一种高性能LC双工器电路的制作方法

文档序号:14942614发布日期:2018-07-13 21:23阅读:395来源:国知局

本发明涉及射频电路设计技术领域,尤其是一种高性能lc双工器电路。



背景技术:

在很多lc双工器电路应用中,需要采用较高阶数的滤波器综合设计,才能达到设计要求,随着滤波器的设计阶数越来越高,对其中的电感、电容等元件规格的精度要求也随之提高,以至于应用现有规格的贴片元器件很难满足要求,相关的技术难点和可改进要素可归纳如下:

lc元件数值偏离标准的贴片元件规格;由于滤波器的综合设计技术的日趋完善和成熟,采用常规的公知设计手段,可以方便快速获得符合双工器设计要求的lc滤波器元件数值,但通常得到的元件规格数值很难与现有贴片元件规格较好吻合,如果勉强按近似原则选择贴片元件规格,其累积误差较明显,尤其对于高阶滤波器,其累积误差更为突出,很难在实际产品装配调试中得到理想性能。据此很容易理解高阶高性能的滤波器(或双工器)通常需要由人工调试才能获得。

pcb电路拓扑设计(layout)中的分布响应影响;到达较高的阻带抑制性能,通常会采用椭圆函数响应的滤波器设计,对于lc滤波器,主要通过集总元器件在pcb板上进行拓扑走线并相互连接,电路中同一连接节点需要连接的元件数最高达5个,常规的pcb设计很容易在连接5个元件的走线中隐含过多的分布参数,造成滤波器响应恶化,与综合设计出的滤波器响应相差较大。

lc滤波器可变参数过多,致使性能一致性不佳;于高阶lc滤波器,常规的设计综合通常得到较多的设计变量,尤其对于高阶滤波器,过多的设计变量会严重影响滤波器的调试难度,特别是需要尽量降低对元件精度要求的设计改进中,减少滤波器设计变量是重要和有效手段。

lc滤波器的人工干预和调试降低生产效率;c滤波器或双工器的实际应用需求中,特别是高阶滤波器,由于存在对元件精度要求过高的实际情况,通常以空心线圈的实物形式代替其中的电感元件,通过人工调试空心线圈的形式进行人工干预,以此实现元件参数的细小修正,严重影响生产效率。



技术实现要素:

为了解决上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种高性能lc双工器电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种高性能lc双工器电路,包括有为椭圆函数响应的对称拓扑电路结构,其中port-com端口为接入catv的公共端,port-tv端口为电视信号输出口,port-dat端口为宽带数据接入口。

所述port-com端口和port-tv端口之间串联有电容c01、电容c02、电容c03、电容c02、电容c01。所述port-tv端口和电容c01的节点经由滤波器l00接地;电容c01和电容c02的节点经由滤波器l01和电容c04接地;电容c02和电容c03的节点经由滤波器l02和电容c05接地;电容c03和电容c02的节点经由滤波器l02和电容c05接地;电容c02和电容c01的节点经由滤波器l01和电容c04接地;

所述port-com端口和port-dat端口之间串联有滤波器l11、滤波器l12、滤波器l13、滤波器l12、滤波器l11。滤波器l11和滤波器l11之间并联有电容c11、电容c12和电容c11;滤波器l11和滤波器l12的节点经由电容c18接地;滤波器l12和滤波器l13的节点连接于电容c11和电容c12节点、并经由电容c14接地;滤波器l13和滤波器l12的节点连接于电容c11和电容c12节点、并经由电容c14接地;滤波器l11和滤波器l12的节点经由电容c18接地;所述port-dat端口和滤波器l11的节点经由电容c10接地。

上述电路均以双层pcb板贴焊贴片元件为设计应用条件并按左右对称排列;所述新型lc双工器电路还包括有pcb顶层信号走线和pcb顶层电气走线。

本发明还具有以下附加技术特征:

作为本发明方案进一步具体优化的,元件标识符号电容c01/电容c02/电容c03/电容c04/电容c05为高通滤波器hpf电容元件的元件值变量,滤波器l01/滤波器l02为高通滤波器hpf电感元件的元件值变量,滤波器l00为高通滤波器hpf的端口匹配电感元件数值变量;元件标识符号电容c11/电容c12/电容c13/电容c14为低通滤波器lpf电容元件的元件值变量,低通滤波器l01/低通滤波器l02/低通滤波器l03为低通滤波器lpf电感元件的元件值变量,电容c10为低通滤波器lpf的端口匹配电容元件数值变量。

作为本发明方案进一步具体优化的,所述pcb顶层信号走线中,port-tv端口与port-com端口之间的电路为高通电路,元件布局紧凑,连接走线细小,与贴片元件的尺寸相当,尽量减小对电气地的分布电容;port-tv端口与port-com端口之间的电路走线呈对称特征;

作为本发明方案进一步具体优化的,所述pcb顶层信号走线中,port-dat端口与port-com端口之间的电路为低通电路,电路节点采用矩形图案,节点走线形成对电气地(包括对顶层侧边地、对底层地)的分布电容,及节点之间的电容耦合;port-dat端口与port-com端口之间的电路走线基本呈现对称布局特征。

作为本发明方案进一步具体优化的,所述pcb顶层电气走线与底层电气地通过足够数量的通孔进行电性连接。

作为本发明方案进一步具体优化的,所述port-com端口、port-tv端口和port-dat端口的额定端口阻抗为75ω。

本发明和现有技术相比,其优点在于:

针对采用电感、电容等集总参数元件分别进行高通和低通滤波器的综合,并由此而构成的双工器电路。对上述双工器的综合设计采用了有别于常规方法的若干设计改进,包括采用新颖的pcb拓扑图案以降低分布响应对lc滤波器综合的不利影响,并对传统的滤波器原型电路的元件规格数值进行对称化排列,进一步减少高阶滤波器的可调参数数量等技术措施,增强实际工程应用中滤波器性能的易调试性,显著提高生产效率和产品性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明双工器中的对称拓扑电路结构示意图;

图2为本发明双工器电路的pcb顶层信号走线示意图;

图3为本发明双工器电路的pcb顶层电气走线示意图;

图4为本发明双工器电路的pcb顶层电路元件走线示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

一种高性能lc双工器电路,包括有为椭圆函数响应的对称拓扑电路结构,其中port-com端口为接入catv的公共端,port-tv端口为电视信号输出口,port-dat端口为宽带数据接入口。所述port-com端口、port-tv端口和port-dat端口的额定端口阻抗为75ω。

所述port-com端口和port-tv端口之间串联有电容c01、电容c02、电容c03、电容c02、电容c01。所述port-tv端口和电容c01的节点经由滤波器l00接地;电容c01和电容c02的节点经由滤波器l01和电容c04接地;电容c02和电容c03的节点经由滤波器l02和电容c05接地;电容c03和电容c02的节点经由滤波器l02和电容c05接地;电容c02和电容c01的节点经由滤波器l01和电容c04接地;

所述port-com端口和port-dat端口之间串联有滤波器l11、滤波器l12、滤波器l13、滤波器l12、滤波器l11。滤波器l11和滤波器l11之间并联有电容c11、电容c12和电容c11;滤波器l11和滤波器l12的节点经由电容c18接地;滤波器l12和滤波器l13的节点连接于电容c11和电容c12节点、并经由电容c14接地;滤波器l13和滤波器l12的节点连接于电容c11和电容c12节点、并经由电容c14接地;滤波器l11和滤波器l12的节点经由电容c18接地;所述port-dat端口和滤波器l11的节点经由电容c10接地。

上述电路均以双层pcb板贴焊贴片元件为设计应用条件并按左右对称排列;所述新型lc双工器电路还包括有pcb顶层信号走线和pcb顶层电气走线。所述pcb顶层电气走线与底层电气地通过足够数量的通孔进行电性连接。

元件标识符号c01/c02/c03/c04/c05为高通滤波器hpf电容元件的元件值变量,l01/l02为高通滤波器hpf电感元件的元件值变量,l00为高通滤波器hpf的端口匹配电感元件数值变量;元件标识符号c11/c12/c13/c14为低通滤波器lpf电容元件的元件值变量,l01/l02/l03为低通滤波器lpf电感元件的元件值变量,c10为低通滤波器lpf的端口匹配电容元件数值变量。

所述pcb顶层信号走线中,port-tv端口与port-com端口之间的电路为高通电路,元件布局紧凑,连接走线细小,与贴片元件的尺寸相当,尽量减小对电气地的分布电容;port-tv端口与port-com端口之间的电路走线呈对称特征;

所述pcb顶层信号走线中,port-dat端口与port-com端口之间的电路为低通电路,电路节点采用矩形图案,节点走线形成对电气地(包括对顶层侧边地、对底层地)的分布电容,及节点之间的电容耦合;port-dat端口与port-com端口之间的电路走线基本呈现对称布局特征。

实施例

图1为本发明双工器中的对称拓扑电路结构示意图;一种高性能lc双工器电路为近似椭圆函数响应的lc双工器电路示意,其中port-om端口为接入catv的公共端,port-tv端口为电视信号输出口,port-dat为宽带数据接入口,它们的额定端口阻抗为75ω。

其中元件标识符号电容c01/电容c02/电容c03/电容c04/电容c05为高通滤波器hpf电容元件的元件值变量,滤波器l01/滤波器l02为高通滤波器hpf电感元件的元件值变量,滤波器l00为高通滤波器hpf的端口匹配电感元件数值变量。

其中元件标识符号电容c11/电容c12/电容c13/电容c14为低通滤波器lpf电容元件的元件值变量,低通滤波器l01/低通滤波器l02/低通滤波器l03为低通滤波器lpf电感元件的元件值变量,低通滤波器c10为低通滤波器lpf的端口匹配电容元件数值变量。

图1元件具有相同标识符号的表示它们具有相同的元件属性和规格数值。图1双工器电路具有元件数值按左右对称排列的特征。电路均以双层pcb板贴焊贴片元件为设计应用条件。

图2为本发明双工器电路的pcb顶层信号走线示意图;port-tv端口与port-com端口之间的电路部分为上述电路原理图中的高通电路,其主要特征为元件布局尽量紧凑,连接走线细小,与贴片元件的尺寸相当,尽量减小对电气地的分布电容。port-tv端口与port-com端口之间的电路走线基本呈现对称特征。port-dat端口与port-com端口之间的电路部分为上述电路原理图中的低通电路,其主要特征为电路节点采用矩形(或正方形)的图案,相对较宽的节点走线形成对电气地(包括对顶层侧边地、对底层地)的分布电容,以及节点之间的电容耦合。port-dat端口与port-com端口之间的电路走线基本呈现对称布局特征。

图3为本发明双工器电路的pcb顶层电气走线示意图;顶层电气地与底层电气地通过足够数量的过孔进行良好连接。

图4为本发明双工器电路的pcb顶层电路元件走线示意图;图中元件标识与上述原理图中的元件标识意义相同并对应;图中cxx元件为隔直耦合电容,实际应用中起直流短路保护作用,仅供选用。

另外,作为说明补充的,底层电气地的设计要点为:保持相对完整的大面积图案,通过足够数量的过孔与顶层电气地保持良好连接。在高通滤波器电路的串联电容c01、电容c02、电容c03的下方做适当的镂空,用以进一步减小其对地耦合分布电容,改善高通滤波器的高频性能。

本发明针对采用电感、电容等集总参数元件分别进行高通和低通滤波器的综合,并由此而构成的双工器电路。对上述双工器的综合设计采用了有别于常规方法的若干设计改进,包括采用新颖的pcb拓扑图案以降低分布响应对lc滤波器综合的不利影响,并对传统的滤波器原型电路的元件规格数值进行对称化排列,进一步减少高阶滤波器的可调参数数量等技术措施,增强实际工程应用中滤波器性能的易调试性,显著提高生产效率和产品性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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