CN217957049U - 一种滤波器和射频前端模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型的滤波器，涉及射频滤波技术领域，包括：输入端和输出端；在所述输入端和所述输出端之间串联连接有低通滤波器、高通滤波器以及至少一个带阻滤波器；所述低通滤波器包括至少一个第一LC滤波器，所述高通滤波器包括至少一个第二LC滤波器；所述带阻滤波器包括串联连接的至少两个第一声波谐振器，至少一个第二声波谐振器的一端连接于相邻两个所述第一声波谐振器之间，所述第二声波谐振器的另一端接地；可以在实现较大带宽的同时提高滤波器的带外抑制，从而提升滤波器性能。

Description

一种滤波器和射频前端模组

技术领域

本实用新型涉及射频滤波技术领域，特别涉及一种滤波器和射频前端模组。

背景技术

在通信设备的射频前端中一般包括有滤波器，以过滤射频信号。声波滤波器是滤波器的一种，其包括声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)滤波器和体声波(BulkAcoustic Wave，BAW)滤波器等。随着5G通信技术的发展，对带宽的要求越来越大，传统的SAW滤波器和BAW滤波器由于机电耦合系数比较小，可以实现的带宽一般在5％以内，不能满足较大带宽的需求，虽然LC滤波电路能够有较大的带宽，但其带外抑制以及波形陡峭度都比较小。因此，如何满足较大带宽需求的同时提高带外抑制已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种滤波器和射频前端模组，可以在实现较大带宽的同时提高滤波器的带外抑制，从而提升滤波器性能。

本实用新型提供一种滤波器，包括：

输入端和输出端；

在所述输入端和所述输出端之间串联连接有低通滤波器、高通滤波器以及至少一个带阻滤波器；

所述低通滤波器包括至少一个第一LC滤波器，所述高通滤波器包括至少一个第二LC滤波器；

所述带阻滤波器包括串联连接的至少两个第一声波谐振器，至少一个第二声波谐振器的一端连接于相邻两个所述第一声波谐振器之间，所述第二声波谐振器的另一端接地。

可选的，所述第一声波谐振器为声表面波谐振器或体声波谐振器；

所述第二声波谐振器为声表面波谐振器或体声波谐振器。

可选的，所述第一声波谐振器和所述第二声波谐振器中的至少一个为压电层材料掺稀土元素的薄膜体声波谐振器。

可选的，所述第一LC滤波器包括：

并联连接的第一电容和第一电感；

两个第二电容，其中一个所述第二电容的一端与所述第一电容和所述第一电感并联连接的输入端连接，另一个所述第二电容的一端与所述第一电容和所述第一电感并联连接的输出端连接，两个所述第二电容的另一端分别接地。

可选的，至少两个所述第一LC滤波器串联连接，相邻两个所述第一LC滤波器之间共用一个所述第二电容。

可选的，所述第二LC滤波器包括：

串联连接的两个第三电容；

第四电容和第二电感串联连接的一端连接于两个所述第三电容之间，第四电容和第二电感串联连接的另一端接地。

可选的，至少两个所述第二LC滤波器串联连接，相邻两个所述第二LC滤波器之间共用一个所述第三电容。

可选的，所述低通滤波器和所述高通滤波器中至少一个为椭圆型LC滤波器。

可选的，所述低通滤波器和所述高通滤波器构成带通滤波器，所述带通滤波器的过渡带与所述带阻滤波器的阻带至少一部分重叠。

可选的，所述低通滤波器与所述带阻滤波器之间，以及所述高通滤波器与所述带阻滤波器之间，通过硅-硅键合工艺集成于衬底。

可选的，所述滤波器的输入端与第三电感的一端连接，所述第三电感的另一端接地。

本实用新型还提供一种射频前端模组，包括上述实用新型内容中所述的滤波器。

上述方案具有以下有益效果：

本实用新型的滤波器，在输入端和输出端之间串联连接低通滤波器、高通滤波器和至少一个带阻滤波器，低通滤波器包括至少一个第一LC滤波器，高通滤波器包括至少一个第二LC滤波器，带阻滤波器由声波谐振器构成；该滤波器在实现较大带宽的同时可以提高滤波器的带外抑制，从而提升滤波器性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中提供的一种滤波器结构图；

图2是本实用新型实施例一中提供的一种带阻滤波器结构图；

图3是本实用新型实施例二中提供的一种滤波器结构图；

图4是本实用新型实施例二中提供的一种低通滤波器结构图；

图5是本实用新型实施例二中提供的一种高通滤波器结构图；

图6是本实用新型一实施例中低通滤波器和高通滤波器组成的LC滤波器的S参数曲线图；

图7是本实用新型一实施例中带阻滤波器的波形图；

图8是本实用新型一实施例中未加带阻滤波器和本实用新型加了高频带阻滤波器的S参数曲线对比图；

图9是本实用新型一实施例中一种滤波器的S参数曲线图；

图10是本实用新型一实施例中提供的射频前端模组结构图；

符号说明如下：

1、带阻滤波器；2、低通滤波器；3、高通滤波器；IN、滤波器的输入端；OUT、滤波器的输出端。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。

应当理解，下面阐述的实施例代表了使本领域技术人员能够实施实施例并说明实施实施例的最佳模式的必要信息。在根据附图阅读以下描述后，本领域技术人员将理解本公开的概念并且将认识到这些概念在本文中未特别提及的应用。应当理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。

还应当理解，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，可以将第一元件称为第二元件，并且类似地，可以将第二元件称为第一元件，而不脱离本公开的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元素时，不存在中间元素。

还应当理解，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“底部”、“中间”、“中间”、“顶部”等可以在本文中用于描述各种元素，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此这些元素不应受这些条款的限制。

这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，第一元件可以被称为“上”元件，并且类似地，第二元件可以根据这些元件的相对取向被称为“上”元件，而不脱离本公开的范围。

进一步理解，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包含”在本文中使用时指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或它们的组。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确如此定义，否则不会以理想化或过于正式的意义进行解释。

实施例一，提供一种如图1所示的滤波器，包括：

滤波器的输入端IN和滤波器的输出端OUT，在滤波器的输入端IN和滤波器的输出端OUT之间串联连接有一个带阻滤波器1，低通滤波器2和高通滤波器3；带阻滤波器1的输入端作为滤波器的输入端IN，带阻滤波器1的输出端连接低通滤波器2的输入端，低通滤波器2的输出端连接高通滤波器3的输入端，高通滤波器3的输出端作为滤波器的输出端OUT。

本实施例中，低通滤波器2包括一个第一LC滤波器，第一LC滤波器的输入端作为低通滤波器2的输入端，第一LC滤波器的输出端作为低通滤波器2的输出端；高通滤波器3包括一个第二LC滤波器，第二LC滤波器的输入端作为高通滤波器3的输入端，第二LC滤波器的输出端作为高通滤波器3的输出端。

作为其他实施方式，低通滤波器2还可以包括N个第一LC滤波器，N≥2，N个第一LC滤波器通过串联的方式连接；高通滤波器3包括M个第二LC滤波器，M≥2，M个第二LC滤波器通过串联的方式连接。

本实施例中，提供一种如图2所示的带阻滤波器1，包括串联连接的声波谐振器X1和声波谐振器X2，声波谐振器X3的一端连接于声波谐振器X1和声波谐振器X2之间，声波谐振器X3的另一端接地，声波谐振器X4的一端连接于声波谐振器X1和声波谐振器X2之间，声波谐振器X4的另一端接地。

可选的，声波谐振器X1与声波谐振器X2之间也可以只有一个并联到地的声波谐振器。

作为其他实施方式，带阻滤波器1还可以包括串联连接的N个第一声波谐振器，N≥3，M个第二声波谐振器的一端连接于相邻两个所述第一声波谐振器之间，M≥3，M个第二声波谐振器的另一端接地。

本实施例的滤波器，低通滤波器包括至少一个第一LC滤波器，高通滤波器包括至少一个第二LC滤波器，其组合可以形成一个较大的带宽，但通带外陡峭度不高的带通滤波器；本方案增加至少一个带阻滤波器，可以增加通带陡峭度，带阻滤波器的谐振器为体声波谐振器或声表面波谐振器，在实现较大带宽的同时提高滤波器的带外抑制，从而提升滤波器性能。

作为其他实施方式，滤波器包括N个带阻滤波器1，N≥2，且N个带阻滤波器1、低通滤波器2和高通滤波器3的串联连接的位置关系不限于图1所示。

优选的，低通滤波器2和高通滤波器3串联连接形成带通滤波器模块，如果存在多个带阻滤波器1，则多个带阻滤波器1之间串联连接形成带阻滤波器模块，两个模块之间串联连接，通过这种方式可以减少滤波装置的整体布线。

实施例二，提供一种如图3所示的滤波器，本实施例中，带阻滤波器1、低通滤波器2和高通滤波器3的连接结构与实施例一中的连接结构相同；低通滤波器2包括两个第一LC滤波器21，第一LC滤波器21之间通过串联的方式连接；高通滤波器3包括两个第二LC滤波器31，第二LC滤波器31之间通过串联的方式连接。

其中，如图4所示的第一LC滤波器21包括：并联连接的电容C1和电感L1；电容C2和电容C3，电容C3的一端与并联连接的电容C1和电感L1的输入端连接，电容C2的一端与并联连接的电容C1和电感L1的输出端连接，电容C2和电容C3的另一端分别接地；相邻两个第一LC滤波器21之间共用电容C2。

本实施例中，当低通滤波器包括至少两个第一LC滤波器21时，至少两个第一LC滤波器21之间串联连接，其中，相邻两个第一LC滤波器21之间共用一个电容，即，一个第一LC滤波器21输出端的并联接地电容与另一个第一LC滤波器21输入端的并联接地电容可以为等效为一个电容。

如图5所示的第二LC滤波器31包括：串联连接的电容C4和电容C5，电容C6的一端连接于电容C4和电容C5之间的串联端，电容C6的另一端和电感L2的一端连接，电感L2的另一端接地；相邻两个第二LC滤波器31之间共用一个电容C5。

作为一种示例，第二LC滤波器31还可以包括：串联连接的电容C4和电容C5，电感L2的一端连接于电容C4和电容C5之间的串联端，电感L2的另一端和电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地；相邻两个第二LC滤波器31之间共用一个电容C5。

本实施例中，当高通滤波器包括至少两个第二LC滤波器31时，至少两个第二LC滤波器31之间串联连接，其中，相邻两个第二LC滤波器31之间共用一个电容，即，一个第二LC滤波器31靠近输出端的电容与另一个第一LC滤波器21靠近输入端的电容可以为等效为一个电容。

本实施例的低通滤波器和高通滤波器使用的LC滤波器结构，可以在实现相同带宽的情况下，能够使用较少的电感，减少了滤波器整体需要的电感数量，降低了滤波器的插入损耗，从而提高了滤波器的性能。

本实施例中，带阻滤波器1的结构与图1中的带阻滤波器1的结构相同，在此不再赘述。

本实施例中，带阻滤波器1可以为高频带阻滤波器(也可以称高频陷波器)和/或低频带阻滤波器(也可以称低频陷波器)，高频带阻滤波器能够增加通带高频侧的陡峭度，低频带阻滤波器能够增加通带低频侧的陡峭度。

本实施例中，低通滤波器2和高通滤波器3构成带通滤波器，带通滤波器的过渡带与带阻滤波器1的阻带至少一部分重叠；以使滤波器的带外抑制和矩形度更好；带阻滤波器1包括高频带阻滤波器和低频带阻滤波器，高频带阻滤波器的阻带与带通滤波器高频段过渡带至少一部分重叠，以增加高频侧的陡峭度，提升高频侧带外抑制；低频带阻滤波器的阻带与带通滤波器低频段过渡带至少一部分重叠，以增加低频侧的陡峭度，提升低频侧带外抑制。

本实施例中，低通滤波器2和高通滤波器3中至少一个为椭圆型LC滤波器；该椭圆型LC滤波器能够形成陡峭度高的过渡带。

本实施例中，低通滤波器2和高通滤波器3中至少一个为通过IPD技术制成的椭圆型LC滤波器。

本实施例中，声波谐振器X1和声波谐振器X2可以为声表面波谐振器或体声波谐振器；声波谐振器X3和声波谐振器X4可以为声表面波谐振器或体声波谐振器；声波谐振器X1、声波谐振器X2、声波谐振器X3和声波谐振器X4，可以都为声表面波谐振器，也可以都为体声波谐振器，也可以一些为声面波谐振器，一些为体声波谐振器。

本实施例中，声波谐振器X1、声波谐振器X2、声波谐振器X3和声波谐振器X4中的至少一个为压电层材料掺稀土元素的薄膜体声波谐振器，例如压电层材料掺Sc的薄膜体声波谐振器。

在一种可行的实施方式中，声波谐振器X1、声波谐振器X2、声波谐振器X3和声波谐振器X4中的至少一个机电耦合系数较大的声波谐振器，例如横向激励薄膜体声波谐振器。

本实施例中，低通滤波器2与带阻滤波器1之间，以及高通滤波器3与带阻滤波器1之间，通过硅-硅键合工艺集成于衬底。

可选的，滤波器的输入端与电感L3的一端连接，电感L3的另一端接地；该电感L3用于电路的阻抗匹配。

如图6所述，是图3所描述的低通滤波器和高通滤波器组成的LC滤波器的S参数曲线图，由该图可知，低通滤波器和高通滤波器组合形成的带通滤波器可以形成较大的带宽。

如图7所示，是图3所描述的带阻滤波器的波形图，由该图可知，带阻滤波器对5.2GHZ和5.3GHZ频率附近的信号有较好的衰减效果。

如图8所示，是本实施例提供的未加带阻滤波器和本实施例加了高频带阻滤波器的S参数曲线对比图，其中，虚线为未加带阻滤波器的S参数曲线图，实线是加了高频带阻滤波器的S参数曲线图，由该图可知，本实施例的滤波器在高频处拥有更好的带外抑制和矩形度。

图9是图3所描述的滤波器的S参数曲线图，其中，在左边靠下的S21曲线中m1的横坐标为3.3GHz，纵坐标为-0.914dB；m2的横坐标为5GHz，纵坐标为-1.791dB；在左边靠上的S11曲线中，m1的纵坐标为-21.625dB；m2的纵坐标为-15.556dB，m5为通带内回波损耗最大的点，该处纵坐标为-15.105dB；m3横坐标为2.730GHz，纵坐标为-20.138dB；m4横坐标为5.145GHz，纵坐标为-19.910；该滤波器通带范围为3.3GHZ-5GHz，中心频率为4.15GHz，相对带宽为40.9％。左边带外抑制为570MHz@20dB；右边带外抑制为145MHz@20dB。本方案通过如图3所示结构的低通滤波器和高通滤波器，即可达到较大的带宽，且使用如图3所示结构的带阻滤波器来提高带外抑制。

需要说明的是，滤波器电感的使用数量会影响滤波器的插入损耗，本方案如图3所示结构的滤波器仅需要4个电感，因此，本方案在实现较大带宽的同时提高带外抑制的效果，并能够在相同条件下降低插入损耗。

当然，为了达到更好的带外抑制效果，将低通滤波器所包括的第一LC滤波器的数量增加，或者将高通滤波器所包括的第二LC滤波器的数量增加，不限于图3所示的结构，也应当在本方案的保护范围之内。

本实施例的滤波器，在输入端和输出端之间串联连接低通滤波器、高通滤波器和至少一个带阻滤波器，低通滤波器包括至少一个第一LC滤波器，高通滤波器包括至少一个第二LC滤波器；本方案通过均包括LC滤波器的低通滤波器和高通滤波器组合可以形成较大的带宽，带阻滤波器增加通带外陡峭度，从而在实现较大带宽的同时提高滤波器的带外抑制，从而提升滤波器性能。

在一实施例中，提供一种如图10射频前端模组，该前端模组包括上述实施例中的滤波器；该射频前端模组还包括低噪声放大器、射频开关和功率放大器；功率放大器的输入端连接收发器的输出端，功率放大器的输出端连接第一滤波器的输入端，第一滤波器的输出端连接射频开关的输入端，射频开关的输出端连接第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出端连接低噪声放大器的输入端，低噪声放大器的输出端连接收发器的输入端；射频开关的双向端与天线双向连接；收发器的双向端与基带芯片的双向端连接。

该射频前端模组在信号接收支路和信号发射支路分别加入本实用新型中的滤波器，抑制滤波器通带以外不需要的信号，且增加了该射频前端模组的带宽，提高了射频前端模组的性能。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种滤波器，其特征在于，包括：

输入端和输出端；

在所述输入端和所述输出端之间串联连接有低通滤波器、高通滤波器以及至少一个带阻滤波器；

所述低通滤波器包括至少一个第一LC滤波器，所述高通滤波器包括至少一个第二LC滤波器；

所述带阻滤波器包括串联连接的至少两个第一声波谐振器，至少一个第二声波谐振器的一端连接于相邻两个所述第一声波谐振器之间，所述第二声波谐振器的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一声波谐振器为声表面波谐振器或体声波谐振器；

所述第二声波谐振器为声表面波谐振器或体声波谐振器。

3.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，所述第一LC滤波器包括：

并联连接的第一电容和第一电感；

两个第二电容，其中一个所述第二电容的一端与所述第一电容和所述第一电感并联连接的输入端连接，另一个所述第二电容的一端与所述第一电容和所述第一电感并联连接的输出端连接，两个所述第二电容的另一端分别接地。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，至少两个所述第一LC滤波器串联连接，相邻两个所述第一LC滤波器之间共用一个所述第二电容。

5.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，所述第二LC滤波器包括：

串联连接的两个第三电容；

第四电容和第二电感串联连接的一端连接于两个所述第三电容之间，第四电容和第二电感串联连接的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，至少两个所述第二LC滤波器串联连接，相邻两个所述第二LC滤波器之间共用一个所述第三电容。

7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述低通滤波器和所述高通滤波器中至少一个为椭圆型LC滤波器。

8.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述低通滤波器和所述高通滤波器构成带通滤波器，所述带通滤波器的过渡带与所述带阻滤波器的阻带至少一部分重叠。

9.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述低通滤波器与所述带阻滤波器之间，以及所述高通滤波器与所述带阻滤波器之间，通过硅-硅键合工艺集成于衬底。

10.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器的输入端与第三电感的一端连接，所述第三电感的另一端接地。

11.一种射频前端模组，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的滤波器。

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