蜂窝通信系统滤波器和局域网信号提取器以及通信设备的制作方法

1.本发明涉及滤波器技术领域，特别地涉及一种蜂窝通信系统滤波器和局域网信号提取器以及通信设备。


背景技术：

2.在wifi提取器中，cell滤波器的作用是滤除wifi频段(2402～2482mhz)的干扰信号，对干扰信号有尽量高的抑制，同时对其他频段的信号有较低的插损。通信系统中，一般最低的频率低至699mhz，同时随着5g通信的快速发展，需要对3400-3600mhz频段的信号兼容，因此在此频段的信号也需要有尽量低的插损。这就要求在有尽量高的wifi抑制的条件下，滤波器有更宽的带宽(699～3600mhz)，保证较好的插损性能。图1是与本发明有关的wifi提取器的结构的示意图。如图1所示，wifi提取器包括两颗滤波器，一颗为cell滤波器，一颗为wifi滤波器，二者一端连接天线ant，另一端分别为各自的端口cell_out和wifi_out。
3.wifi滤波器通过的信号频段为2402mhz-2482mhz，其他频段的信号滤除。cell频段通过的信号为699mhz-3600mhz频段中除了2402mhz-2482mhz的信号。cell滤波器的作用是尽量抑制wifi信号，同时除了wifi频段的插损越小越好；wifi滤波器的作用是wifi频段的插损越小越好，同时尽量抑制其他频段额信号。如图2a和图2b所示，图2a和图2b分别是现有技术中cell滤波器的典型曲线示意图和wifi滤波器的典型曲线示意图。
4.目前的提取器结构在满足wifi频段抑制的条件下，难以兼容最低和最高频率，在满足699mhz的插损的情况下，3.6ghz的插损会较差，同样的，在满足3600mhz的插损的情况下，699mhz的插损会较差。同时，在cell滤波器和wifi接近的频点阻抗失配严重，2378mhz(为b40频段)和2496mhz(为b41频段)处插损较差。各频点插损恶化会恶化信号的信噪比，对降低信号传输速率，增加系统功耗，因此需要改善上述频点的插损。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提出一种蜂窝通信系统滤波器和局域网信号提取器以及通信设备，以解决现有技术中的上述问题。本发明提供如下技术方案：
6.一种蜂窝通信系统(cell)滤波器，具有天线端和输出端，该cell滤波器包括第一至第四电感和第一至第四谐振器，其中：第一电感、第一谐振器、第二谐振器、第二电感依次串联在天线端和输出端之间；第三谐振器、第三电感、第四谐振器此三者第一端位于第一谐振器和第二谐振器之间，此三者第二端经由第四电感接地或者此三者第二端分别经由电感接地。
7.可选地，还包括第五电感，其第一端与第三电感第一端连接，第二端与第三或第四谐振器的第一端连接。
8.可选地，第一至第四谐振器中的一者或多者，其两端进一步并联有电感。
9.可选地，还包括第五谐振器和第六电感，第五谐振器第一端连接于第二谐振器与
第二电感的连接点或者连接于第一谐振器与第二谐振器的连接点，第二端经由第六电感接地。
10.可选地，第二谐振器两端并联有电感。
11.可选地，第一电感在3nh至4.5nh之间，第二电感在1.5nh至5nh之间，第三电感在7nh至20nh之间；或者，第一电感在3.2nh至4nh之间，第二电感在2nh至4nh之间，第三电感在8.5nh至15nh之间。
12.可选地，第一谐振器和第二谐振器的频率小于第三谐振器和第四谐振器的频率。
13.可选地，第一谐振器和第二谐振器的频率差大于60mhz；第三谐振器和第四谐振器的频率差介于5mhz至25mhz之间，或者介于10mhz至20mhz之间。
14.可选地，所述谐振器为声波谐振器。
15.一种局域网信号提取器，包含用于提取局域网信号的带通滤波器，所述局域网信号提取器还包含本发明所述的cell滤波器。
16.一种通信设备，包含本发明所述的cell滤波器，或包含权利要求10所述的局域网信号提取器。
17.根据本发明的技术方案，采用新的提取器拓扑结构，并通过对电感感值，谐振器频率等进行设置，来改善cell滤波器低频和高频频段的插损，并且改善了cell滤波器对wifi频段的抑制，另外wifi滤波器的插损也得到改善。此外，可设置cell滤波器中谐振器大于wifi滤波器的谐振器机电耦合系数，例如前者是后者的(1，1.5]倍，有助于改善和wifi相邻频点的插损。
附图说明
18.为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：
19.图1是与本发明有关的wifi提取器的结构的示意图；
20.图2a和图2b分别是现有技术中cell滤波器的典型曲线示意图和wifi滤波器的典型曲线示意图；
21.图3是根据本发明实施方式的一种cell滤波器的电路的示意图；
22.图4a至图4c是根据本发明实施方式的三种cell滤波器的电路的示意图；
23.图5a和图5b是根据本发明实施方式的两种cell滤波器的电路的示意图；
24.图6a和图6b分别是根据本发明实施方式的当电感l1大于4nh时，对应的cell滤波器高频处插损变化的示意图和局部放大图；
25.图6c是根据本发明实施方式的当电感l1小于3.2nh时，对应的wifi滤波器插损的变化的示意图；
26.图7a是根据本发明实施方式的当电感l2大于和小于1.5nh时，对应的cell滤波器高频处插损的变化的局部放大示意图；
27.图7b是根据本发明实施方式的当电感l2大于5nh时，对应的cell滤波器临近wifi滤波器频段插损的变化的示意图；
28.图8a是根据本发明实施方式的当l3大于和小于7nh时，对应的cell滤波器低频处插损的变化的示意图；
29.图8b是根据本发明实施方式的当l3大于20nh时，对应的cell滤波器低频处插损的变化的局部放大示意图；
30.图9是根据本发明实施方式的cell滤波器wifi频段和对应谐振阻抗的示意图；
31.图10a和图10b分别是根据本发明实施方式的cell滤波器中的谐振器res3与谐振器res4的频率差设置对wifi抑制变化的曲线的示意图。
具体实施方式
32.本发明实施方式中，提出新的wifi提取器(包括cell带阻滤波器和wifi带通滤波器)拓扑结构，并通过对电感，谐振器频率，谐振器机电耦合系数等参数的设置，获得更优的提取器性能。以下结合附图对本发明实施方式作举例说明。
33.图3是根据本发明实施方式的一种cell滤波器的电路的示意图。如图3所示，虚线框内为cell滤波器的主要元件，包括电感l1至l4、谐振器res1至res4。其中电感l1与天线端ant连接，电感l2与cell滤波器的端口cell_out连接。本发明实施方式中的谐振器可以是声波谐振器，包括体声波谐振器和表面声波谐振器。谐振器res1和res2的连接之处，还同时与谐振器res3和res4以及电感l3的第一端连接，此三者第二端均经电感l4接地。
34.三个电感l1，l2，l3主要用于改善cell滤波器低频和高频端的插损。关于此三者电感量的合理范围，其中l1最好是大于3nh小于4.5nh，l2最好是大于1.5nh小于5nh，l3最好是大于7nh小于20nh，更优的，l1大于3.2nh小于4nh，l2大于2nh小于4nh，l3大于8.5nh小于15nh。谐振器res1和res2的频率小于谐振器res3和res4的频率，且谐振器res1和res2的频率差大于60mhz，谐振器res3和res4的频率差介于5mhz-25mhz之间，最好介于10mhz-20mhz之间。
35.图4a至图4c是根据本发明实施方式的三种cell滤波器的电路的示意图。与图3相比，图4a至图4c中添加了电感l5，电感l5具体可以位于谐振器res3和电感l3的第一端之间(如图4a所示)，也可以位于谐振器res4和电感l3的第一端之间(如图4b所示)，还可以与谐振器res2并联(如图4c所示)。
36.图5a和图5b是根据本发明实施方式的两种cell滤波器的电路的示意图。如图5a所示，与图3的主要区别在于谐振器res3和res4分别经由电感la和lb接地。图5b所示结构是在图5a所示结构的基础上，增加了串联的谐振器res5和电感lc，谐振器res5连接于电感l2和谐振器res2的连接点，电感lc接地。谐振器res5也可以连接于谐振器res1和res2的连接点，并且经由电感lc接地。
37.以下以图3所示结构为例，对本发明实施方式中的wifi提取器的性能和结构作进一步说明。图6a和图6b分别是根据本发明实施方式的当电感l1大于4nh时，对应的cell滤波器高频处插损变化的示意图和局部放大图。图6c是根据本发明实施方式的当电感l1小于3.2nh时，对应的wifi滤波器插损的变化的示意图。图6a至图6c中的各曲线，粗线对应l1感值在3.2～4nh之间，细线对应l1感值不在3.2～4nh之间。当l1感值小于3.2nh时，对应wifi滤波器的通带左侧插损会有较大的恶化，当l1的感值大于4nh时，对应的cell滤波器高频处的插损会有较大的恶化。
38.图7a是根据本发明实施方式的当电感l2大于和小于1.5nh时，对应的cell滤波器高频处插损的变化的局部放大示意图。图7a中的曲线，实线对应l2感值大于1.5nh的情形，
虚线对应l2感值小于1.5nh的情形，可以看出，l2最好是大于1.5nh，有助于获得较好的高频插损性能。
39.图7b是根据本发明实施方式的当电感l2大于5nh时，对应的cell滤波器临近wifi滤波器频段插损的变化的示意图。从图中可以看出，当l2过大时，插损会有恶化，图中的两条曲线，其中细线位于粗线下方，对应恶化的情况，粗线对应l2在前述合理范围的情况。
40.图8a是根据本发明实施方式的当l3大于和小于7nh时，对应的cell滤波器低频处插损的变化的示意图。图中为局部放大的曲线，其中粗线对应l3感值大于7nh的情况，细线对应l3电感小于7nh的情况，从图中可以看出，l3需要大于7nh，才能保证低频插损较好。
41.图8b是根据本发明实施方式的当l3大于20nh时，对应的cell滤波器低频处插损的变化的局部放大示意图。可以看出，当l3过大时，插损会有恶化的现象，图中细曲线对应恶化的情况，粗曲线对应l3在前述合理范围的情况。
42.图9是根据本发明实施方式的cell滤波器wifi频段和对应谐振阻抗的示意图。图9所示曲线中，粗实线6是cell滤波器，可以看出在wifi频段(2402～2482mhz)有一定的抑制。细线1和细线2，也就是阻抗最高点在2.4ghz和2.482ghz的分别是res2和res1的阻抗曲线，细线3和细线4，即阻抗最高点在2.5ghz和2.515ghz频率的是res4和res3的阻抗曲线。res1和res2的反谐振频率(fp，也就是阻抗最高点)要小于res3和res4的反谐振频率，因为res1和res2为串联谐振器，fp点会形成cell滤波器中2.402ghz到2.482ghz的抑制，而res3和res4为并联谐振器，在2.482ghz以上形成高阻，因此形成了cell滤波器中2.482ghz频率以上的通带。所以本发明实施方式中设置res1和res2的频率小于res3和res4的频率。因为要保证一定的抑制带宽，所以需要res1和res2的频率差大于60mhz，最好大于75mhz。res3和res4谐振频点(也就是阻抗最低的频点)的频率差形成了粗实线上的位于圆圈5中的结构，有助于改善抑制。
43.图10a和图10b分别是根据本发明实施方式的cell滤波器中的谐振器res3与谐振器res4的频率差设置对wifi抑制变化的曲线的示意图，其中粗线是频率差位于10mhz-20mhz之间的曲线，图10a中细线是频率差小于10mhz的曲线，图10b中细线是频率差大于20mhz的曲线，从图中可以看出，当位于10mhz-20mhz时，抑制较好。
44.本发明实施方式中的上述cell滤波器可以应用于局域网信号提取器中，该提取器还包含用于提取局域网信号的带通滤波器。上述cell滤波器或者局域网信号提取器应用于通信设备时有助于提高后者的性能。
45.根据本发明实施方式的技术方案，采用新的提取器拓扑结构，并通过对电感感值，谐振器频率等进行设置，来改善cell滤波器低频和高频频段的插损，并且改善了cell滤波器对wifi频段的抑制，另外wifi滤波器的插损也得到改善；同时，通过设置cell滤波器中谐振器和wifi滤波器的谐振器机电耦合系数的比例，可以改善和wifi相邻频点的插损。
46.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。