KR20200060429A - 밴드패스 필터링 회로 및 멀티플렉서 - Google Patents

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KR20200060429A
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circuit
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filtering
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치린 시
청제 주오
준 히
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안후이 아누키 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

밴드패스 필터링 회로 및 멀티플렉서에 있어서, 밴드패스 필터링 회로는 제1필터링 회로 유닛을 포함하며; 제1필터링 회로 유닛은, 직렬연결되는 제1탄성파 공진기와 제2탄성파 공진기; 제1탄성파 공진기와 병렬되는 제1회로 소자; 제2탄성파 공진기와 병렬되는 제2회로 소자; 제1단은 제1탄성파 공진기와 제2탄성파 공진기의 공통 연결단에 연결되고, 제2단은 접지되는 제3회로 소자; 를 포함하되, 여기서, 제1회로 소자와 제2회로 소자는 모두 용량성 소자이고, 제3회로 소자는 유도성 소자이며; 또는 제1회로 소자와 제2회로 소자는 모두 유도성 소자이고, 상기 제3회로 소자는 용량성 소자이다.

Description

밴드패스 필터링 회로 및 멀티플렉서
본 출원 실시예는 필터링 기술에 관한 것이며, 예를 들어 밴드패스 필터링 회로 및 멀티플렉서에 관한 것이다.
필터링 회로는 집적회로에 널리 응용되며, 예를 들어 집적회로의 멀티플렉서에 사용된다. 대역폭이 넓고 억압이 높은 멀티플렉서의 설계는 종종 집적회로 설계에서의 난관이었다.
탄성파 필터(Acoustic Wave)를 통해 필터링을 하면, 필터링 회로에서 높은 억압을 실현하지 못하는 난제를 해결할 수 있지만, 탄성파 필터는 억압이 높은 장점을 갖지만 대역폭이 넓은 필터를 실현하지 못한다.
억압이 높으면서 대역폭이 넓은 특성을 유지하는 것은 멀티플렉서 설계에서 줄곧 난제였다.
본 출원은 밴드패스 필터링 회로 및 멀티플렉서를 제공하여 대역폭이 넓고 억압이 높은 특성의 필터링 회로 및 멀티플렉서의 설계를 실현한다.
제1측면으로, 본 출원 실시예는 밴드패스 필터링 회로를 제공한다. 해당 밴드패스 필터링 회로는 제1필터링 회로 유닛을 포함하고;
상기 제1필터링 회로 유닛은,
직렬연결되는 제1탄성파 공진기와 제2탄성파 공진기;
상기 제1탄성파 공진기와 병렬되는 제1회로 소자;
상기 제2탄성파 공진기와 병렬되는 제2회로 소자;
제1단은 상기 제1탄성파 공진기와 상기 제2탄성파 공진기의 공통 연결단에 연결되고, 제2단은 접지되는 제3회로 소자; 를 포함하되,
여기서, 상기 제1회로 소자와 상기 제2회로 소자는 모두 용량성 소자이고, 상기 제3회로 소자는 유도성 소자이며; 또는 상기 제1회로 소자와 상기 제2회로 소자는 모두 유도성 소자이고, 상기 제3회로 소자는 용량성 소자이며;
일 실시예에서, 상기 밴드패스 필터링 회로는 상기 제1필터링 회로 유닛과 직렬연결되는 제2필터링 회로 유닛을 더 포함하며, 상기 제1필터링 회로 유닛과 상기 제2필터링 회로 유닛은 모두 제1단과 제2단을 포함하며;
여기서, 상기 제1탄성파 공진기와 상기 제2탄성파 공진기는 상기 제1필터링 회로 유닛의 제1단과 제2단 사이에 직렬연결되고,
상기 제2필터링 회로 유닛의 제2단은 상기 제1필터링 회로 유닛의 제1단에 연결되거나 또는 제2필터링 회로 유닛의 제1단은 제1필터링 회로 유닛의 제2단에 연결된다.
일 실시예에서, 상기 제2필터링 회로 유닛은 로패스 필터링 회로 유닛이며, 상기 제1회로 소자와 제2회로 소자는 용량성 소자를 채택하고, 상기 제3회로 소자는 유도성 소자를 채택한다.
일 실시예에서, 상기 제2필터링 회로 유닛은 하이패스 필터링 회로 유닛이며, 상기 제1회로 소자와 상기 제2회로 소자는 유도성 소자를 채택하고, 상기 제3회로 소자는 용량성 소자를 채택한다.
일 실시예에서, 상기 제2필터링 회로 유닛은 액티브 필터링 유닛 또는 패시브 필터링 유닛이다.
제2측면으로, 본 출원 실시예는 적어도 하나의 제1측면의 밴드패스 필터링 회로를 포함하는 멀티플렉서를 더 제공한다.
일 실시예에서, 상기 멀티플렉서는 하나의 제1단과 적어도 두 개의 제2단을 더 포함하며;
각각의 상기 밴드패스 필터링 회로의 제1필터링 회로 유닛과 제2필터링 회로 유닛은 상기 멀티플렉서의 제1단과 제2단 사이에 직렬연결된다.
일 실시예에서, 상기 멀티플렉서는 적어도 하나의 제3필터링 회로 유닛을 더 포함하며;
상기 제3필터링 회로 유닛은 상기 멀티플렉서의 제1단과 제2단 사이에 연결되며, 상기 밴드패스 필터링 회로와 병렬된다.
여기서, 상기 멀티플렉서의 제1단과 제2단은 모두 입출력단으로 사용된다.
본 출원에서 제공한 밴드패스 필터링 회로 및 멀티플렉서는, 회로에서 집중 소자를 사용하여 탄성파 공진기와 조합하여 필터링 회로를 구성하며, 해당 필터링 회로는 억압이 높고 대역폭이 넓은 특성을 가진다.
도 1은 일 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로의 회로도이다.
도 2는 일 실시예에서 제공한 다른 밴드패스 필터링 회로의 회로도이다.
도 3은 일 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로의 연결단을 도시한 회로도이다.
도 4는 일 실시예에서 제공한 다른 밴드패스 필터링 회로의 연결단을 도시한 회로도이다.
도 5는 일 실시예에서 제공한 도 3에 도시된 회로에 대한 S 파라미터 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 6은 일 실시예에서 제공한 도 3에 도시된 회로에 대한 S 파라미터 시뮬레이션 다이어그램이다.
도 7은 일 실시예에서 제공한 멀티플렉서의 회로도이다.
본 출원은 2018년 06월 04일에 중국 특허청에 제출된 출원번호는 201810563591.1, 201820854823.4인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 모든 내용은 참조로서 본 출원에 통합된다.
아래에서는 첨부도면과 실시예를 결합하여 본 출원에 대해 더 상세하게 설명한다. 이해하여야 할 것은, 여기에서 설명되는 구체적인 실시예는 본 출원을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 출원에 대한 한정으로 사용되지 않는다. 또한, 설명해야 할 것은, 설명의 편의를 위해, 첨부도면에는 전체 구조를 도시하지 않고 본 출원과 관련된 일부만 도시하였다.
도 1은 일 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로의 회로도이고, 도 2는 일 실시예에서 제공한 다른 밴드패스 필터링 회로의 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 밴드패스 필터링 회로는 제1필터링 회로 유닛(11)을 포함하고;
제1필터링 회로 유닛(11)은,
직렬연결되는 제1탄성파 공진기(101)와 제2탄성파 공진기(102);
제1탄성파 공진기(101)와 병렬되는 제1회로 소자(103);
제2탄성파 공진기(102)와 병렬되는 제2회로 소자(104);
제1단이 제1탄성파 공진기(101)와 제2탄성파 공진기(102)의 공통 연결단에 연결되고, 제2단이 접지되는 제3회로 소자(105); 를 포함하며,
도 1에 도시된 회로에서, 제1회로 소자(103)와 제2회로 소자(104)는 모두 용량성 소자이고, 제3회로 소자(105)는 유도성 소자이다.
도 2에 도시된 회로에서, 제1회로 소자(103)와 제2회로 소자(104)는 모두 유도성 소자이고, 제3회로 소자(105)는 용량성 소자이다. 제1탄성파 공진기(101)와 제2탄성파 공진기(102)는 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave, SAW), 벌크 판성파(Bulk Acoustic Wave, BAW), 필름 벌크 탄성파 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR)에 의해 실현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1회로 소자(103), 제2회로 소자(104) 및 제3회로 소자(105)는 저온 동시 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC) 및 표면 실장 기술(Surface Mount Devices, SMD)에 의해 실현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
통상적인 필터링 회로 유닛에는 일반적으로 복수의 집중(lump) 소자가 있으며, 예를 들어 커패시터(Capacitor), 인덕터(Inductor) 및 저항(Resistance)으로 구성되며, 구성된 필터링 회로는 대역폭이 비교적 넓지만, 억압 특성이 떨어진다. 또는 복수의 탄성파 공진기를 사용한 필터링 회로 유닛은, 필터링 회로 유닛의 억압 특성은 개선되지만, 필터링 회로 유닛의 대역폭은 좁다. 연구 과정에서 발명인은, 제1회로 소자(103), 제2회로 소자(104) 및 제3회로 소자(105)와 두 개의 탄성파 공진기(제1탄성파 공진기(101)와 제2탄성파 공진기(102))로 구성된 제1필터링 회로 유닛(11), 제1필터링 회로(11)로 구성된 밴드패스 필터링 회로는 높은 억압을 가질 뿐만 아니라 대역폭이 비교적 넓으며 회로 특성이 크게 개선된다. 본 출원 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로 유닛은 로패스(low pass) 또는 하이패스(high pass) 필터링 회로 유닛, 탄성파 공진기, 용량성 소자 및 유도성 소자의 조합에 의해 실현되며, 억압이 높고 대역폭이 넓은 특성을 가진다.
계속하여 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 출원 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로는 상기 제1필터링 회로 유닛(11)에 직렬연결된 제2필터링 회로 유닛(12)을 더 포함할 수 있고, 제1필터링 회로 유닛(11)과 제2필터링 회로 유닛(12)은 모두 제1단과 제2단을 포함하며; 도 1을 참조하면, 제1필터링 회로(11)의 연결단(a1, b1)은 제1필터링 회로 유닛(11)의 제1단과 제2단으로 각각 사용된다. 본 분야 당업자는 연결단(a1, b1)을 제1필터링 회로 유닛(11)의 제2단과 제1단으로 각각 사용할 수도 있음을 이해할 수 있다. 마찬가지로, 연결단 (a2, b2)은 제2필터링 회로 유닛(12)의 제1단과 제2단으로 각각 사용될 수 있으며, 제2필터링 회로 유닛(12)의 제2단과 제1단으로 각각 사용될 수도 있다. 또한, 제1필터링 회로 유닛(11)과 제2필터링 회로 유닛(12) 사이의 두 개의 연결되지 않은 연결단은 밴드패스 필터링 회로의 제1단과 제2단으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 도 1에서 연결단(b1)과 연결단(a2)은 밴드패스 필터링 회로(10)의 제1단과 제2단으로 각각 사용되거나, 또는 밴드패스 필터링 회로(10)의 제2단과 제1단으로 각각 사용된다. 밴드패스 필터링 회로(10)의 제1단은 입력단일 수도 있고 출력단일 수도 있으며, 제2단 역시 입력단일 수도 있고 출력단일 수도 있다.
여기서, 제1탄성파 공진기(101)와 제2탄성파 공진기(102)는 제1필터링 회로 유닛(11)의 제1단과 제2단 사이에 직렬연결되고;
제2필터링 회로 유닛(12)의 제2단은 제1필터링 회로 유닛의 제1단에 연결되거나, 또는 제2필터링 회로 유닛(12)의 제1단은 제1필터링 회로 유닛(11)의 제2단에 연결된다.
설명하여야 할 것은, 제2필터링 회로 유닛(12)은 관련기술의 필터링 회로 유닛일 수 있으며, 필터링을 실현할 수 있는 회로이기만 하면 된다. 제2필터링 회로 유닛(12)은 액티브 필터링 유닛 또는 패시브 필터링 유닛일 수 있으며, 실제 응용 회로에 따라 배치할 수 있으며, 본 출원의 실시예에 한정되지 않는다.
본 출원 실시예에서 계속하여 도 1을 참조하면, 제2필터링 회로 유닛(12)은 로패스 필터링 회로 유닛일 수 있고, 이에 대응되게 제1회로 소자(103)와 제2회로 소자(104)는 용량성 소자를 채택하고, 제3회로 소자(105)는 유도성 소자를 채택한다. 즉, 제1회로 소자(103), 제2회로 소자(104) 및 제3회로 소자(105)는 하이패스 필터링 회로를 구성한다. 제1필터링 회로 유닛(11)과 제2필터링 회로 유닛(12)은 밴드패스 필터링 회로를 구성한다.
본 출원 실시예에서 계속하여 도 2를 참조하면, 제2필터링 회로 유닛(12)은 하이패스 필터링 회로 유닛일 수 있고, 이에 대응되게 제1회로 소자(103)와 제2회로 소자(104)는 유도성 소자를 채택하고, 제3회로 소자(105)는 용량성 소자를 채택한다. 즉, 제1회로 소자(103), 제2회로 소자(104) 및 제3회로 소자(105)는 로패스 필터링 회로를 구성한다. 제1필터링 회로 유닛(11)과 제2필터링 회로 유닛(12)은 밴드패스 필터링 회로를 구성한다.
도 3은 일 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로 연결단을 도시한 회로도이고, 도 4는 일 실시예에서 제공한 다른 밴드패스 필터링 회로 연결단을 도시한 회로도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 실시예의 기초상에 제1필터링 회로 유닛(11)과 제2필터링 회로 유닛(12)은 밴드패스 필터링 회로(10)의 제1단(A)과 제2단(B) 사이에 직렬되고, 여기서, 제1단(A)은 입력단이고 제2단(B)은 출력단이며, 및/또는 제2단(B)은 입력단이고 제1단(A)은 출력단이며, 구체적인 사용 수요에 따라 포트를 배치할 수 있다.
도 5는 일 실시예에서 제공한 도 3에 도시된 회로에 대한 S 파라미터 시뮬레이션 다이어그램이며, 도 5를 참조하면, 횡좌표의 단위는 GHz이고, 종좌표의 단위는 dB이며, t1은 해당 밴드패스 필터링 회로의 천이 대역 대역폭을 나타내고, 그 폭은 매우 작으며, 이는 도 3에 도시된 회로가 억압이 높은 특성을 가지고 있음을 나타내고, t2는 해당 밴드패스 필터링 회로의 통과 대역 주파수를 나타내며, 대역폭 범위는 약 500MHz(2.3GHz~2.8GHz)이며, 비교적 넓은 대역폭을 가진다. 하기의 표를 참고하면, 이는 본 출원 실시예에서 제공한 필터링 회로(필터)와 관련 기술의 LTCC 필터와 SAW 필터의 파라미터 비교표이다.
통과 대역 주파수(t2) 천이 대역 대역폭(t1)
LTCC 필터 2300~2800MHz(500MHz) 230MHz
SAW 필터 2300~2400MHz(100MHz) 60MHz
본 출원 실시예에서 제공한 필터 2300~2800MHz(500MHz) 1MHz-200MHz
보다시피, LTCC 필터는 비교적 넓은 통과 대역을 갖지만 t1 값은 230MHz이며, 천이 대역이 비교적 넓고, 대역 외 억압이 떨어지며; SAW 필터는 천이 대역이 비교적 좁고 억압이 높은 특성을 갖지만 통과 대역이 비교적 좁다. 그러나, 본 출원 실시예에서 제공한 필터는 넓은 통과 대역을 가질 뿐만 아니라 높은 억압 특성도 가지며, 천이 대역의 폭은 부동한 필터 공정을 사용하여 설계될 수 있다. 멀티플렉서의 성능은 관련 기술의 필터에 비해 크게 개선되었다.도 6은 일 실시예에서 제공한 도 3에 도시된 회로에 대한 S 파라미터 시뮬레이션 다이어그램이며, 도 6을 참조하면, 횡좌표의 단위는 GHz이고 종좌표의 단위는 dB이다. t3은 해당 밴드패스 필터링 회로의 천이 대역 주파수를 나타내고 그 폭은 매우 작으며, 이는 도 4에 도시된 회로가 억압이 높은 특성을 가지고 있음을 나타내고, t4는 해당 밴드패스 필터링 회로의 통과 대역 주파수를 나타내며, 대역폭 범위는 약 800MHz(1.4GHz~2.2GHz)이며 비교적 넓은 대역폭을 갖는다.
동일한 발명 사상에 기초하여, 일 실시예는 멀티플렉서를 더 제공하며, 도 7을 참조하면, 해당 멀티플렉서는 적어도 하나의 본 출원의 임의의 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로(10)를 포함하고, 해당 멀티플렉서는 하나의 제1단과 적어도 두 개의 제2단을 더 포함하며; 예를 들어 하나의 제1단(IN_P)과 n 개의 제2단(각각 OUT1, OUT2, ??, OUTn)을 포함한다.
각각의 밴드패스 필터링 회로(10)의 제1필터링 회로 유닛과 제2필터링 회로 유닛은 멀티플렉서의 제1단과 제2단 사이에 직렬연결되고, 예를 들어, 첫번째 밴드패스 필터링 회로(10)의 제1필터링 회로 유닛과 제2필터링 회로 유닛은 멀티플렉서의 제1단(IN_P)과 제2단(OUT1) 사이에 직렬연결된다. 멀티플렉서의 제1단과 적어도 하나의 제2단 사이에 본 출원의 임의의 실시예에서 제공한 밴드패스 필터링 회로가 사용되고, 해당 멀티플렉서는 억압이 높고 대역폭이 넓은 특성을 가진다. 멀티플렉서의 제1단과 제2단은 모두 입출력단으로 사용된다. 즉, 멀티플렉서는 일반적으로 양방향이며, 제1단과 제2단은 신호을 입력할 수도 있고, 신호를 출력할 수도 있다.
일 실시예에서, 계속하여 도 7을 참조하면, 본 출원 실시예에서 제공한 멀티플렉서는 적어도 하나의 제3필터링 회로 유닛(13)을 더 포함하며; 제3필터링 회로 유닛(13)은 멀티플렉서의 제1단과 제2단 사이에 연결되며, 밴드패스 필터링 회로(10)와 병렬된다. 즉, 본 출원 실시예에서 제공한 멀티플렉서는 본 출원에서 제공한 밴드패스 필터링 회로를 사용하는 외에, 다른 유형의 필터링 회로 유닛을 더 포함할 수도 있으며, 제3필터링 회로 유닛(13)은 로패스 필터링 회로 유닛, 하이패스 필터링 회로 유닛 또는 밴드패스 필터링 회로 유닛일 수 있으며, 구체적인 응용 회로에 따라 선택적으로 배치할 수 있다.

Claims (9)

  1. 밴드패스 필터링 회로에 있어서,
    제1필터링 회로 유닛을 포함하며;
    상기 제1필터링 회로 유닛은,
    직렬연결되는 제1탄성파 공진기와 제2탄성파 공진기;
    상기 제1탄성파 공진기와 병렬되는 제1회로 소자;
    상기 제2탄성파 공진기와 병렬되는 제2회로 소자;
    제1단은 상기 제1탄성파 공진기와 상기 제2탄성파 공진기의 공통 연결단에 연결되고, 제2단은 접지되는 제3회로 소자; 를 포함하되,
    여기서, 상기 제1회로 소자와 상기 제2회로 소자는 각각 용량성 소자이고, 상기 제3회로 소자는 유도성 소자이며; 또는 상기 제1회로 소자와 상기 제2회로 소자는 각각 유도성 소자이고, 상기 제3회로 소자는 용량성 소자인 것을 특징으로 하는 밴드패스 필터링 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1필터링 회로 유닛과 직렬연결되는 제2필터링 회로 유닛을 더 포함하며, 상기 제1필터링 회로 유닛과 상기 제2필터링 회로 유닛은 각각 제1단과 제2단을 포함하며;
    여기서, 상기 제1탄성파 공진기와 상기 제2탄성파 공진기는 상기 제1필터링 회로 유닛의 제1단과 제2단 사이에 직렬연결되고;
    상기 제2필터링 회로 유닛의 제2단은 상기 제1필터링 회로 유닛의 제1단에 연결되거나, 또는 상기 제2필터링 회로 유닛의 제1단은 제1필터링 회로 유닛의 제2단에 연결되는 것을 특징으로 하는 밴드패스 필터링 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2필터링 회로 유닛은 로패스 필터링 회로 유닛이고, 상기 제1회로 소자와 제2회로 소자는 용량성 소자를 채택하고, 상기 제3회로 소자는 유도성 소자를 채택하는 것을 특징으로 하는 밴드패스 필터링 회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2필터링 회로 유닛은 하이패스 필터링 회로 유닛이고, 상기 제1회로 소자와 상기 제2회로 소자는 유도성 소자를 채택하고, 상기 제3회로 소자는 용량성 소자를 채택하는 것을 특징으로 하는 밴드패스 필터링 회로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2필터링 회로 유닛은 액티브 필터링 유닛 또는 패시브 필터링 유닛인 것을 특징으로 하는 밴드패스 필터링 회로.
  6. 멀티플렉서에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 따른 밴드패스 필터링 회로를 포함하는 멀티플렉서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 하나의 제1단과 적어도 두 개의 제2단을 더 포함하며;
    각각의 상기 밴드패스 필터링 회로의 제1필터링 회로 유닛과 제2필터링 회로 유닛은 상기 멀티플렉서의 제1단과 제2단 사이에 직렬연결되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    적어도 하나의 제3필터링 회로 유닛을 더 포함하며;
    상기 제3필터링 회로 유닛은 상기 멀티플렉서의 제1단과 제2단 사이에 연결되며, 상기 밴드패스 필터링 회로와 병렬되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서의 제1단과 제2단은 각각 입출력단으로 사용되는 것을 특징으로 하는 멀티플렉서.
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