CN218976663U - 滤波器及射频收发系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种滤波器及射频收发系统。所述滤波器包括：顺次相连的至少两组滤波电路。滤波电路包括：滤波电感、滤波电容以及调频电路。其中，滤波电容的第一极与滤波电感相连接，滤波电容的第二极接地。调频电路与滤波电感并联，被配置为调节滤波电路的截止频率。上述滤波器具有较小的占用面积，且满足多个不同截止频率。

Description

滤波器及射频收发系统

技术领域

本公开涉及信号处理领域，特别是涉及一种滤波器及射频收发系统。

背景技术

K型滤波器是利用电容和电感的频选特性来实现滤波功能。在射频电路中，滤波器可以对发射或接收电路中的带外信号进行抑制，有效地提升通道内信号的传输质量。

然而，根据信号截止频率设计好的滤波器只能在其设计好的频段内进行使用。故在一个射频收发系统中，当需要多个滤波频率时，则需要搭建多个不同截止频率的滤波器。如此，不仅增加了滤波器数量，而且也大大增加了电路板中的滤波器网络的占用面积。

因此，如何缩小满足不同截止频率的滤波器的占用面积是亟需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种滤波器及射频收发系统，以缩小满足不同截止频率的滤波器的占用面积。

本申请实施例提供了一种滤波器，包括：顺次相连的至少两组滤波电路。滤波电路包括：滤波电感、滤波电容以及调频电路。其中，滤波电容的第一极与滤波电感相连接，滤波电容的第二极接地。调频电路与滤波电感并联，被配置为调节滤波电路的截止频率。

本申请实施例中，滤波器采用如上结构。上述滤波器包括顺次相连的至少两组滤波电路，且每组滤波电路中均包括用于调节滤波电路截止频率的调频电路。如此，调频电路通过调节每组滤波电路的截止频率，使得每组滤波电路均可以在不止一个截止频率下使用。也即，上述滤波器无需搭建多个不同截止频率的滤波器，一个上述滤波器即可满足多个不同的截止频率，故缩小了满足不同截止频率的滤波器的占用面积。

可选地，调频电路包括：调频电容组以及与滤波电感的输入端相连接的第一选择开关，与滤波电感的输出端相连接的第二选择开关。其中，调频电容组包括相互独立的至少两个调频电容器。第一选择开关和第二选择开关呈断开状态，或者第一选择开关和第二选择开关分别与调频电容组中的目标调频电容器相连接，以将目标调频电容器并联至滤波电感。

本申请实施例中，调频电路利用第一选择开关和第二选择开关的开关状态以调节滤波器的截止频率。其中，尤其是利用第一选择开关和第二选择开关133可以选择调频电容组中不同的调频电容器并联至滤波电感。如此，可以改变滤波电路的截止频率，进而调节滤波器的截止频率。

可选地，调频电容组中至少两个调频电容器的电容值不同。

本申请实施例中，将不同电容值的调频电容器并联至滤波电感，也即，改变了与滤波电感并联的电容值。如此，改变了滤波电路的电容值，进而改变了滤波电路的截止频率。

可选地，第一选择开关和第二选择开关均包括射频开关。

可选地，射频开关包括单刀双掷开关；调频电容组中调频电容器的数量为两个，且两个调频电容器的电容值不同。

可选地，相邻组滤波电路中的滤波电感串联，且沿信号传输的方向，第一组滤波电路中滤波电感的电感值小于第一组滤波电路之外各组滤波电路中滤波电感的电感值。

可选地，沿信号传输的方向，第一组滤波电路之外各组滤波电路中滤波电感的电感值相同，且为第一组滤波电路中滤波电感的电感值的2倍。

可选地，沿信号传输的方向，最后一组滤波电路中滤波电容的电容值小于最后一组滤波电路之外各组滤波电路中滤波电容的电容值。

可选地，沿信号传输的方向，最后一组滤波电路之外各组滤波电路中滤波电容的电容值相同，且为最后一组滤波电路中滤波电容的电容值的2倍。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种射频收发系统，其特征在于，包括：电路板，以及设置于电路板上且至少一个如前述任一方案所述的滤波器。

本申请实施例中，射频收发系统采用如上结构。射频收发系统中包括至少一个设置于电路板上的如前述任一方案所述的滤波器。前述实施例中滤波器所能具有的技术优势，该射频收发系统也均具备，此处不再详述。此外，由于一个上述滤波器即可满足多个不同的截止频率，故大大减少了射频收发系统的谐波信号，改善了信号输入端的信号质量，同时也大大缩小了电路板上滤波器的占用面积。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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他的附图。

图1为一实施例中提供的一种滤波器的结构框图；

图2为一实施例中提供的另一种滤波器的结构框图；

图3为一实施例中提供又一种滤波器的电路结构图；

图4为一实施例中提供的一种滤波器中一种截止频率的仿真图；

图5为一实施例中提供的一种滤波器中另一种截止频率的仿真图；

图6为一实施例中提供的一种滤波器中又一种截止频率的仿真图；

图7为一实施例中提供的一种射频收发系统的的结构框图。

附图标记说明：

1-滤波电路；11、11’、11”、11”’-滤波电感；12、12’、12”、12”’-滤波电容；13-调频电路；131-调频电容器；131a、131a’、131a”、131a”’-第一调频电容器；131b、131b’、131b”、131b”’-第二调频电容器；132-第一选择开关；133-第二选择开关；

A-射频收发系统；A1-电路板A2-滤波器。

具体实施方式

为了便于理解本公开，下面将参照相关附图对本公开进行更全面的描述。附图中给出了本公开的实施例。但是，本公开可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本公开的公开内容更加透彻全面。

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公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开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，不是旨在于限制本公开。

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公开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。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一选通电路称为第二选通电路，且类似地，可将第二一选通电路称为第一选通电路。第一选通电路和第二选通电路两者都是选通电路，但其不是同一选通电路。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

K型滤波器是利用电容和电感的频选特性来实现滤波功能。在射频电路中，滤波器可以对发射或接收电路中的带外信号进行抑制，有效地提升通道内信号的传输质量。

然而，根据信号截止频率设计好的滤波器只能在其设计好的频段内进行使用。故在一个射频收发系统中，当需要多个滤波频率时，则需要搭建多个不同截止频率的滤波器。如此，不仅增加了滤波器数量，而且也大大增加了电路板中的滤波器网络的占用面积。

因此，如何缩小满足不同截止频率的滤波器的占用面积是亟需解决的问题。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种滤波器，包括：顺次相连的至少两组滤波电路1。滤波电路1包括：滤波电感11、滤波电容12以及调频电路13。其中，滤波电容12的第一极与滤波电感11相连接，滤波电容12的第二极接地。调频电路13与滤波电感11并联，被配置为调节滤波电路13的截止频率。

本申请实施例中，滤波器采用如上结构。上述滤波器包括顺次相连的至少两组滤波电路1，且每组滤波电路1中均包括用于调节滤波电路1截止频率的调频电路13。如此，调频电路13通过调节每组滤波电路1的截止频率，使得每组滤波电路1均可以在不止一个截止频率下使用。也即，上述滤波器无需搭建多个不同截止频率的滤波器，一个上述滤波器即可满足多个不同的截止频率，故缩小了满足不同截止频率的滤波器的占用面积。

在一些实施例中，请参阅图2，调频电路13包括：调频电容组131以及与滤波电感11的输入端相连接的第一选择开关132，与滤波电感11的输出端相连接的第二选择开关133。其中，调频电容组131包括相互独立的至少两个调频电容器(例如：第一调频电容器131a和第二调频电容器131b)。第一选择开关132和第二选择开关133呈断开状态，或者第一选择开关131和第二选择开关132分别与调频电容组131中的目标调频电容器相连接，以将目标调频电容器并联至滤波电感11。

本申请实施例中，调频电路13利用第一选择开关132和第二选择开关133的开关状态以调节滤波器的截止频率。其中，尤其是利用第一选择开关132和第二选择开关133可以选择调频电容组131中不同的调频电容器131a并联至滤波电感11。如此，可以改变滤波电路1的截止频率，进而调节滤波器的截止频率。

在一些示例中，第一选择开关131和第二选择开关132分别与调频电容组131中的目标调频电容器相连接包括：第一选择开关131和第二选择开关132分别与第一调频电容器131a和/或第二调频电容器131b相连接。

在一些示例中，调频电容组131中至少两个调频电容器的电容值不同。

示例地，第一调频电容器131a和第二调频电容器131b的电容值不同。第一调频电容器131a的电容值大于第二调频电容器131b的电容值，或第一调频电容器131a的电容值小于第二调频电容器131b的电容值。

本申请实施例中，将不同电容值的调频电容器并联至滤波电感11，也即，改变了与滤波电感11并联的电容值。如此，改变了滤波电路1的电容值，进而改变了滤波电路1的截止频率。

在一些示例中，第一选择开关132和第二选择开关133均包括射频开关。

示例地，射频开关包括单刀双掷开关。调频电容组131中调频电容器131a的数量为两个，且两个调频电容器131a的电容值不同。

在一些实施例中，请继续参阅图1和图2，相邻组滤波电路1中的滤波电感11串联，且沿信号传输的方向，第一组滤波电路1中滤波电感11的电感值小于第一组滤波电路1之外各组滤波电路1中滤波电感11的电感值。

示例地，沿信号传输的方向，第一组滤波电路1之外各组滤波电路1中滤波电感11的电感值相同，且为第一组滤波电路1中滤波电感11的电感值的2倍。

在一些实施例中，沿信号传输的方向，最后一组滤波电路1中滤波电容的电容值小于最后一组滤波电路1之外各组滤波电路1中滤波电容的电容值。

示例地，沿信号传输的方向，最后一组滤波电路1之外各组滤波电路1中滤波电容的电容值相同，且为最后一组滤波电路1中滤波电容的电容值的2倍。

为了更清楚地说明上述一些实施例所述的滤波器，以下以滤波器包括顺次相连的四组滤波电路为例，进行详细阐述。

请参阅图3，当第一选择开关132、132’、132”、132”’和第二选择开关133、133’、133”、133”’均为单刀双掷开关时。每个调频电容组中调频电容器的数量为两个，且该两个调频电容器的电容值不同。此时，滤波器的工作状态有三种：第一种是当单刀双掷开关不工作时，也即，第一选择开关132、132’、132”、132”’和第二选择开关133、133’、133”、133”’的状态是断开，此时，滤波器是传统的8阶K型滤波器。第二种是单刀双掷开关通过切换，将第一选择开关132和第二选择开关133切换到第一调频电容器131a,将第一选择开关132’和第二选择开关133’切换到第一调频电容器131a’,将第一选择开关132”和第二选择开关133”切换到第一调频电容器131a”,将第一选择开关132”’和第二选择开关133”’切换到第一调频电容器131a”’,也即，在传统K型滤波器的结构上，同时在滤波电感11、11’、11”、11”’的上方再分别并联调频电容器131a、131a’、131a”、131a”’。第三种是单刀双掷开关通过切换，将第一选择开关132和第二选择开关133切换到第二调频电容器131b,将第一选择开关132’和第二选择开关133’切换到第二调频电容器131b’,将第一选择开关132”和第二选择开关133”切换到第二调频电容器131b”,将第一选择开关132”’和第二选择开关133”’切换到第二调频电容器131b”’,也即，在传统K型滤波器的结构上，同时在滤波电感11、11’、11”、11”’的上方再分别并联调频电容器131b、131b’、131b”、131b”’。

需要特别说明的是，不同调频电容组中的第一调频电容器131a、131a’、131a”、131a”’的电容值可以相同，也可以不同。同理，不同调频电容组中的第二调频电容器131b、131b’、131b”、131b”’的电容值可以相同，也可以不同。

当滤波器的工作状态为第一种时，利用现有的8阶K型滤波器进行模型计算，滤波电感11和滤波电容12组成第一组二阶滤波电路，滤波电感11是根据截止频率计算出的初始值，其余三组滤波电路中电感值是滤波电感11的2倍。滤波电感11”’和滤波电容12”’构成最后一组二阶滤波电路，滤波电容12”’是根据截止频率计算出的初始值，其余三组滤波电路中的电容值是滤波电容12”’的2倍。

示例地，此时滤波器的截止频率是400MHz，则滤波电感11的电感值L1和滤波电容12的电容值C1的计算公式如下：

其中，Z₀为归一化特征阻抗，数值为1欧姆；f₀为归一化特征频率，数值为0.159Hz；Z₁为待设计的阻抗，通常都是50欧姆，f1为待设计的截止频率400MHz。

对上述计算出的滤波电感11的电感值和滤波电容12的电容值进行适当的仿真优化，优化后的结果如图4所示。

当滤波器的工作状态为第二种时，在传统K型滤波器的结构上，同时在滤波电感11、11’、11”、11”’上分别并联第一调频电容器131a、131a’、131a”、131a”’，上述调频电容器的作用是增加S参数的调谐，以及改变K型滤波器的感性值。并利用仿真软件中对元器件值作优化调谐。以图3中第一组二阶滤波电路为例，调频电容器131a和滤波电感11并联，并联阻抗值为：

其中，ωL2为滤波电感11的电感阻抗值；ωC₂为第一调频电容器131a的电容阻抗值；j为虚数单位。

当滤波器的工作状态为第二种时，调频电容器131a和滤波电感11的并联阻抗值相比于滤波电感11的阻抗值变大，结合传统的K型滤波器，阻抗值变大，则滤波器的截止频率则会减小。利用仿真软件进行细微的并联电容优化，此时滤波器的截止频率是300MHz，仿真结果如图5。

当滤波器的工作状态为第三种时，以图3中第一组滤波网络为例，调频电容器131b和滤波电感11并联，此时第二调频电容器131b和滤波电感11的并联阻抗值相比于滤波电感11的阻抗值变大，利用仿真软件进行细微的并联电容优化，此时滤波器的截止频率是200MHz，仿真结果如图6。

如此，上述滤波器利用射频开关切换不同的并联电容，改变不同的截止频率，使得一个滤波器可以满足200MHz、300MHz、400MHz的使用，同时带外二次谐波抑制达到25db以上。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种射频收发系统，其特征在于，包括：电路板，以及设置于电路板上且至少一个如前述任一方案所述的滤波器。

本申请实施例中，请参阅图7，射频收发系统A采用如上结构。射频收发系统A中包括至少一个设置于电路板A1上的如前述任一方案所述的滤波器A2。前述实施例中滤波器A2所能具有的技术优势，该射频收发系统A也均具备，此处不再详述。此外，由于一个上述滤波器A2即可满足多个不同的截止频率，故大大减少了射频收发系统A的谐波信号，改善了信号输入端的信号质量，同时也大大缩小了电路板A1上滤波器A2的占用面积。

在一些示例中，电路板A1可以包括但不限于印刷电路板。

示例地，所述滤波器A2可以采取焊接的方式固定

在印刷电路板上，相应地，印刷电路板上搭建有对应的印刷电路。所述滤波器A2还可以采取贴合的方式固定在印刷电路板上。

在一些示例中，基于如上述实施例中所述滤波器(例如：包括顺次相连的四组滤波电路的滤波器)，通过射频开关的状态，使得射频收发系统A可以在200MHz～400MHz内使用。当滤波器的截止频率为200MHz时，200MHz的二次谐波和三次谐波都大于25db。当滤波器的截止频率为200MHz～300MHz时，200和300MHz的二次谐波和三次谐波都大于40db。当滤波器的截止频率为300～400MHz时，400MHz的二次谐波和三次谐波都大于30db。从而大大减少了射频收发系统A的谐波信号，改善了信号输入端的信号质量，同时也大大缩小了电路板A1上滤波器A2的占用面积。

在本说明书的描述中，上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，包括：顺次相连的至少两组滤波电路；所述滤波电路包括：

滤波电感；

滤波电容；所述滤波电容的第一极与所述滤波电感相连接，所述滤波电容的第二极接地；

以及，调频电路，与所述滤波电感并联，被配置为：调节所述滤波电路的截止频率。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述调频电路包括：

调频电容组，包括：相互独立的至少两个调频电容器；

以及，与所述滤波电感的输入端相连接的第一选择开关，与所述滤波电感的输出端相连接的第二选择开关；

其中，所述第一选择开关和所述第二选择开关呈断开状态，或者所述第一选择开关和所述第二选择开关分别与所述调频电容组中的目标调频电容器相连接，以将所述目标调频电容器并联至所述滤波电感。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述调频电容组中至少两个所述调频电容器的电容值不同。

4.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述第一选择开关和所述第二选择开关均包括射频开关。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述射频开关包括单刀双掷开关；

所述调频电容组中所述调频电容器的数量为两个，且两个所述调频电容器的电容值不同。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，相邻组所述滤波电路中的所述滤波电感串联，且沿信号传输的方向，第一组所述滤波电路中所述滤波电感的电感值小于第一组所述滤波电路之外各组所述滤波电路中所述滤波电感的电感值。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，沿信号传输的方向，第一组所述滤波电路之外各组所述滤波电路中所述滤波电感的电感值相同，且为第一组所述滤波电路中所述滤波电感的电感值的2倍。

8.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，沿信号传输的方向，最后一组所述滤波电路中所述滤波电容的电容值小于最后一组所述滤波电路之外各组所述滤波电路中所述滤波电容的电容值。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，沿信号传输的方向，最后一组所述滤波电路之外各组所述滤波电路中所述滤波电容的电容值相同，且为最后一组所述滤波电路中所述滤波电容的电容值的2倍。

10.一种射频收发系统，其特征在于，包括：电路板，以及设置于所述电路板上且至少一个如权利要求1～9中任一项所述的滤波器。

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