JP2021508215A - 帯域通過濾波回路およびマルチプレクサ - Google Patents
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Abstract
帯域通過濾波回路およびマルチプレクサにおいて、帯域通過濾波回路は第1濾波回路ユニットを備え、第1濾波回路ユニットは、直列に接続された第1音響波共振器および第2音響波共振器と、第1音響波共振器に並列に接続された第1回路素子と、第2音響波共振器に並列に接続された第2回路素子と、第1端が第1音響波共振器および第2音響波共振器の共通接続端に接続され、第2端が接地された第3回路素子とを備え、第1回路素子および第2回路素子はいずれも容量性素子であり、第3回路素子は誘導性素子であり、または、第1回路素子および第2回路素子はいずれも誘導性素子であり、第3回路素子は容量性素子である。
Description
本発明は、2018年6月4日に中国専利局に提出された出願番号が201810563591.1および201820854823.4である中国特許出願に対して優先権を主張するものであり、上記出願の全ての内容を引用により本出願に援用する。
本発明の実施例は濾波技術に関し、例えば、帯域通過濾波回路およびマルチプレクサに関する。
濾波回路は、集積回路に広く使用され、例えば、集積回路のマルチプレクサに使用される。広帯域かつ高抑制なマルチプレクサの設計は、常に集積回路の設計の1つのボトルネックとなる。
音響波フィルタによる濾波は、濾波回路が高抑制を実現できない課という題を解決できる。しかし、音響波フィルタは高抑制な利点を有するが、広帯域のフィルタを実現できない。
高抑制かつ広帯域の特性を維持することは、マルチプレクサの設計における大きな課題となる。
本発明は、広帯域かつ高抑制な特性を有する濾波回路およびマルチプレクサの設計を実現するための帯域通過濾波回路およびマルチプレクサを提供する。
第1態様では、本発明の実施例は、第1濾波回路ユニットを備え、前記第1濾波回路ユニットは、直列に接続された第1音響波共振器および第2音響波共振器と、前記第1音響波共振器に並列に接続された第1回路素子と、前記第2音響波共振器に並列に接続された第2回路素子と、第1端が前記第1音響波共振器および前記第2音響波共振器の共通接続端に接続され、第2端が接地された第3回路素子とを備える帯域通過濾波回路であって、前記第1回路素子および前記第2回路素子はいずれも容量性素子であり、前記第3回路素子は誘導性素子であり、または、前記第1回路素子および前記第2回路素子はいずれも誘導性素子であり、前記第3回路素子は容量性素子である、帯域通過濾波回路を提供する。
一実施例において、前記帯域通過濾波回路は、前記第1濾波回路ユニットに直列に接続された第2濾波回路ユニットを更に備え、前記第1濾波回路ユニットおよび前記第2濾波回路ユニットはいずれも第1端および第2端を備えている。ここで、前記第1音響波共振器および第2音響波共振器は、前記第1濾波回路ユニットの第1端と第2端との間に直列に接続され、前記第2濾波回路ユニットの第2端は前記第1濾波回路ユニットの第1端に接続され、または、第2濾波回路ユニットの第1端は第1濾波回路ユニットの第2端に接続されている。
一実施例において、前記第2濾波回路ユニットは低域通過濾波回路ユニットであり、前記第1回路素子および第2回路素子は容量性素子からなり、前記第3回路素子は誘導性素子からなる。
一実施例において、前記第2濾波回路ユニットは高域通過濾波回路ユニットであり、前記第1回路素子および前記第2回路素子は誘導性素子からなり、前記第3回路素子は容量性素子からなる。
一実施例において、前記第2濾波回路ユニットは、能動濾波ユニットまたは受動濾波ユニットである。
第2態様では、本発明の実施例は、少なくとも1つの第1態様の前記帯域通過濾波回路を備えたマルチプレクサを更に提供する。
一実施例において、前記マルチプレクサは、1つの第1端および少なくとも2つの第2端を更に備え、各前記帯域通過濾波回路の第1濾波回路ユニットおよび第2濾波回路ユニットは、前記マルチプレクサの第1端と1つの第2端との間に直列に接続されている。
一実施例において、前記マルチプレクサは、少なくとも1つの第3濾波回路ユニットを更に備え、前記第3濾波回路ユニットは、前記マルチプレクサの第1端と1つの第2端との間に接続されるとともに、前記帯域通過濾波回路に並列に接続されている。
ここで、前記マルチプレクサの第1端および第2端はいずれも入出力端とされている。
本発明に係る帯域通過濾波回路およびマルチプレクサは、回路において集中素子を音響波共振器と組み合わせ濾波回路を構成し、該濾波回路は高抑制かつ広帯域の特性を有する。
以下、図面および実施例を参照しながら、本発明について更に詳細に説明する。ここで説明する具体的な実施例が、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではないことは理解できる。なお、説明しやすいために、図面において、本発明に関する部分のみを示し、全ての構造ではない。
図1は、一実施例に係る帯域通過濾波回路の回路図であり、図2は、一実施例に係る別の帯域通過濾波回路の回路図である。
図1および図2に示すように、帯域通過濾波回路は第1濾波回路ユニット11を備え、第1濾波回路ユニット11は、直列に接続された第1音響波共振器101および第2音響波共振器102と、第1音響波共振器101に並列に接続された第1回路素子103と、第2音響波共振器102に並列に接続された第2回路素子104と、第1端が第1音響波共振器101および第2音響波共振器102の共通接続端に接続され、第2端が接地された第3回路素子105と、を備えている。図1に示す回路において、第1回路素子103および第2回路素子104はいずれも容量性素子であり、第3回路素子105は誘導性素子である。
図2に示す回路において、第1回路素子103および第2回路素子104はいずれも誘導性素子であり、第3回路素子105は容量性素子である。第1音響波共振器101および第2音響波共振器102は、表面音響波(Surface Acoustic Wave、SAW)、バルク音響波(Bulk Acoustic Wave、BAW)、薄膜バルク音響波共振器(Film Bulk Acoustic Resonator、FBAR)によって実現され得るが、これらに限定されない。第1回路素子103、第2回路素子104および第3回路素子105は、低温焼成セラミックス(Low Temperature Co−fired Ceramic、LTCC)ならびに表面実装技術(Surface Mount Devices、SMD)によって実現され得るが、これらに限定されない。
通常の濾波回路ユニットは、一般的に複数の集中lump素子を有し、例えば、キャパシタ、インダクタンスおよび抵抗で構成され、構成された濾波回路の帯域幅は比較的広いが、抑制特性が悪い。または、濾波回路ユニットは複数の音響波共振器を使用し、濾波回路ユニットの抑制特性が改善されるが、濾波回路ユニットの帯域幅は比較的狭い。第1回路素子103、第2回路素子104および第3回路素子105と、2つの音響波共振器(第1音響波共振器101および第2音響波共振器102)とが第1濾波回路ユニット11を構成し、第1濾波回路ユニット11で構成された帯域通過濾波回路は、高抑制を有するだけでなく、更に帯域幅が広く、回路の特性は大きく改善されると発明者より研究過程において発見された。本発明の実施例に係る帯域通過濾波回路ユニットは、低域通過または高域通過濾波回路ユニット、音響波共振器、容量性素子および抵抗性素子を組み合わせて実現され、高抑制かつ広帯域の特性を有する。
図1および図2を引き続き参照し、本発明の実施例に係る帯域通過濾波回路は、前記第1濾波回路ユニット11に直列に接続された第2濾波回路ユニット12を更に備えてもよく、第1濾波回路ユニット11および第2濾波回路ユニット12はいずれも第1端および第2端を備える。図1に示すように、第1濾波回路11の接続端a1およびb1は、それぞれ第1濾波回路ユニット11の第1端および第2端とされている。当業者であれば、接続端a1およびb1がそれぞれ第1濾波回路ユニット11の第2端および第1端としてもよいことが理解できる。同様に、接続端a2およびb2は、それぞれ第2濾波回路ユニット12の第1端および第2端としてもよく、第2濾波回路ユニット12の第2端および第1端としてもよい。更に、第1濾波回路ユニット11と第1濾波回路ユニット12との間の2つの接続されていない接続端は、帯域通過濾波回路の第1端および第2端としてもよく、例えば、図1において、接続端b1および接続端a2はそれぞれ帯域通過濾波回路10の第1端および第2端とし、または帯域通過濾波回路10の第2端および第1端とする。帯域通過濾波回路10の第1端は入力端であってもよく、出力端であってもよく、第2端も入力端であってもよく、出力端であってもよい。
ここで、第1音響波共振器101および第2音響波共振器102は、第1濾波回路ユニット11の第1端と第2端との間に直列に接続されている。
第2濾波回路ユニット12の第2端は、第1濾波回路ユニットの第1端に接続され、または、第2濾波回路ユニット12の第1端は、第1濾波回路ユニット11の第2端に接続されている。
なお、第2濾波回路ユニット12は、関連技術における濾波回路ユニットであってもよく、すなわち、フィルタを実現できる回路であれば良い。第2濾波回路ユニット12は、能動濾波ユニットまたは受動濾波ユニットであってもよく、実際の応用回路に応じて配置することができ、本発明の実施例はこれについて限定しない。
本発明の実施例において、図1を引き続き参照し、第2濾波回路ユニット12は低域通過濾波回路ユニットであってもよく、それに対応し、第1回路素子103および第2回路素子104は容量性素子からなり、第3回路素子105は誘導性素子からなる。つまり、第1回路素子103、第2回路素子104および第3回路素子105は高域通過濾波回路ユニットを構成する。第1濾波回路ユニット11および第2濾波回路ユニット12は帯域通過濾波回路を構成する。
本発明の実施例において、図2を引き続き参照し、第2濾波回路ユニット12は高域通過濾波回路ユニットであり、それに対応し、第1回路素子103および第2回路素子104は誘導性素子からなり、第3回路素子105は容量性素子からなる。つまり、第1回路素子103、第2回路素子104および第3回路素子105は低域通過濾波回路ユニットを構成する。第1濾波回路ユニット11および第2濾波回路ユニット12は帯域通過濾波回路を構成する。
図3は、一実施例に係る帯域通過濾波回路の接続端を示す回路図であり、図4は、一実施例に係る別の帯域通過濾波回路の接続端を示す回路図である。図3および図4に示すように、上記実施例の基に、第1濾波回路ユニット11および第2濾波回路ユニット12は、帯域通過濾波回路10の第1端Aと第2端Bとの間に直列に接続され、ここで、第1端Aは入力端であり、第2端Bは出力端であり、および/または第2端Bは入力端であり、第1端Aは出力端であり、具体的な使用要求に応じてポートを配置することができる。
図5は、一実施例に係る図3に示す回路についてのSパラメータのシミュレーション図であり、図5に示すように、横軸の単位はGHzで、縦軸の単位はdBであり、t1は該帯域通過濾波回路の遷移帯域の帯域幅を表し、その幅が小さく、図3に示す回路が高抑制な特性を有することを表し、t2は該帯域通過濾波回路の通過帯域の周波数を表し、帯域幅の範囲はおよそ500MHz(2.3GHz〜2.8GHz)であり、広い帯域幅を有する。以下の表を参照し、以下の表は、本発明の実施例に係る濾波回路(フィルタ)と、関連技術におけるLTCCフィルタおよびSAWフィルタとのパラメータの比較表である。
LTCCフィルタは広い通過帯域を有するが、そのt1値が230MHzであり、遷移帯域が広く、帯域外抑制度が悪い。SAWフィルタは遷移帯域が狭く、高抑制な特性を有するが、通過帯域が狭い。一方、本発明の実施例に係るフィルタは、通過帯域が広いだけでなく、更に高抑制な特性を有し、遷移帯域の幅は異なるフィルタプロセスで設計され得ることが見られる。マルチプレクサの性能は、関連技術におけるフィルタと比べて大きく改善される。
図6は、一実施例に係る図3に示す回路についてのSパラメータのシミュレーション図であり、図6に示すように、横軸の単位はGHzで、縦軸の単位はdBである。t3は該帯域通過濾波回路の遷移帯域の周波数を表し、その幅が小さく、図4に示す回路が高抑制な特性を有することを表し、t4は該帯域通過濾波回路の通過帯域の周波数を表し、帯域幅の範囲はおよそ800MHz(1.4GHz〜2.2GHz)であり、広い帯域幅を有する。
同じ発明概念に基づき、一実施例はマルチプレクサを更に提供し、図7に示すように、該マルチプレクサは、少なくとも1つの本発明のいずれかの実施例に係る帯域通過濾波回路10を備え、該マルチプレクサは、1つの第1端および少なくとも2つの第2端を更に備え、例えば、1つの第1端IN_P、それぞれがOUT1、OUT2、……、OUTnであるn個の第2端を備える。
各帯域通過濾波回路10の第1濾波回路ユニットおよび第2濾波回路ユニットは、マルチプレクサの第1端と1つの第2端との間に直列に接続され、例えば、第1つの帯域通過濾波回路10の第1濾波回路ユニットおよび第2濾波回路ユニットは、マルチプレクサの第1端IN_Pと第2端OUT1との間に直列に接続される。マルチプレクサの第1端および少なくとも1つの第2端との間に、本発明のいずれかの実施例に係る帯域通過濾波回路が使用され、該マルチプレクサは高抑制かつ広帯域の特性を有する。マルチプレクサの第1端および第2端はいずれも入出力端とする。つまり、マルチプレクサは、一般的に双方向であり、第1端および第2端は信号を入力してもよく、信号を出力してもよい。
一実施例において、図7を引き続き参照し、本発明の実施例に係るマルチプレクサは、少なくとも1つの第3濾波回路ユニット13を更に備え、第3濾波回路ユニット13は、マルチプレクサの第1端と1つの第2端との間に接続されるとともに、帯域通過濾波回路10に並列に接続されている。つまり、本発明の実施例に係るマルチプレクサにおいて、本発明に係る帯域通過濾波回路が使用されるほか、他のタイプの濾波回路ユニットを含んでもよく、第3濾波回路ユニット13は低域通過濾波回路ユニット、高域通過濾波回路ユニットまたは帯域通過濾波回路ユニットであってもよく、具体的な応用回路に応じて選択することができる。
Claims (9)
- 第1濾波回路ユニットを備え、
前記第1濾波回路ユニットは、
直列に接続された第1音響波共振器および第2音響波共振器と、
前記第1音響波共振器に並列に接続された第1回路素子と、
前記第2音響波共振器に並列に接続された第2回路素子と、
第1端が前記第1音響波共振器および前記第2音響波共振器の共通接続端に接続され、第2端が接地された第3回路素子と、を備える帯域通過濾波回路であって、
前記第1回路素子および前記第2回路素子はいずれも容量性素子であり、前記第3回路素子は誘導性素子であり、または、
前記第1回路素子および前記第2回路素子はいずれも誘導性素子であり、前記第3回路素子は容量性素子である、帯域通過濾波回路。 - 前記第1濾波回路ユニットに直列に接続された第2濾波回路ユニットを更に備え、前記第1濾波回路ユニットおよび前記第2濾波回路ユニットはいずれも第1端および第2端を備え、
前記第1音響波共振器および第2音響波共振器は、前記第1濾波回路ユニットの第1端と第2端との間に直列に接続され、
前記第2濾波回路ユニットの第2端は前記第1濾波回路ユニットの第1端に接続され、または、
前記第2濾波回路ユニットの第1端は第1濾波回路ユニットの第2端に接続されている、請求項1に記載の帯域通過濾波回路。 - 前記第2濾波回路ユニットは低域通過濾波回路ユニットであり、前記第1回路素子および第2回路素子は容量性素子からなり、前記第3回路素子は誘導性素子からなる、請求項2に記載の帯域通過濾波回路、請求項2に記載の帯域通過濾波回路。
- 前記第2濾波回路ユニットは高域通過濾波回路ユニットであり、前記第1回路素子および前記第2回路素子は誘導性素子からなり、前記第3回路素子は容量性素子からなる、請求項2に記載の帯域通過濾波回路。
- 前記第2濾波回路ユニットは、能動濾波ユニットまたは受動濾波ユニットである、請求項2に記載の帯域通過濾波回路。
- 少なくとも1つの請求項1〜5のいずれか1項に記載の帯域通過濾波回路を備える、マルチプレクサ。
- 1つの第1端および少なくとも2つの第2端を更に備え、
各前記帯域通過濾波回路の第1濾波回路ユニットおよび第2濾波回路ユニットは、前記マルチプレクサの第1端と1つの第2端との間に直列に接続されている、請求項6に記載のマルチプレクサ。 - 少なくとも1つの第3濾波回路ユニットを更に備え、
前記第3濾波回路ユニットは、前記マルチプレクサの第1端と1つの第2端との間に接続されるとともに、前記帯域通過濾波回路に並列に接続されている、請求項7に記載のマルチプレクサ。 - 前記マルチプレクサの第1端および第2端はいずれも入出力端とされている、請求項7または8に記載のマルチプレクサ。
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