联，使得谐振器的Y参数与T型网络的Y参数相加，从而可以在滤波器通带低频侧的邻带范围内形成两个传输零点，大幅度提高了滤波器的通带低频侧的邻带的滚降斜率，很大程度上提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。
在上述技术方案的基础上，继续参考图1，第一元件M1包括第一感性元件L1，第一感性元件L1的一端与节点D连接，另一端作为滤波器的第三端口E。
具体地，第一元件M1可以包括第一感性元件L1，第一感性元件L1与第一容性元件C1和第二容性元件C2组成T型LC滤波网络，用于对带外的干扰信号进行滤波，提高信号的传输效率。第三端口E可以与外部电路的元件连接，使得滤波器可以与不同类型的外部电路连接，增加滤波器的应用范围。
图4为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。如图4所示，第一元件M1包括第三容性元件C3，第三容性元件C3的一端与节点D连接，另一端作为滤波器的第三端口E。
具体地，第一元件M1可以包括第三容性元件C3，第三容性元件C3与第一容性元件C1和第二容性元件C2组成T型电容滤波网络，用于对带外的干扰信号进行滤波，提高信号的传输效率。第三端口E同样可以与外部电路的元件连接，使得滤波器可以与不同类型的外部电路连接，增加滤波器的应用范围。
图5为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。如图5所示，第一元件M1包括第一感性元件L1和第三容性元件C3，第一感性元件L1和第三容性元件C3串联或并联后与节点D连接。
具体地，图5中示例性地示出了第一感性元件L1和第三容性元件C3串联连接后一端与节点D连接，另一端作为滤波器的第三端口E。第一感性元件L1和第三容性元件C3串联后，与第一容性元件C1和第二容性元件C2组成T型LC滤波网络，用于对带外的干扰信号进行滤波，提高信号的传输效率。第三端口E同样可以与外部电路的元件连接，使得滤波器可以与不同类型的外部电路连接，增加滤波器的应用范围。
需要说明的是，在其他实施例中，第一元件M1还可以包括多个感性元件和/或多个容性元件，多个感性元件和/或多个容性元件可以串联和/或并联。或者，第一元件M1还可以包括阻性元件，阻性元件与感性元件和/或容性元件串联或并联，用于调节T型网络的谐振频率，此处不做限定。
图6为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。如图6所示，滤波器还包括LC滤波单元20，LC滤波单元20与滤波单元10串联于第一端口A和第二端口B之间。
具体地，LC滤波单元20可以调节滤波器的通带，使滤波器具有较宽的通带。当滤波器同时包括LC滤波单元20和滤波单元10时，既可以保证滤波器具有较宽的通带，同时可以提高滤波器的通带低频侧的邻带的滚降斜率，很大程度上提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。
图7为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。如图7所示，滤波器包括至少两个滤波单元10，至少两个滤波单元10串联于第一端口A和第二端口B之间。
具体地，当至少两个滤波单元10串联于第一端口A和第二端口B之间时，不同的滤波单元10均可以在滤波器的通带低频侧的邻带产生两个传输零点，使得至少两个滤波单元10均可以大幅度提高通带低频侧的邻带的滚降斜率，从而可以进一步地在很大程度上提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。示例性地，图7中示例性地示出了滤波器包括两个滤波单元10。参考图3，当滤波器包括一个滤波单元10时，滤波器在通带低频侧的邻带范围内的抑制程度在-32dB左右。当滤波器包括两个滤波单元10，两个滤波单元10产生的传输零点与图3中对应的两个传输零点的频率相等时，滤波器在通带低频侧的传输零点处对应的抑制程度可以达到-40dB左右。从而进一步地提高了通带低频侧的邻带的滚降斜率，提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。
需要说明的是，在其他实施例中，滤波器可以包括多个滤波单元10，每个滤波单元10可以串联连接于第一端口A和第二端口B之间，此处不做限定。
在上述技术方案的基础上，不同滤波单元10的传输零点对应的频率相等。
具体地，不同滤波单元10中的T型网络11的参数和谐振器12的参数可以相同，使得不同滤波单元10的传输零点对应的频率相等，此时不同的滤波单元12的通带频率相同，并在相同的频率处形成传输零点，从而可以进一步地增加通带低频侧的邻带的滚降斜率。示例性地，在不同的滤波单元10中，T型网络11的元件相同，且相同位置的元件参数相同。同时不同滤波单元10中的谐振器12的参数相同，从而可以使得不同滤波单元10的谐振频率相等。
需要说明的是，在其他实施例中，还可以设置不同滤波单元10的传输零点对应的频率不同，使得滤波器在通带的低频侧的邻带范围内具有多个传输零点，相对于一个滤波单元10具有两个传输零点时，同样可以进一步地增加通带低频侧的邻带的滚降斜率。示例性地，在不同的滤波单元10中，T型网络11的元件可以不同，和/或相同位置的元件参数不同，和/或不同滤波单元10中的谐振器12的参数不同。
图8为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。如图8所示，滤波器还包括第四端口F，第四端口F设置于滤波单元10之间。
具体地，图8中示例性地示出了滤波器包括两个滤波单元10，此时两个滤波单元10之间设置有第四端口F。第四端口F可以用于与外部电路的元件连接，使得滤波器可以与不同类型的外部电路连接，增加滤波器的应用范围。另外，第四端口F还可以与等效大阻抗的元件连接，使第四端口F等效为断路，以满足滤波器不同的使用场景。
需要说明的是，当滤波器包括多个滤波单元10时，第四端口F可以设置于相邻两个滤波单元10之间，此时滤波器可以包括多个第四端口F。也可以设置于间隔的滤波单元10之间，此时滤波器可以包括至少一个第四端口F，此处不做限定。
图9为本发明实施例提供的另一种滤波器的结构示意图。如图9所示，滤波器包括LC滤波单元20时，LC滤波单元20串联连接于至少两个滤波单元10之间。
具体地，图9中示例性地示出了滤波器包括两个滤波单元10和一个LC滤波单元20，LC滤波单元20串联于两个滤波单元10之间。使得不同的滤波单元10可以间隔设置。
需要说明的是，在其他实施例中，LC滤波单元20还可以设置于第一端口A和滤波单元10之间，或设置于第二端口B和滤波单元10之间。当滤波器包括多个LC滤波单元20时，不同的LC滤波单元20可以串联于第一端口A和第二端口B之间的任意位置，此处不做限定。
本发明实施例还提供了一种多工器。图10为本发明实施例提供的一种多工器的结构示意图。如图10所示，该多工器包括本发明任意实施例提供的滤波器100。
继续参考图10，多工器包括一个第一端IN和至少两个第二端；每一滤波器100串联连接于多工器的第一端IN和任一第二端之间。
具体地，图10中示例性地示出了多工器包括一个第一端IN和n个第二端，分别为OUT1、OUT2……OUTn。每个滤波器100串联于第一端IN和一第二端之间。例如，第一个滤波器100串联于第一端IN和第一个第二端OUT1之间，第二个滤波器100串联于第一端IN和第一个第二端OUT2之间……以此类推。由于多工器具有本发明任意实施例提供的滤波器100，因此具有与滤波器100相同的有益效果，即多工器通带低频侧的邻带的滚降斜率，很大程度上提高了滤波器的通带低频侧的邻带抑制，进而提高了滤波器的滤波性能。
需要说明的是，多工器还可以包括其他滤波器，其他滤波器串联于第一端IN和任一第二端之间，其他滤波器可以是低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器，本发明实施例不做限定。
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 (10)

1.一种滤波器，其特征在于，包括第一端口、第二端口和至少一个滤波单元；
所述滤波单元包括T型网络和谐振器；所述T型网络包括第一容性元件、第二容性元件和第一元件；所述第一容性元件和所述第二容性元件串联连接于所述第一端口和所述第二端口之间，所述第一元件与所述第一容性元件和所述第二容性元件之间的节点连接，所述谐振器与所述T型网络并联连接。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一元件包括第一感性元件，所述第一感性元件的一端与所述节点连接，另一端作为所述滤波器的第三端口。
3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一元件包括第三容性元件，所述第三容性元件的一端与所述节点连接，另一端作为所述滤波器的第三端口。
4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一元件包括第一感性元件和第三容性元件，所述第一感性元件和所述第三容性元件串联或并联后与所述节点连接。
5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，还包括LC滤波单元，所述LC滤波单元与所述滤波单元串联于所述第一端口和所述第二端口之间。
6.根据权利要求1-5任一项所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器包括至少两个所述滤波单元，至少两个所述滤波单元串联于所述第一端口和所述第二端口之间。
7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，还包括第四端口，所述第四端口设置于所述滤波单元之间。
8.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器包括所述LC滤波单元时，所述LC滤波单元串联连接于至少两个所述滤波单元之间。
9.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，不同所述滤波单元的传输零点对应的频率相等。
10.一种多工器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的滤波器。
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