CN118432579A - 陷波滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种陷波滤波器，其包括信号输入端、与信号输入端串联设置的第一横向激励体声波谐振器、与第一横向激励体声波谐振器并联设置的谐振器组件以及与第一横向激励体声波谐振器串联设置的信号输出端；谐振器组件包括两个分别接地的第二横向激励体声波谐振器，第一横向激励体声波谐振器连接至谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器的之间并共同呈T型排布；第一横向激励体声波谐振器的谐振频率小于第二横向激励体声波谐振器的谐振频率。本发明通过设计串联的第一横向激励体声波谐振器以及并联的谐振器组件，从而得到了一种高频高抑制度且大带宽滤波的陷波滤波器。

Description

陷波滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种陷波滤波器。

背景技术

滤波器是用于射频（RF）前端的关键组件，特别是在WIFI 6和5G通信技术中，它们用于选择特定频率的信号并抑制不需要的信号，而随着通信技术的发展，对于滤波器的高性能需求也在不断增加，这些滤波器需要具备低插入损耗、高选择性和良好的线性度。

相关技术中，通常采用集成无源器件（IPD）滤波器来实现WIFI 6和5G的宽带滤波，集成无源器件滤波器的技术原理与传统LC滤波器类似，主要利用半导体光刻工艺在衬底或基板上形成电容和电感结构，然后通过过孔和金属线实现谐振腔，再利用谐振腔之间的耦合达成信号的反射与传输，最后进行封装和测试。

虽然集成无源器件滤波器能实现WIFI 6和5G的宽带滤波，但随着5G频率达到4.4-5.0GHz，WIFI 6频率达到5.85GHz，对于滤波器的精度要求也越来越高，且由于无源器件滤波器的品质因素较低，因此无法实现近端高频高抑制度的大带宽带通滤波，如无法实现WIFI5G频段5.15-5.85GHz滤波器对N79频段4.4-5.0GHz的强抑制度。

发明内容

针对以上相关技术的不足，本发明提出了一种陷波滤波器，以解决相关技术中的滤波器无法实现高频高抑制度且大带宽滤波的问题。

本发明提供了一种陷波滤波器，其包括信号输入端、与所述信号输入端串联设置的第一横向激励体声波谐振器、与所述第一横向激励体声波谐振器并联设置的谐振器组件以及与所述第一横向激励体声波谐振器串联设置的信号输出端；所述谐振器组件包括两个分别接地的第二横向激励体声波谐振器，所述第一横向激励体声波谐振器连接至所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器之间并共同呈T型排布，所述第一横向激励体声波谐振器的谐振频率小于所述第二横向激励体声波谐振器的谐振频率。

优选的，所述第一横向激励体声波谐振器包括多个并依次串联于所述信号输入端与所述信号输出端之间；所述谐振器组件包括多个，多个所述谐振器组件与多个所述第一横向激励体声波谐振器呈交替排布，相邻的两个所述第二横向激励体声波谐振器之间设置一个所述谐振器组件，且每个所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器和与其相邻的两个所述第一横向激励体声波谐振器呈十字型交叉排布。

优选的，多个所述第一横向激励体声波谐振器的谐振频率相异。

优选的，所述第一横向激励体声波谐振器连接至所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器的中间点。

优选的，所述第一横向激励体声波谐振器的静电容大于所述第二横向激励体声波谐振器的静电容。

优选的，所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器的谐振频率相异。

优选的，所述陷波滤波器还包括与所述谐振器组件一一对应的电感，每一所述电感与对应的所述谐振器组件中的其中一个所述第二横向激励体声波谐振器串联后接地。

优选的，所述电感的电感值为0.1-5nH。

优选的，所述陷波滤波器还包括与所述第一横向激励体声波谐振器一一对应的第一电容，每一所述第一电容与对应的所述第一横向激励体声波谐振器并联设置。

优选的，所述陷波滤波器还包括与所述谐振器组件一一对应的第二电容，每一所述第二电容与对应的所述谐振器组件中的其中一个所述第二横向激励体声波谐振器并联设置。

与相关技术相比，本发明通过设计与信号输入端串联设置的第一横向激励体声波谐振器以及与第一横向激励体声波谐振器并联设置的谐振器组件，限定谐振器组件包括两个分别接地的第二横向激励体声波谐振器，谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器与第一横向激励体声波谐振器呈T型排布，还限定第一横向激励体声波谐振器的谐振频率小于第二横向激励体声波谐振器的谐振频率，从而得到了一种高频高抑制度且大带宽滤波的陷波滤波器，解决了相关技术中的滤波器无法实现高频高抑制度且大带宽滤波的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明实施例提供的第一种陷波滤波器的电路结构图；

图2为本发明实施例提供的第一种陷波滤波器的电路仿真图；

图3为相关技术提供的一种带阻滤波器的电路结构图；

图4为相关技术提供的一种带阻滤波器的电路仿真图；

图5为相关技术中带阻滤波器的电路仿真与本发明实施例中的带阻滤波器的电路仿真对比图；

图6为相关技术中带阻滤波器的电路仿真与本发明实施例中第一种陷波滤波器的电路仿真对比图；

图7为本发明实施例提供的第二种陷波滤波器的电路结构图；

图8为本发明实施例提供的第三种陷波滤波器的电路结构图；

图9为本发明实施例提供的第四种陷波滤波器的电路仿真图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语 “包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需要注意的是，本发明实施例中提及的“上”、“下”、“左”、“右”等表述是参照附图中的放置状态进行描述的，不应被解释为本发明的限制性实施例。此外，还应理解的是，在文中，在指构成另一元素“之上”或“之下”的元素时，有可能该元素是直接构成另一元素“之上”或“之下”的，也有可能该元素是通过中间元素构成另一元素“之上”或“之下”。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种陷波滤波器100，结合图1所示，其包括信号输入端IN、与信号输入端IN串联设置的第一横向激励体声波谐振器、与第一横向激励体声波谐振器并联设置的谐振器组件以及与第一横向激励体声波谐振器串联设置的信号输出端OUT，谐振器组件包括两个分别接地的第二横向激励体声波谐振器，第一横向激励体声波谐振器连接至谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器之间并共同呈T型排布。

其中，信号输入端的另一端接地，信号输出端的另一端接地。

第一横向激励体声波谐振器包括多个并依次串联于信号输入端与信号输出端之间；谐振器组件包括多个，多个谐振器组件与多个第一横向激励体声波谐振器呈交替排布，相邻的两个第二横向激励体声波谐振器之间设置一个谐振器组件，且每个谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器和与其相邻的两个第一横向激励体声波谐振器呈十字型交叉排布。

本实施例中，第一横向激励体声波谐振器包括三个，分别为第一横向激励体声波谐振器S1、第一横向激励体声波谐振器S2和第一横向激励体声波谐振器S3，谐振器组件包括两个，分别为第一谐振器组件1和第二谐振器组件2，其中，第一谐振器组件1中的两个第二横向激励体声波谐振器分别为第二横向激励体声波谐振器P1和第二横向激励体声波谐振器P2，第二谐振器组件2中的两个第二横向激励体声波谐振器分别为第二横向激励体声波谐振器P3和第二横向激励体声波谐振器P4。

第一横向激励体声波谐振器的谐振频率小于第二横向激励体声波谐振器的谐振频率。这样设计可以将陷波滤波器100设计成一种带阻滤波器，即使其能在某个频段内实现更高的抑制度，带阻滤波器简称为BSF。若第一横向激励体声波谐振器的谐振频率大于第二横向激励体声波谐振器的谐振频率，则会使陷波滤波器100形成相关技术中的带通滤波器，带通滤波器简称为BPF。

结合图5所示，相关技术中的带通滤波器在m3位置点-m4位置点之间的频率范围为4.6-5.0GHz，其插损范围为-1.884至-2.298dB；而本发明实施例中的陷波滤波器100在m3位置点-m4位置点之间的频率范围为4.6-5.0GHz，其边缘的插损范围为-35.649至-44.318dB，完全呈现为了一种带阻滤波器。

第一横向激励体声波谐振器连接至谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器的中间点；多个第一横向激励体声波谐振器的谐振频率相异。

第一横向激励体声波谐振器的静电容大于第二横向激励体声波谐振器的静电容。

每个谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器的谐振频率相异；但每个谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器的静电容可以相同或相异。

相关技术中带阻滤波器的电路结构如图3所示，其电路仿真如图4所示，m5-m8位置点的频率分别为5.020GHz、5.150GHz、5.850GHz和4.620GHz，插损分别为-21.116dB、-2.150dB、-1.422dB和-17.167dB，其采用串联谐振器和并联谐振器交替排布的方式来实现带阻滤波器，在4.62-5.02GHz的频率范围内抑制度最差点为-17.16dB，而在5.15-5.85GHz的频率范围内插损最差为-2.15dB。本实施例中的陷波滤波器100通过十字型交叉排布的方式，可以在不增加第一横向激励体声波谐振器数量的情况下，实现更高的带外抑制度，结合图2所示，m1-m5位置点的频率分别为4.620GHz、5.020GHz、5.150GHz、5.850GHz和4.820GHz，插损分别为-35.649dB、-55.430dB、-1.626dB、-1.782dB和-30.619dB，其在4.62-5.02GHz的频率范围内抑制度最差点为-30.62dB，而在5.15-5.85GHz的频率范围内插损最差为-1.78dB，即本实施例中的陷波滤波器100不仅实现了高频高抑制度且大带宽的滤波，还能保持通带内的插损不恶化。相关技术中带阻滤波器的电路仿真与本实施例中的陷波滤波器100的电路仿真对比图参照图6所示，具体为本实施例中的陷波滤波器100相对于相关技术中的带阻滤波器，实施例中的陷波滤波器100通过调整参数，可以实现比切比雪夫多项式更陡峭的带外抑制度水平，同时保持通带内的插损不恶化，即通过参数的调整使带外陡降增强，阻带下降快。

其中，相关技术中的带阻滤波器采用以下公式计算：

；

本实施例中的陷波滤波器100采用以下公式计算：

；

是通带纹波系数，是归一化频率，是截止频率，T是切比雪夫多项式，R是雅可比多项式。

作为陷波滤波器100的一种可选实施例，结合图7所示，陷波滤波器100还包括与第一横向激励体声波谐振器一一对应的第一电容，每一第二电容与对应的第一横向激励体声波谐振器并联设置。这样设计可以提带通近端的抑制度。当然，根据实际需求，第一电容也可以设计一个，此时多个第一横向激励体声波谐振器相互并联后再与第一电容串联设置。

本实施例中，第一电容包括三个，分别为第一电容C1、第一电容C2和第一电容C3。

另外，若陷波滤波器100不设计第一电容，则陷波滤波器100还可以设计成包括与谐振器组件一一对应的第二电容，每一第二电容与对应的谐振器组件中的其中一个第二横向激励体声波谐振器并联设置。当然，根据实际需求，第二电容也可以设计一个，此时每个谐振器组件中的其中第二横向激励体声波谐振器相互并联后再与第一电容串联设置。

相应的，根据实际需求，第二电容可以设计成与第二横向激励体声波谐振器一一对应的数量，每一第二电容与对应的第二横向激励体声波谐振器并联设置。

作为陷波滤波器100的另一种可选实施例，结合图8所示，陷波滤波器100还包括与谐振器组件一一对应的电感，每一电感与对应的谐振器组件中的其中一个第二横向激励体声波谐振器串联后接地。当然，根据实际需求，电感也可以设计一个，此时每个谐振器组件中的其中一个第二横向激励体声波谐振器相互并联后再与电感串联设置。

电感可以采用与谐振器组件同一层的绕线电感或外部表面贴设的电感来实现。

本实施例中，电感包括两个，分别为电感L1和电感L2。

本实施例中，电感的电感值为0.1-5nH。

关于第一电容或第二电容的设计以及电感的设计，其并非局限于单独的包括第一电容、第二电容和电感中的任一一种，还可以设计成同时包括电容和电感的组合，可以是包括第一电容、第二电容和电感，或第一电容和电感，或第二电容和电感，或第一电容和第二电容。

作为陷波滤波器100的另一种可选实施例，陷波滤波器100还包括上述的第一电容和电感，且电容和电感均为多个。其中，第一电容和电感可以形成第二谐振段，在通带的远端形成较好的陷波，结合图9所示，m1-m6位置点的频率分别为2.400GHz、2.483GHz、4.400GHz、5.000GHz、5.150GHz和5.850GHz，插损分别为-34.345dB、-34.469dB、-33.043dB、-30.541dB、-1.598dB和-0.742dB，其在2.400-2.483GHz的频率范围内实现了第二陷波段，且抑制度水平达到了-34.3dB。

本实施例中的陷波滤波器100采用以下公式计算：

；

freq是谐振频率，L是电感，C是电容。

本实施例通过设计与信号输入端IN串联设置的第一横向激励体声波谐振器以及与第一横向激励体声波谐振器并联设置的谐振器组件，限定谐振器组件包括两个分别接地的第二横向激励体声波谐振器，谐振器组件中的两个第二横向激励体声波谐振器与第一横向激励体声波谐振器呈T型排布，还限定第一横向激励体声波谐振器的谐振频率小于第二横向激励体声波谐振器的谐振频率，从而得到了一种高频高抑制度且大带宽滤波的陷波滤波器100，解决了相关技术中的滤波器无法实现高频高抑制度且大带宽滤波的问题。同时避免了使用相关技术中的集成无源器件滤波器，提供了整体系统的性能。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种陷波滤波器，其特征在于，所述陷波滤波器包括信号输入端、与所述信号输入端串联设置的第一横向激励体声波谐振器、与所述第一横向激励体声波谐振器并联设置的谐振器组件以及与所述第一横向激励体声波谐振器串联设置的信号输出端；所述谐振器组件包括两个分别接地的第二横向激励体声波谐振器，所述第一横向激励体声波谐振器连接至所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器之间并共同呈T型排布；所述第一横向激励体声波谐振器的谐振频率小于所述第二横向激励体声波谐振器的谐振频率。

2.如权利要求1所述的陷波滤波器，其特征在于，所述第一横向激励体声波谐振器包括多个并依次串联于所述信号输入端与所述信号输出端之间；所述谐振器组件包括多个，多个所述谐振器组件与多个所述第一横向激励体声波谐振器呈交替排布，相邻的两个所述第二横向激励体声波谐振器之间设置一个所述谐振器组件，且每个所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器和与其相邻的两个所述第一横向激励体声波谐振器呈十字型交叉排布。

3.如权利要求2所述的陷波滤波器，其特征在于，多个所述第一横向激励体声波谐振器的谐振频率相异。

4.如权利要求2所述的陷波滤波器，其特征在于，所述第一横向激励体声波谐振器连接至所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器的中间点。

5.如权利要求1所述的陷波滤波器，其特征在于，所述第一横向激励体声波谐振器的静电容大于所述第二横向激励体声波谐振器的静电容。

6.如权利要求1所述的陷波滤波器，其特征在于，所述谐振器组件中的两个所述第二横向激励体声波谐振器的谐振频率相异。

7.如权利要求1所述的陷波滤波器，其特征在于，所述陷波滤波器还包括与所述谐振器组件一一对应的电感，每一所述电感与对应的所述谐振器组件中的其中一个所述第二横向激励体声波谐振器串联后接地。

8.如权利要求7所述的陷波滤波器，其特征在于，所述电感的电感值为0.1-5nH。

9.如权利要求1所述的陷波滤波器，其特征在于，所述陷波滤波器还包括与所述第一横向激励体声波谐振器一一对应的第一电容，每一所述第一电容与对应的所述第一横向激励体声波谐振器并联设置。

10.如权利要求1所述的陷波滤波器，其特征在于，所述陷波滤波器还包括与所述谐振器组件一一对应的第二电容，每一所述第二电容与对应的所述谐振器组件中的其中一个所述第二横向激励体声波谐振器并联设置。