CN219554940U - 一种跳频滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种跳频滤波器。该跳频滤波器包括：无源射频结构、有源射频调谐结构和有源控制结构，无源射频结构与有源射频调谐结构相连，有源射频调谐结构和有源控制结构相连；其中，无源射频结构包括：第一电感、第二电感和至少一个谐振器；至少一个谐振器在跳频滤波器所在平面上的正投影是依次排列的，第一电感与第一个谐振器相连，第二电感与最后一个谐振器相连；第一电感、第二电感和至少一个谐振器分别由走线绕行形成。本实用新型实施例通过第一电感、第二电感和至少一个谐振器构成无源射频结构，根据内部走线替代手绕电感，提高跳频滤波器的一致性和可靠性，免去人工调试环节，提升跳频滤波器的性能。

Description

一种跳频滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种跳频滤波器。

背景技术

跳频滤波器作为发射系统终端的滤波器件和接收系统前端的预选通器件，对跳频信号的处理起着关键作用。

目前，现有技术中，跳频滤波器采用手绕电感的方案，由于电感和控制器件在同一个平面，所占面积较大，并且手绕电感的产品在经过回流焊时容易发生位移或者是焊点脱离导致性能变差或者产品失效，同时存在人工调试等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种跳频滤波器，通过第一电感、第二电感和至少一个谐振器构成无源射频结构，根据内部走线替代手绕电感，提高跳频滤波器的一致性和可靠性，免去人工调试环节，提升跳频滤波器的性能。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种跳频滤波器，该跳频滤波器包括无源射频结构、有源射频调谐结构和有源控制结构，无源射频结构与有源射频调谐结构相连，有源射频调谐结构和有源控制结构相连；

其中，无源射频结构包括：第一电感、第二电感和至少一个谐振器；

至少一个谐振器在跳频滤波器所在平面上的正投影是依次排列的，第一电感与第一个谐振器相连，第二电感与最后一个谐振器相连；

第一电感、第二电感和至少一个谐振器分别由走线绕行形成。

可选的，第一电感的一端连接跳频滤波器的输入端口，第一电感的另一端连接第一个谐振器；第二电感的一端连接最后一个谐振器，第二电感的另一端连接跳频滤波器的输出端口。

可选的，谐振器的一端接地，谐振器的另一端连接有源射频调谐结构。

可选的，相邻两个谐振器之间的距离用于确定跳频滤波器的带宽，谐振器的绕行方向用于确定跳频滤波器在跳频范围内的不同频率下的相对带宽。

可选的，第一电感的绕行方向用于确定第一电感与第一个谐振器之间的感性耦合和容性耦合的比例；第二电感的绕行方向用于确定第二电感与最后一个谐振器之间的感性耦合和容性耦合的比例。

可选的，跳频滤波器的频率和尺寸决定了形成第一电感和第二电感的走线的长度和绕行层数。

可选的，跳频滤波器的跳频范围和尺寸决定了形成谐振器的走线长度和绕行层数。

可选的，形成谐振器的走线的宽度为形成第一电感的走线的宽度的2-10倍；形成谐振器的走线的宽度为形成第二电感的走线的宽度的2-10倍。

可选的，谐振器的数量为2个。

可选的，第一电感的绕行方向为顺时针方向，第一个谐振器的绕行方向为逆时针方向，第二个谐振器的绕行方向为顺时针方向，第二电感的绕行方向为逆时针方向。

本实用新型实施例的技术方案，跳频滤波器包括：无源射频结构、有源射频调谐结构和有源控制结构，无源射频结构与有源射频调谐结构相连，有源射频调谐结构和有源控制结构相连；其中，无源射频结构包括：第一电感、第二电感和至少一个谐振器；至少一个谐振器在跳频滤波器所在平面上的正投影是依次排列的，第一电感与第一个谐振器相连，第二电感与最后一个谐振器相连；第一电感、第二电感和至少一个谐振器分别由走线绕行形成。本实用新型实施例通过第一电感、第二电感和至少一个谐振器构成无源射频结构，根据内部走线替代手绕电感，同时减少表面器件数量从而可以缩小产品尺寸来达到小型化的目的，提高跳频滤波器的一致性和可靠性，免去人工调试环节，提升跳频滤波器的性能。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例中提供的一种跳频滤波器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中提供的一种跳频滤波器的无源射频结构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中提供的第一种原理图；

图4是本实用新型实施例中提供的第二种原理图；

图5是本实用新型实施例中提供的第三种原理图；

图6是本实用新型实施例中提供的第四种原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本实用新型实施例中提供的一种跳频滤波器的结构示意图，本实施例可适用于跳频滤波器的性能提升情况。本申请是将谐振电感至于介质体内部，通过精确的三维电磁场仿真来确定内部走线结构，使用内部走线来替代手动调试的手绕电感。其中，介质体可以是低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)，或者印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)，本实施例对此不进行限定。

如图1所示，本实用新型实施例的跳频滤波器1包括无源射频结构11、有源射频调谐结构12和有源控制结构13。

其中，无源射频结构11与有源射频调谐结构12相连；有源射频调谐结构12和有源控制结构13相连。无源射频结构11包括：第一电感111、第二电感112和至少一个谐振器113。

其中，图2是本实用新型实施例中提供的一种跳频滤波器的无源射频结构的结构示意图,如图2所示，第一电感111的一端连接跳频滤波器1的输入端口14，第一电感111的另一端连接第一个谐振器1131。

具体的，第一电感111的绕行方向用于确定第一电感111与第一个谐振器1131之间的感性耦合和容性耦合的比例。

其中，第二电感112的一端连接最后一个谐振器1132，第二电感112的另一端连接跳频滤波器1的输出端口15。

具体的，第二电感112的绕行方向用于确定第二电感112与最后一个谐振器1132之间的感性耦合和容性耦合的比例。

其中，谐振器113的一端接地，谐振器113的另一端连接有源射频调谐结构12。

具体的，相邻两个谐振器113之间的距离用于确定跳频滤波器1的带宽，谐振器113的绕行方向用于确定跳频滤波器1在跳频范围内的不同频率下的相对带宽。

进一步的，至少一个谐振器113在跳频滤波器1所在平面上的正投影是依次排列的，第一电感111与第一个谐振器1131相连，第二电感112与最后一个谐振器1132相连。

在上述实施例的基础上，可选的，第一电感111、第二电感112和至少一个谐振器113分别由走线绕行形成。

具体的，改变第一电感111的绕行方向(顺时针或者逆时针)，可以改变第一电感111和第一个谐振器1131之间的感性耦合和容性耦合的比例，会影响跳频滤波器1的S参数在低于谐振频率和高于谐振频率处的抑制(比如可以使低于谐振频率的地方抑制增大，高于谐振频率的地方抑制减小。或者相反)。第一电感111和第一个谐振器1131之间的连接位置影响跳频滤波器1的驻波，通过调节连接处的位置可以使得跳频滤波器1获得更好的性能指标。改变第一个谐振器1131和最后一个谐振器1132之间的间距可以改变跳频滤波器1的带宽。改变第一个谐振器1131的绕行方向(最后一个谐振器1132不变)，可以改变跳频滤波器1在跳频范围内的不同频率下的相对带宽(比如使得低频相对带宽大，高频相对带宽小。或者相反，或者保持相对带宽稳定不随频率变化)。改变第二电感112的绕行方向的作用和改变第一电感111绕行方向对于第一个谐振器1131的作用是类似的。第一电感111、第二电感112和所有谐振器113可以是在同一层或者是在不同层上，进一步根据它们的绕行方向以及在空间上的相对方向以及距离的改变，就可以实现多种不同需求的跳频滤波器1的S参数的曲线。

在上述实施例的基础上，可选的，跳频滤波器1的频率和尺寸决定了形成第一电感111和第二电感112的走线的长度和绕行层数。

示例性的，由第一电感111与跳频滤波器1的输入端口14的一端开始看，第一电感111是顺时针绕行的，第一电感111可以在一层上绕行，也可以使用多层进行绕行，具体长度和绕行层数取决于跳频滤波器的频率和尺寸。这样设置的好处在于，在单层绕行可以减少加工层数，降低设计加工难度，在多层上绕行可以缩小尺寸。第一电感111通常采用宽度较窄的走线获得更大的电感。

在上述实施例的基础上，可选的，跳频滤波器1的跳频范围和尺寸决定了形成谐振器113的走线长度和绕行层数。

示例性的，由第二电感112与跳频滤波器1的输出端口15的一端开始看，第二电感112是逆时针绕行的，第二电感112可以在一层上绕行，也可以使用多层进行绕行，具体长度和绕行层数取决于跳频滤波器的频率和尺寸。这样设置的好处在于，在单层绕行可以减少加工层数，降低设计加工难度，在多层上绕行可以缩小尺寸。第二电感112通常采用宽度较窄的走线获得更大的电感。

在上述实施例的基础上，可选的，形成谐振器113的走线的宽度为形成第一电感111的走线的宽度的2-10倍；形成谐振器113的走线的宽度为形成第二电感112的走线的宽度的2-10倍。

示例性的，从第一个谐振器1131的接地端看过去，第一个谐振器1131是逆时针绕行的，同样第一个谐振器1131也要根据跳频滤波器1的频率和尺寸，可以在1层或者多层上进行绕行。走线的宽度和长度取决于跳频滤波器1的跳频范围和设计尺寸，通常使用较宽的走线获得更大的品质因数以减小滤波器损耗，通常宽度会是输入电感1的2-10倍。

示例性的，从最后一个谐振器1132的接地端看过去，最后一个谐振器1132是顺时针绕行的，同样最后一个谐振器1132也要根据跳频滤波器1的频率和尺寸，可以在1层或者多层上进行绕行。走线的宽度和长度取决于跳频滤波器1的跳频范围和设计尺寸，通常使用较宽的走线获得更大的品质因数以减小滤波器损耗，通常宽度会是输入电感1的2-10倍。

在上述实施例的基础上，可选的，谐振器的数量为2个；第一电感的绕行方向为顺时针方向，第一个谐振器的绕行方向为逆时针方向，第二个谐振器的绕行方向为顺时针方向，第二电感的绕行方向为逆时针方向。

具体的，若谐振器的数量为2个，则确定跳频滤波器1此时是包括两个谐振器113的二阶滤波器。且跳频滤波器1在应用到不同的情况下，会需要不同的传输曲线。

示例性的，从跳频滤波器1的射频输入到谐振器1之间是一个电感直接耦合，电感的大小影响着跳频滤波器能否在整个频段内都有良好的驻波，电感与谐振器2的连接的位置影响着跳频滤波器1能否在整个频段内都能获得相对应的带宽。跳频滤波器1的射频输出到谐振器2之间与跳频滤波器1的射频输入到谐振器1之间是类似的。谐振器1与谐振器2之间通常是感性耦合，此时在跳频滤波器1的射频输入和跳频滤波器1的射频输出之间增加一个容性耦合就可以在通带的两端产生两个传输零点。图3是本实用新型实施例中提供的第一种原理图；如图3所示，原理是信号从跳频滤波器1的射频输入到跳频滤波器1的射频输出有两条传输路径，一条是跳频滤波器1的射频输入—感性耦合—谐振器1—感性耦合—谐振器2—感性耦合—跳频滤波器1的射频输出，另一条是跳频滤波器1的射频输入—容性耦合—跳频滤波器1的射频输出。由于在频率低于谐振器谐振频率时，谐振器呈现容性，在频率高于谐振频率时，谐振器呈现感性，于是信号在从射频输入到射频输出的两条传输路径，会在谐振频率的低边和高边都会产生180°相位差，从而在低边和高边各产生一个传输零点，从而增加跳频滤波器1的选择性，提升性能。通过改变这个容性耦合的耦合量大小，可以调节传输零点相对与通带的位置。通过改变容性耦合的实现方式，可以获得不同的性能，如果是设置一个固定电容来当作这个容性耦合，那么两个零点会随着频率的升高而加强。如果在不同频率对于零点位置有着不同的要求，可以将这个容性耦合设置为可变电容，调节不同频率下需要的容性耦合值可以获得不同的性能。

示例性的，跳频滤波器1不同的应用会导致跳频滤波器1的性能存在不同，若跳频滤波器1的谐振频率的低边和高边各产生一个传输零点，图4是本实用新型实施例中提供的第二种原理图，如图4所示，需要将谐振器1和谐振器2之间的耦合调整为容性耦合，然后把射频输入和射频输出之间的耦合调节为感性耦合，则同样可以在滤波器的谐振频率的低边和高边各产生一个传输零点。谐振器1和谐振器2之间设置感性耦合通常会使得相对带宽随着频率的升高而减小，如果在谐振器1和谐振器2之间设置容性耦合通常会使得相对带宽随着频率的升高而增大。

示例性的，跳频滤波器1不同的应用会需要不同的传输曲线，有时候对高频抑制的要求比较高，图5是本实用新型实施例中提供的第三种原理图，如图5所示，可以将射频输入到谐振器1设置为感性耦合，射频输入到谐振器2设置为感性耦合，射频输入到射频输出设置为感性耦合，谐振器1到谐振器2设置为感性耦合，谐振器2到射频输出设置为感性耦合，则会在频率高于谐振频率处有两处传输零点，增加高频抑制。

示例性的，若跳频滤波器1需要在低于谐振频率处的抑制较高，图6是本实用新型实施例中提供的第四种原理图，如图6所示，则可以将射频输入到谐振器1设置为感性耦合，射频输入到谐振器2设置为容性耦合，射频输入到射频输出设置为感性耦合，谐振器1到谐振器2设置为感性耦合，谐振器2到射频输出设置为感性耦合，则会在频率低于谐振频率处有两处传输零点，增加低频抑制。

同理，按照本申请中的绕行方式和原理可以很容易的扩展成三个谐振器及更多谐振器组成的多阶的跳频滤波器，并且可以根据需求采用不同绕行方式实现不同功能，具体示例在此不再进行赘述。

本实用新型实施例的技术方案，跳频滤波器包括：无源射频结构、有源射频调谐结构和有源控制结构，无源射频结构与有源射频调谐结构相连，有源射频调谐结构和有源控制结构相连；其中，无源射频结构包括：第一电感、第二电感和至少一个谐振器；至少一个谐振器在跳频滤波器所在平面上的正投影是依次排列的，第一电感与第一个谐振器相连，第二电感与最后一个谐振器相连；第一电感、第二电感和至少一个谐振器分别由走线绕行形成。在上述实施例的基础上，通过第一电感、第二电感和至少一个谐振器构成无源射频结构，根据内部走线替代手绕电感，同时减少表面器件数量从而可以缩小产品尺寸来达到小型化的目的，提高跳频滤波器的一致性和可靠性，免去人工调试环节，提升跳频滤波器的性能。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种跳频滤波器，其特征在于，包括无源射频结构、有源射频调谐结构和有源控制结构，所述无源射频结构与所述有源射频调谐结构相连，所述有源射频调谐结构和所述有源控制结构相连；其中，

所述无源射频结构包括：第一电感、第二电感和至少一个谐振器；

至少一个所述谐振器在所述跳频滤波器所在平面上的正投影是依次排列的，所述第一电感与第一个所述谐振器相连，所述第二电感与最后一个所述谐振器相连；

所述第一电感、所述第二电感和至少一个所述谐振器分别由走线绕行形成。

2.根据权利要求1所述的跳频滤波器，其特征在于，所述第一电感的一端连接所述跳频滤波器的输入端口，所述第一电感的另一端连接第一个所述谐振器；

所述第二电感的一端连接最后一个所述谐振器，所述第二电感的另一端连接所述跳频滤波器的输出端口。

3.根据权利要求1所述的跳频滤波器，其特征在于，所述谐振器的一端接地，所述谐振器的另一端连接所述有源射频调谐结构。

4.根据权利要求1所述的跳频滤波器，其特征在于，相邻两个所述谐振器之间的距离用于确定所述跳频滤波器的带宽，所述谐振器的绕行方向用于确定所述跳频滤波器在跳频范围内的不同频率下的相对带宽。

5.根据权利要求1所述的跳频滤波器，其特征在于，所述第一电感的绕行方向用于确定所述第一电感与第一个所述谐振器之间的感性耦合和容性耦合的比例；

所述第二电感的绕行方向用于确定所述第二电感与最后一个所述谐振器之间的感性耦合和容性耦合的比例。

6.根据权利要求1所述的跳频滤波器，其特征在于，所述跳频滤波器的频率和尺寸决定了形成所述第一电感和所述第二电感的走线的长度和绕行层数。

7.根据权利要求1所述的跳频滤波器，其特征在于，所述跳频滤波器的跳频范围和尺寸决定了形成所述谐振器的走线长度和绕行层数。

8.根据权利要求1所述的跳频滤波器，其特征在于，形成所述谐振器的走线的宽度为形成所述第一电感的走线的宽度的2-10倍；形成所述谐振器的走线的宽度为形成所述第二电感的走线的宽度的2-10倍。

9.根据权利要求1-8中任一所述的跳频滤波器，其特征在于，所述谐振器的数量为2个。

10.根据权利要求9所述的跳频滤波器，其特征在于，所述第一电感的绕行方向为顺时针方向，第一个所述谐振器的绕行方向为逆时针方向，第二个所述谐振器的绕行方向为顺时针方向，所述第二电感的绕行方向为逆时针方向。