滤波电路和多工器的制作方法

1.本发明实施例涉及滤波技术领域，尤其涉及一种滤波电路和多工器。


背景技术：

2.在滤波领域中，具备多个传输零点的滤波电路是设计人员的重点研究方向之一。如何在滤波电路的拓扑结构上，或者版图设计过程中产生多个传输零点，是设计人员思考的核心要义。
3.随着滤波电路及滤波器日趋小型化，怎样在有限的版图空间内产生尽可能多的传输零点，已然成为设计人员面临的一项巨大挑战。目前，现有滤波电路的传输零点数量偏少，难以有效提升滤波器的性能。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种滤波电路和多工器，以在滤波电路的频率响应中产生多个传输零点，有利于提升滤波器的性能。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种滤波电路，包括第一端、第二端以及设置于所述第一端和所述第二端之间的至少一个支路；
6.所述支路包括至少一个lc并联单元和至少一个容性器件；所述容性器件的一端连接于所述第一端和所述第二端之间，所述容性器件的另一端与所述lc并联单元的一端连接，所述lc并联单元的另一端与第一电位端连接；
7.所述支路还包括感性器件，所述lc并联单元的另一端通过所述感性器件与所述第一电位端连接。
8.可选地，所述lc并联单元包括第一电容和第一电感，所述第一电容和所述第一电感并联。
9.可选地，还包括第一金属板，所述第一金属板用于接入所述第一电位端提供的第一电位；所述容性器件包括层叠设置的第一极板、第一介质层和第二极板，所述容性器件与所述第一金属板之间形成所述感性器件。
10.可选地，所述第一电容包括层叠设置的第三极板、第二介质层和第四极板，所述第三极板与所述第二极板同层设置。
11.可选地，所述第一电感与所述第二极板同层设置。
12.可选地，还包括第一接线柱和第二接线柱，所述第一接线柱设置于第二金属板和第三金属板之间，所述第一接线柱用于连接所述第一电感的一端和所述第一电容的一端；所述第二接线柱设置于所述第一金属板和所述第二金属板之间，所述第二接线柱用于连接所述第一电容的第四极板和所述第一金属板；所述第二接线柱用于形成所述寄生电感的部分。
13.可选地，所述容性器件和所述感性器件的谐振频率与所述lc并联单元的谐振频率相同或不同。
14.可选地，所述第一端和所述第二端之间包括多个所述支路；每个所述支路的谐振频率相同或不同。
15.可选地，还包括耦合单元，所述耦合单元串联于所述第一端和所述第二端之间。
16.第二方面，本发明实施例还提供了一种多工器，包括第一方面所述的滤波电路。
17.本发明实施例所提供的技术方案，在滤波电路的第一端和第二端之间设置有至少一个支路；在滤波电路的第一端和第二端之间，与第一电位端之间，包括依次串联连接的至少一个容性器件、至少一个lc并联单元以及感性器件，由于容性器件和感性器件能够产生一个传输零点，lc并联单元能够产生一个传输零点，因而一个支路可以产生多个传输零点。由此可见，本发明实施例所提供的滤波电路能够在频率响应中产生多个传输零点，进而克服了现有滤波电路传输零点数量偏少的问题，有利于提升滤波器的性能。
附图说明
18.图1是现有技术中一种lc并联谐振滤波电路的电路图；
19.图2是图1中lc并联谐振滤波电路的频率-增益波形图；
20.图3是现有技术中一种lc串联谐振滤波电路的电路图；
21.图4是图3中lc串联谐振滤波电路的频率-增益波形图；
22.图5是本发明实施例提供的一种滤波电路的结构示意图；
23.图6是本发明实施例提供的另一种滤波电路的结构示意图；
24.图7是图6中滤波电路的频率-增益波形图；
25.图8是本发明实施例提供的又一种滤波电路的结构示意图；
26.图9是图8中滤波电路的频率-增益波形图；
27.图10是本发明实施例提供的一种滤波电路的多层结构示意图；
28.图11是本发明实施例提供的一种多工器的结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
30.正如背景技术中所提到的现有滤波电路的传输零点数量偏少，存在难以有效提升滤波器性能的技术问题，发明人经过仔细研究发现，以带通滤波器为例，产生此技术问题的原因在于，图1是现有技术中一种lc并联谐振滤波电路的电路图，图2是图1中lc并联谐振滤波电路的频率-增益波形图，参见图1和图2，可知地，正常支路上的lc并联方式无法产生传输零点；除此以外，图3是现有技术中一种lc串联谐振滤波电路的电路图，图4是图3中lc串联谐振滤波电路的频率-增益波形图，参见图3和图4，可以理解的是，正常支路上的lc串联方式仅能产生一个传输零点。由此可见，现有滤波电路存在传输零点数量偏少的缺陷，因而难以有效提升滤波器的性能。
31.针对上述技术问题，本发明提出如下解决方案：
32.图5是本发明实施例提供的一种滤波电路的结构示意图，参见图5，该滤波电路包括第一端110、第二端120以及设置于第一端110和第二端120之间的至少一个支路130。支路
130包括至少一个lc并联单元132和至少一个容性器件131；容性器件131的一端连接于第一端110和第二端120之间，容性器件131的另一端与lc并联单元132的一端连接，lc并联单元132的另一端与第一电位端134连接。支路130还包括感性器件133，lc并联单元132的另一端通过感性器件133与第一电位端134连接。
33.其中，当第一端110用于接入输入信号时，第二端120用于生成输出信号，或者，当第一端110用于生成输出信号时，第二端120用于接入输入信号。可知地，设置于第一端110和第二端120之间的支路130用于在滤波电路的频率响应中产生多个传输零点。
34.可知地，lc并联单元132是指以并联形式连接的电感与电容。另外，容性器件131是指会使电压滞后于电流的器件，例如可以是电容。适应性地，感性器件133是指会使电压超前于电流的器件，例如可以使电感。可以理解的是，第一电位端134是指具备某一特定电位值或电势值的端口，示例性地，第一电位端134的电位值或电势值可以为零，此时，第一电位端134即为接地端。
35.可知地，容性器件131经lc并联单元132与感性器件133串联连接于第一端110和第二端120之间，与第一电位端134之间，由此可见，在一个支路130中，容性器件131、lc并联单元132以及感性器件133依次串联连接。因此，容性器件131和感性器件133能够产生一个传输零点，lc并联单元132能够产生一个传输零点，也即一个支路130可以产生多个传输零点。可以理解的是，容性器件131、lc并联单元132和感性器件133的具体个数及参数可以根据滤波电路拟产生的传输零点个数进行适应性调整，本发明对此不进行限定。
36.综上所述，本发明实施例在滤波电路的第一端和第二端之间设置有至少一个支路，在滤波电路的第一端和第二端之间，与第一电位端之间，包括依次串联连接的至少一个容性器件、至少一个lc并联单元以及感性器件，由于容性器件和感性器件能够产生一个传输零点，lc并联单元能够产生一个传输零点，因而一个支路可以产生多个传输零点。由此可见，本发明实施例所提供的滤波电路能够在频率响应中产生多个传输零点，进而克服了现有滤波电路传输零点数量偏少的问题，有利于提升滤波器的性能。
37.需要说明的是，图5示例性示出了支路130的数量为1，但不作为对本发明的限定。
38.在上述实施例的基础上，以下对lc并联单元的具体结构、滤波电路的谐振频率设置以及滤波电路的其他结构设计进行说明，但不作为对本发明的限制。
39.图6是本发明实施例提供的另一种滤波电路的结构示意图，参见图6，可选地，lc并联单元132包括第一电容c1和第一电感l1，第一电容c1和第一电感l1并联。
40.其中，第一电容c1可以是铝电解电容、贴片钽电容等，第一电感l1可以采用环绕有漆包线的磁芯、蛇形线等。可知地，第一电容c1和第一电感l1的具体参数选取可以根据lc并联单元132拟产生的传输零点的频率进行适应性调整。
41.此外，由于容性器件131、感性器件133、第一电容c1以及第一电感l1的具体参数可以根据滤波电路的设计需求进行适应性选取，因此，可选地，容性器件131和感性器件133的谐振频率与lc并联单元132的谐振频率相同或不同。
42.可知的，容性器件131和感性器件133的谐振频率是指，在容性器件131和感性器件133发生震荡的过程中，容性器件131和感性器件133表现为与频率无关的状态，即纯电阻状态时的频率。由此可知，相应地，lc并联单元132的谐振频率是指，在第一电容c1和第一电感l1发生震荡的过程中，第一电容c1和第一电感l1表现为与频率无关的状态，即纯电阻状态
时的频率。
43.基于此，谐振频率的计算公式如式(1)所示：
[0044][0045]
式中，f是谐振频率，l是电感值，c是电容值。
[0046]
可以理解的是，对于容性器件131和感性器件133而言，式(1)的f表示容性器件131和感性器件133的谐振频率，l表示感性器件133的电感值，c表示容性器件131的电容值；对于lc并联单元132来说，式(1)的f表示lc并联单元132的谐振频率，l表示第一电感l1的电感值，c表示第一电容c1的电容值。
[0047]
根据式(1)可知，当容性器件131的电容值和感性器件133的电感值的乘积，与第一电容c1的电容值和第一电感l1的电感值的乘积相等时，容性器件c1和感性器件l1的谐振频率与lc并联单元132的谐振频率相同，此时，滤波电路仅有一个传输零点。适应性地，当容性器件131的电容值和感性器件133的电感值的乘积，与第一电容c1的电容值和第一电感l1的电感值的乘积不等时，容性器件131和感性器件133的谐振频率与lc并联单元132的谐振频率不同，此时，滤波电路具有两个传输零点，即滤波电路的通带低频端和高频端各产生一个传输零点。可以理解的是，与容性器件131和感性器件133的谐振频率与lc并联单元132的谐振频率不同的情况相比，当容性器件131和感性器件133的谐振频率与lc并联单元132的谐振频率相同时，滤波电路的增益的绝对值更大，滤波效果更优越。
[0048]
可选地，滤波电路还包括耦合单元140，耦合单元140串联于第一端110和第二端120之间。
[0049]
其中，耦合单元140用于拓宽滤波电路的带宽，示例性地，耦合单元140可以但不限于采用电容。
[0050]
继续参见图6，根据滤波电路和耦合单元140的连接关系，可知地，假设滤波电路中支路130的数量为n，则耦合单元140的数量为n 1。
[0051]
基于图6所示的滤波电路，图7是图6中滤波电路的频率-增益波形图，参见图7，可知地，此时，滤波电路具有两个传输零点，即容性器件131的电容值和感性器件133的电感值的乘积，与第一电容c1的电容值和第一电感l1的电感值的乘积不等，也即容性器件131和感性器件133的谐振频率与lc并联单元132的谐振频率不同。
[0052]
综上，本发明实施例在滤波电路的第一端和第二端之间设置有多个耦合单元，拓宽了滤波电路的带宽，有利于优化滤波电路的滤波效果。另外，本发明实施例还能够通过设置容性器件、感性器件以及lc并联单元中第一电容和第一电感的参数，使得容性器件和感性器件的谐振频率与lc并联单元的谐振频率相同或不同，滤波电路能够产生一个或多个传输零点。基于此，本发明实施例所提供的滤波电路能够在频率响应中产生多个传输零点，克服了现有滤波电路传输零点数量偏少的问题，有利于提升滤波器的性能。
[0053]
需要说明的是，图6示例性示出了耦合单元140的数量为2，但不作为对本发明的限定。
[0054]
在上述实施例的基础上，以下对滤波电路的支路数量及谐振特性进行说明，但不作为对本发明的限制。
[0055]
图8是本发明实施例提供的又一种滤波电路的结构示意图，参见图8，可选地，第一
端110和第二端120之间包括多个支路130，每个支路130的谐振频率相同或不同。
[0056]
其中，每个支路130的谐振频率相同是指，各个支路130中的容性器件131的电容值和感性器件133的电感值的乘积，以及第一电容c1的电容值和第一电感l1的电感值的乘积均相等。适应性地，每个支路130的谐振频率不同是指，各个支路130中的容性器件131的电容值和感性器件133的电感值的乘积，和/或第一电容c1的电容值和第一电感l1的电感值的乘积不等。
[0057]
可知地，假设支路130的数量为n，当每个支路130的谐振频率均不同时，滤波电路最多能够产生2n个传输零点，即通带低频端和高频端各产生n个传输零点。
[0058]
可以理解的是，图8示例性示出了n等于2时的滤波电路结构，但不作为对本发明的限定。基于图8所示的滤波电路，图9是图8中滤波电路的频率-增益波形图。参见图9，可知地，此时，滤波电路具有四个传输零点。继续参见图8，滤波电路产生四个传输零点的原因在于，假设该滤波电路中的两个支路分别为左支路和右支路，当左支路中的容性器件的电容值和感性器件的电感值的乘积，与第一电容的电容值和第一电感的电感值的乘积不等，并且右支路中的容性器件的电容值和感性器件的电感值的乘积，与第一电容的电容值和第一电感的电感值的乘积也不等时，左支路会产生两个传输零点，右支路也会相应产生两个传输零点，因此，滤波电路具有四个传输零点。适应性地，该滤波电路还可以通过改变左右支路中对应的容性器件、感性器件、第一电容和第一电感的参数，以使滤波电路产生一个、两个或三个传输零点。
[0059]
由此可见，本发明实施例所提供的滤波电路能够在频率响应中产生多个传输零点，克服了现有滤波电路传输零点数量偏少的问题，有利于提升滤波器的性能。
[0060]
需要说明的是，图8示例性示出了耦合单元140的数量为3，但不作为对本发明的限定。
[0061]
基于上述实施例，在实际应用过程中，滤波电路可以采用多层板结构，此时，支路内的容性器件会与第一电位端形成一寄生电感，相较于实际电感而言，寄生电感的数值偏小。可知的，在射频的高频段，滤波电路对电感的需求较低，寄生电感即可满足滤波电路的电感需要，因而滤波电路无需额外设置感性器件。与之相反，在射频的低频段，滤波电路对电感的需求偏高，仅依靠支路内的容性器件与第一电位端形成的寄生电感难以满足滤波电路的电感需要，因而滤波电路需要额外设置感性器件。可以理解的是，若感性器件为实际电感，则本发明实施例中的容性器件、lc并联单元和感性器件的连接顺序可以根据滤波电路实际工况进行适应性调整，例如感性器件的一端连接于滤波电路的第一端和第二端之间，感性器件的另一端与lc并联单元的一端连接，lc并联单元的另一端通过容性器件与第一电位端连接等。以下以支路数量为1，并且具备多层板结构的滤波电路为例，对滤波电路的实际结构设计进行说明，但不作为对本发明的限制。
[0062]
图10是本发明实施例提供的一种滤波电路的多层结构示意图，参见图10，可选地，还包括第一金属板210，第一金属板210用于接入第一电位端提供的第一电位；容性器件包括层叠设置的第一极板220、第一介质层和第二极板230，容性器件与第一金属板210之间形成感性器件。
[0063]
其中，第一金属板210用于作为第一电位端，示例性地，第一电位可以是零电位，第一金属板210的材料可以是铜。可知地，第一极板220是容性器件的上极板，第二极板230是
容性器件的下极板，第一极板220和第二极板230的材料可以但不限于是金属及其氧化物，例如可以是铝，第一介质层(图10中未示出)的材料可以是石蜡、云母、陶瓷等。
[0064]
可以理解的是，容性器件与第一金属板210之间形成感性器件是指，将容性器件与第一金属板210之间的寄生电感作为感性器件，基于本实施例的前述分析可知，此时，滤波电路工作于射频的高频段，寄生电感即可满足滤波电路的电感需要，这样设置能够简化滤波电路的电路结构，减少滤波电路的体积，有利于节约滤波电路的制作成本。另外，本实施例还能够通过调整容性器件相对于第一金属板210的高度，进而改变感性器件的电感数值大小。
[0065]
可选地，第一电容包括层叠设置的第三极板240、第二介质层和第四极板250，第三极板240与第二极板230同层设置。
[0066]
其中，第三极板240是第一电容的上极板，第四极板250是第一电容的下极板，第三极板240和第四极板250的材料可以但不限于是金属及其氧化物，例如可以是铝，第二介质层(图10中未示出)的材料可以是石蜡、云母、陶瓷等。可以理解的是，通过将第三极板240与第二极板230同层设置，本实施例可以在制作第二极板230的同时，制作第三极板240，达到了精简滤波电路制作工艺，简化滤波电路制作流程的技术效果。
[0067]
可选地，第一电感l1与第二极板230同层设置。
[0068]
其中，第一电感l1、第二极板230和第三极板240均为同层设置，通过将第一电感l1与第二极板230同层设置，本实施例可以在制作第二极板230的同时，制作第三极板240和第一电感l1，进而精简了滤波电路的制作工艺，简化了滤波电路的制作流程。
[0069]
继续参见图6，可知的，第一电感l1与第一电容c1并联，因而第一电感l1的两端分别与第一电容c1的上极板和下极板连接，然而，由于第一电感l1与第二极板230同层设置，因而第一电感l1无法直接与第四极板250同层连接。基于此，继续参见图10，本实施例通过设置过孔实现了第一电感l1与第四极板250的连接。
[0070]
可选地，还包括第一接线柱260和第二接线柱270，第一接线柱260设置于第二金属板和第三金属板之间，第一接线柱260用于连接第一电感l1的一端和第一电容的一端；第二接线柱270设置于第一金属板210和第二金属板之间，第二接线柱270用于连接第一电容的第四极板250和第一金属板210；第二接线柱270用于形成寄生电感的部分。
[0071]
其中，第一接线柱260和第二接线柱270的材料可以是金属，例如可以是铜。可知地，第一接线柱260即为前述用于实现第一电感l1与第四极板250连接的过孔，第二金属板是指第一电容的第四极板250所在的一滤波电路中的金属层，第三金属板是指第一电容的第三极板240、容性器件的第二极板230以及第一电感l1共存的另一滤波电路中的金属层。可以理解的是，第二接线柱270也能形成部分寄生电感，由此可见，感性器件可以由第二接线柱270形成的部分寄生电感，以及容性器件与第一金属板210形成的寄生电感组成。
[0072]
综上所述，本发明实施例通过将第二接线柱形成的部分寄生电感，以及容性器件与第一金属板形成的寄生电感作为感性器件，简化了滤波电路的电路结构，减少了滤波电路的体积，有利于节约滤波电路的制作成本，同时，通过同层设置的第一电感、第二极板和第三极板，本发明实施例可以在制作第二极板的同时，制作第三极板和第一电感，进而精简了滤波电路的制作工艺，简化了滤波电路的制作流程。除此以外，本发明实施例所提供的滤波电路能够在频率响应中产生多个传输零点，克服了现有滤波电路传输零点数量偏少的问
题，有利于提升滤波器的性能。
[0073]
本发明实施例还提供了一种多工器。图11是本发明实施例提供的一种多工器的结构示意图。如图11所示，该多工器包括本发明任意实施例所提供的滤波电路。
[0074]
继续参考图11，多工器包括一个第三端in、至少两个第四端以及至少两个滤波电路，每一滤波电路串联连接于多工器的第三端in和一第四端之间。
[0075]
具体地，图11中示例性地示出了多工器包括一个第三端in和n个第四端，分别为out1、out2、
……
、outn。每个滤波电路串联于第三端in和一第四端之间。例如，第一个滤波电路串联于第三端in和第一个第四端out1之间，第二个滤波电路串联于第三端in和第二个第四端out2之间，以此类推。由于多工器具有本发明任意实施例提供的滤波电路，因此具有滤波电路的有益效果，此处不再赘述。
[0076]
需要说明的是，多工器还可以包括其他滤波电路，其他滤波电路串联于第三端in和一第四端之间，其他滤波电路可以是低通滤波电路、高通滤波电路或带通滤波电路，本发明实施例不做限定。
[0077]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。