CN221283163U - 一种滤波器及包括其的通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种滤波器及包括其的通信设备。滤波器包括第一信号传输端子和第二信号传输端子；第一滤波网络、第二滤波网络和第三滤波网络串接在第一信号传输端子和第二信号传输端子之间；其中第一滤波网络为无源器件构成的高通滤波网络；第二滤波网络为声波谐振器构成的带通滤波网络；第三滤波网络为无源器件构成的低通滤波网络。

Description

一种滤波器及包括其的通信设备

技术领域

本实用新型涉及一种电子器件及其应用，更具体而言，涉及一种滤波器及包括其的通信设备。

背景技术

便携式通信设备，例如：手机、笔记本或个人数字助理，需实现信号的获取和发射，不同的信号对应有不同的通信方式和频率范围；例如：采用基于蜂窝(Celluler)方式的通信方式、基于WIFI方式的通信方式以及基于GPS方式的通信方式，以实现不同信号的获取和发射。为了适应便携式通信设备的信号获取和发射的高速发展需求，滤波器应运而生。

随着5G商用的增加，对滤波器的需求量也越来越大，滤波器的性能要求也越来越高。通常电子设备中在要求滤波器提高大带宽的同时，为避免相邻的滤波器之间的信号干扰，也要求滤波器实现快速的滚降，现有的无源集成器件(IPD:Intergrated PassiveDevices)技术利用电感和电容构成的LC滤波器虽然可以实现大带宽，但具有矩形系数差、滚降慢，例如无法设置边带滚降，以及近阻带抑制不足等技术问题。

现有的体声波滤波器虽然可以实现快速滚降，但体声波滤波器由于机电耦合系数有限，因此不能用于宽带滤波器设计。因此开发具有高性能的宽带滤波器是业界期望的。

实用新型内容

本实用新型针对滤波器的电路结构进行了精心设计，成功开发出一种既能实现大带宽又能具有低插入损耗、高矩形系数以及高近阻带抑制的高性能的宽带滤波器。

在下文中将给出关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本实用新型的一方面提供一种滤波器，包括：第一信号传输端子和第二信号传输端子；第一滤波网络、第二滤波网络和第三滤波网络串接在第一信号传输端子和第二信号传输端子之间；其中第一滤波网络为无源器件构成的高通滤波网络；第二滤波网络为声波谐振器构成的带通滤波网络；第三滤波网络为无源器件构成的低通滤波网络。

进一步地，第一滤波网络和第三谐振网络由多个电容和电感构成，第二滤波网络由多个体声波谐振器或表面波谐振器构成。

进一步地，第一滤波网络为多个电容和电感构成的π型或T型滤波网络。

进一步地，第一滤波网络为多个电容和电感构成的π型滤波网络时，其中一电容和一电感构成并联单元连接在第一信号传输端子和第二滤波网络的输入端之间，第一信号传输端子和接地端之间设置有一电感，第二滤波网络的输入端和接地端之间设置有一电感。

进一步地，第三滤波网络为多个电容和电感构成的T型或π型滤波网络。

进一步地，第三滤波网络为多个电容和电感构成的T型滤波网络时，其中两个电感串接在第二信号传输端子和第二滤波网络的输出端之间，两个电感之间的节点与接地端之间设置有电容。

进一步地，第二滤波网络为多个体声波谐振器或表面身波谐振器构成的梯形谐振网络。

进一步地，梯形谐振网络为三串四并的结构。

进一步地，梯形谐振网络的串联支路中包括串联单元、并联单元或串并联单元；并联支路中包括与薄膜体声波谐振器串接的电感或共地电感。

进一步地，第一信号传输端子连接到第一滤波网络的输入端，第一滤波网络的输出端连接到第二滤波网络的输入端，第二滤波网络的输出端连接到第三滤波网络的输入端，第三滤波网络的输出端连接到第二信号传输端子。

根据本实用新型的另一方面提供一种通信设备，所述通信设备包括上述任一项的滤波器。

本实用新型通过对滤波器电路结构的设计从而在实现宽频带的同时可以提高矩形系数以及近阻带抑制。

附图说明

参照附图下面说明本实用新型的具体内容，这将有助于更加容易地理解本实用新型的以上和其他目的、特点和优点。附图只是为了示出本实用新型的原理。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。

图1示出了本实用新型提供的宽带滤波器的电路结构框图；

图2示出本实用新型提供的宽带滤波器的具体电路结构图；

图3中示出了图2的宽带滤波器中各类型滤波网络的频率响应图；

图4中示出了图2中宽带滤波器的带内损耗曲线；

图5中示出了图2中宽带滤波器输入和输出端口的回波损耗曲线。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本实用新型的示例性公开内容进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实现本实用新型的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实现本实用新型的过程中可以做出很多特定于本实用新型的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着本实用新型的不同而有所改变。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的器件结构，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

应理解的是，本实用新型并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施方式。本实用新型中，在可行的情况下，不同实施方案之间的特征可替换或借用、以及在一个实施方案中可省略一个或多个特征。

请参阅图1，图1示出了本实用新型提供的宽带滤波器的电路框图。

本实用新型提供的宽带滤波器包括第一信号传输端子100，第一滤波网络M1、第二滤波网络M2和第三滤波网络M3和第二信号传输端子200。其中第一滤波网络M1、第二滤波网络M2和第三滤波网络M3串接在第一信号传输端子100和第二信号传输端子200之间。

第一滤波网络M1可由电感和电容等无源器件构成，其容许大于第一频率的信号通过，也即第一滤波网络M1可为高通滤波网络；第二滤波网络M2由声波谐振器构成，其容许大于第二频率，小于第三频率的信号通过，也即第二滤波网络M2为带通滤波网络；第三滤波网络M3由电感和电容等无源器件构成，其容许小于第四频率的信号通过，也即第三滤波网络M3为低通滤波网络。其中第一滤波网络的谐振频率小于第二滤波网络中声波谐振器的谐振频率，第二滤波网络中声波谐振器的谐振频率小于第三滤波谐振器的谐振频率。

具体的，信号可通过第一信号传输端子100传递到第一滤波网络M1的输入端，然后从第一滤波网络M1的输出端输入到第二滤波网络M2的输入端，接着再从第二滤波网络M2的输出端输入到第三滤波网络M3的输出端，由于第三滤波网络M3的输出端与第二信号传输端子200相连，从而信号可传递到第二信号传输端子200。

进一步的，第一滤波网络M1优选包括由多个电感和电容元件串并联实现的滤波网络，以将低于第一频率的信号滤除，而容许高于该第一频率的信号通过。

第三滤波网络M3优选包括由多个电感和电容元件串并联实现的滤波网络以将高于第四频率的信号滤除，而容许低于该频率的信号通过。

第二滤波网络M2包括由多个声波谐振器，例如体声波谐振器或表面波谐振器串并联实现的梯形谐振网络以使容许大于第二频率，小于第三频率的信号通过，且同时阻止该通带外信号通过。进一步的，本实用新型提供的宽带滤波器第二滤波网络M2中可包括多条串联支路和多条并联支路，每条串联支路和并联支路上可以包括串联、并联或串并联的多个体声波谐振器。多条串联支路串接在第一滤波网络M1的输出端和第三滤波网络M3的输入端之间。第二滤波网络M2的各节点和接地端之间可设置有并联支路。

本实用新型通过三种不同滤波网络的组合，能兼采由无源集总器件搭建的滤波网络的优点和体声波谐振器搭建的滤波网络的优点从而实现宽频带滤波的同时提高矩形系数以及近阻带抑制。

请参阅图2，图2示出本实用新型提供的宽带滤波器的具体电路结构图。如图2所示，本实用新型的第一滤波网络M1的输入端与第一信号传输端子100连接，第一滤波网络M1的输出端与第二滤波网络M2的输入端相连。

具体的，第一滤波网络M1中可包括电感L11、电感L12、电感L13和电容C11。电感L11、电感L12、电感L13和电容C11构成π形高通滤波网络。进一步的，电感L11和电容C11构成并联单元串接在第一信号传输端子100和第二滤波网络M2的输入端之间，电感L12设置在第一信号传输端子100和接地端之间，电感L13设置在第二滤波网络M2的输入端和接地端之间。

图2中虽然以三个电感和一个电容组成的π形高通滤波网络为例进行示例性说明，然而可以理解的是，π形高通滤波网络中的电感和电容的个数可调整。进一步可以理解的是，也可以将多个电感和电容构成T型高通滤波网络来构建第一滤波网络M1。

继续参阅图2，如图2所示，第二滤波网络M2为多个薄膜体声波谐振器构成梯形谐振网络，梯形谐振网络为三串四并的结构。具体的，第二滤波网络M2包括在第一滤波网络M1的输出端和第三滤波网络M3的输入端之间串接的3条串联支路S1-S3。如图2所示，每条串联支路中均包括两个串联的体声波谐振器构成的串联单元。

可替代的，串联支路S1-S3中的体声波谐振器的个数可以增加或减少。可替代的，串联支路S1-S3中的体声波谐振器可以构成并联单元或串并联单元以替换图2中所述的串联单元。

进一步的，如图2所示，第二滤波网络M2还包括4条并联支路。其中，在节点N1和接地端之间设置有并联支路P1，并联支路P1的第一端与节点N1连接，并联支路P1的第二端与共地电感L21的第一端连接，共地电感L21的第二端连接接地端。在节点N2和接地端之间设置有并联支路P2，并联支路P2的第一端与节点N2连接，并联支路P2的第二端与共地电感L21的第一端连接。在节点N2和接地端之间还设置有并联支路P3，并联支路P3的第一端与节点N2连接，并联支路P3的第二端与接地端连接。并联支路P3中体声波谐振器X21的第一端连接节点N2、体声波谐振器X21的第二端连接体声波谐振器X22的第一端，体声波谐振器X22的第二端连接电感L22的第一端，电感L22的第二端连接接地端。在节点N3和接地端之间设置有并联支路P4，并联支路P4的第一端与节点N3连接，并联支路P4的第二端与接地端连接。并联支路P4中包括体声波谐振器X23、体声波谐振器X24和电感L23。体声波谐振器X23的第一端连接节点N3、体声波谐振器X23的第二端连接体声波谐振器X24的第一端，体声波谐振器X24的第二端连接电感L23的第一端，电感L23的第二端连接接地端。其中节点N3与第三滤波网络M3的输出端连接在一起。

可替代的，并联支路P2的第二端可以与体声波谐振器X24或体声波谐振器X22的第二端相连，或者并联支路P2的第二端也可以单独通过或不通过一电感连接接地端。

继续参阅图2，如图2所示，本实用新型的第三滤波网络M3的输入端与第二滤波网络M2的输出端也即节点N3相连，第三滤波网络M3的输出端与第二信号传输端子200相连。

具体的，第三滤波网络M3中可包括电感L31、电感L32和电容C31。电感L31、电感L32和电容C31构成T形低通滤波网络。电感L31和电感L32串接在第二滤波网络M2的输出端和第二信号传输端子200之间，电容C31的第一端与电感L31和电感L32之间的节点N4连接，电容C31的第二端与接地端相连。

图2中虽然以两个电感和一个电容组成的T形低通滤波网络为例对第三滤波网络M3进行示例性说明，然而可以理解的是，也可以将多个电感和电容构成π型低通滤波网络来搭建第三滤波网络M3。

请参阅图3，图3中示出了图2的宽带滤波器中各类型滤波网络的频率响应图；如图3所示，其中L1示出了图2中第一滤波网络M1的频率响应曲线，L2示出了图2中第二滤波网络M2的频率响应曲线，L3示出了图2中第三滤波网络M3的频率响应曲线。请参阅图4，图4中示出了图2中宽带滤波器的带内损耗曲线。图5中示出了图2中宽带滤波器输入和输出端口的回波损耗曲线。

结合图3-图5中可知，本实用新型提供的宽带滤波器电路结构相对由LC元件构成的高通滤波网络和低通滤波网络的性能，优化了矩形系数，实现了优异的滚降，和提高了近阻带抑制。本实用新型提供的宽带滤波器电路结构相对单独的体声波谐振器构成的滤波网络的性能，实现了大带宽，且本实用新型的宽带滤波器的插入损耗和端口的回波损耗小。

综上，本实用新型提供的滤波器通过对电路结构的精心设计，尤其是通过对不同类型滤波网络的协同配合，使得本实用新型提供的宽带滤波器，成功克服了由单纯的LC元件构成的滤波器无法兼顾宽带宽、滚降和低插损，以及单纯由声波谐振器构成滤波器的带宽较窄的缺点。

本实用新型实施方式的滤波器可以广泛应用于通信设备中，通信设备示例性的为手机、个人数字助理、电子游戏设备、可穿戴终端等。

以上结合具体的实施方案对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本实用新型的保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本实用新型的精神和原理对本实用新型做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本实用新型的范围内。

Claims (11)

1.一种滤波器，其特征在于，包括：

第一信号传输端子和第二信号传输端子；

第一滤波网络、第二滤波网络和第三滤波网络串接在第一信号传输端子和第二信号传输端子之间；

其中第一滤波网络为无源器件构成的高通滤波网络；

第二滤波网络为声波谐振器构成的带通滤波网络；

第三滤波网络为无源器件构成的低通滤波网络。

2.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于：其中第一滤波网络和第三谐振网络由多个电容和电感构成，第二滤波网络由多个体声波谐振器或表面波谐振器构成。

3.如权利要求2所述的滤波器，其特征在于：第一滤波网络为多个电容和电感构成的π型或T型滤波网络。

4.如权利要求3所述的滤波器，其特征在于：第一滤波网络为多个电容和电感构成的π型滤波网络时，其中一电容和一电感构成并联单元连接在第一信号传输端子和第二滤波网络的输入端之间，第一信号传输端子和接地端之间设置有一电感，第二滤波网络的输入端和接地端之间设置有一电感。

5.如权利要求4所述的滤波器，其特征在于：第三滤波网络为多个电容和电感构成的T型或π型滤波网络。

6.如权利要求5所述的滤波器，其特征在于：第三滤波网络为多个电容和电感构成的T型滤波网络时，其中两个电感串接在第二信号传输端子和第二滤波网络的输出端之间，两个电感之间的节点与接地端之间设置有电容。

7.如权利要求6所述的滤波器，其特征在于：第二滤波网络为多个体声波谐振器或表面身波谐振器构成的梯形谐振网络。

8.如权利要求7所述的滤波器，其特征在于：梯形谐振网络为三串四并的结构。

9.如权利要求8所述的滤波器，其特征在于：梯形谐振网络的串联支路中包括串联单元、并联单元或串并联单元；并联支路中包括与薄膜体声波谐振器串接的电感或共地电感。

10.如权利要求1-9中任一项所述的滤波器，其特征在于：第一信号传输端子连接到第一滤波网络的输入端，第一滤波网络的输出端连接到第二滤波网络的输入端，第二滤波网络的输出端连接到第三滤波网络的输入端，第三滤波网络的输出端连接到第二信号传输端子。

11.一种通信设备，其特征在于：所述通信设备包括权利要求1-10中任一项所述的滤波器。