[發明專利]根據頻率響應要求設計聲微波濾波器的方法

有效

• 申請號: 201610548340.7
• 申請日: 2016-07-12
• 公開（公告）號: CN106712738B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 肖恩·麥克休;尼爾·O·芬齊
• 申請（專利權）人: 諧振公司
• 主分類號: H03H9/46
• 分類號: H03H9/46
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 董科

本申請涉及根據頻率響應要求設計聲微波濾波器的方法，包括：生成具有定義的導納值的聲學的諧振元件的提議的濾波器電路設計，引入與諧振元件并聯的集中電容式元件和與諧振元件串聯的集中電感式元件；為電容式元件選擇第一電容值并且為電感式元件選擇第一電感值，從而創建第一溫度模型化的濾波器電路設計，在第一工作溫度模擬第一溫度模型化的濾波器電路設計，從而生成第一頻率響應；為電容式元件選擇第二電容值并且為電感式元件選擇第二電感值，從而創建第二溫度模型化的濾波器電路設計，在第二工作溫度模擬第二溫度模型化的濾波器電路設計，從而生成第二頻率響應；以及將第一頻率響應和第二頻率響應與頻率響應要求進行比較。

技術領域

本發明總體涉及微波濾波器，并且更具體地，涉及設計用于窄帶應用的聲微波濾波器。

背景技術

電濾波器已經在電信號的處理中長期使用。具體地，通過傳遞期望的信號頻率同時阻止或者衰減其他不期望的電信號頻率，這種電濾波器被用于從輸入信號中選擇期望的電信號頻率。濾波器可以分類為幾種一般類型，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器以及帶阻濾波器，表示由濾波器選擇性地傳遞的頻率的類型。此外，濾波器可以按類型分為諸如巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、反切比雪夫(Inverse Chebyshev)以及橢圓濾波器，其表示濾波器相對于理想的頻率響應提供的帶形頻率響應(頻率截止特性)的類型。

使用的濾波器的類型往往取決于預期的使用。在通信應用中，帶通濾波器和帶阻濾波器通常在蜂窩基站、手機聽筒以及其他遠程通信設備中使用，以在一個或多個預定義的頻帶內濾出或阻擋RF信號。最特別重要的是大約500MHz—3500MHz的頻率范圍。在美國，許多標準頻帶用于蜂窩通信中。這些包括頻帶2(～1800MHz—1900MHz)、頻帶4(～1700MHz—2100MHz)、頻帶5(～800MHz—900MHz)、頻帶13(～700MHz—800MHz)以及頻帶17(～700MHz—800MHz)；以及出現的其他頻帶。

微波濾波器一般使用兩個電路構建塊來構建：多個諧振器，其在諧振頻率(其可以是基礎諧振頻率f₀或各種更高階諧振頻率f₁—f_n中的任一個)非常有效地存儲能量；以及耦合件，其在諧振器之間耦合電磁能以形成提供更寬的頻譜響應的多個反射零點。例如，四諧振器濾波器可以包括四個反射零點。給定的耦合件的強度由其電抗(即電感和/或電容)決定。耦合件的相對強度決定濾波器形狀，并且耦合件的拓撲決定濾波器是否執行帶通或帶阻功能。諧振頻率f₀主要由相應的諧振器的電感和電容決定。對于常規的濾波器設計，濾波器激活的頻率由構造濾波器的諧振器的諧振頻率決定。由于以上論述的原因，每個諧振器必須具有非常低的內部電阻，以使濾波器的響應能夠敏銳且選擇性高。對于低電阻的要求傾向于推動給定技術的諧振器的尺寸更小以及成本更低。

雙工器(一種特定種類的濾波器)在移動裝置的前端中是關鍵部件。現代移動通信設備使用同一天線在同一時間(使用LTE、WCDMA或CDMA)傳輸和接收。雙工器將可以高達0.5瓦功率的傳輸信號與可以低至皮瓦的接收信號分開。在載體上以不同的頻率調制傳輸信號和接收信號，以允許雙工器選擇這些信號。雙工器必須在非常小的尺寸(往往僅大約兩個平方毫米)內，提供頻率選擇、頻率分離和低插入損耗。

前端接收濾波器優選地采取邊界清晰的帶通濾波器的形式，以消除從期望接收的信號頻率附近的頻率的強干擾信號產生的各種反效應。由于前端接收器濾波器的位置在天線輸入端，插入損耗必須非常低以便不降低噪聲系數。在大多數濾波器技術中，實現低插入損耗需要在濾波器陡峭度或選擇度中的相應的妥協。