一种模拟带通滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种模拟带通滤波器，用于保持滤波器体积同等情况下提高带外抑制能力。本发明实施例提供的模拟带通滤波器，包括：第一电感和第一电容、第二电感和第二电容、第三电感和第三电容，其中，所述第二电感和所述第二电容组成串联电路，所述第三电感和所述第三电容组成并联电路，所述串联电路和所述并联电路相连接，所述串联电路和所述并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同；所述第一电感和所述第一电容分别并联在所述串联电路上，所述第一电感和所述第一电容与所述并联电路连接，所述第一电感和所述第一电容在其连接的两端之间形成耦合通道，连接所述第一电感和所述第一电容的两端之间产生交叉耦合。
【专利说明】一种模拟带通滤波器
【技术领域】
[0001]本发明涉及滤波电路【技术领域】，尤其涉及一种模拟带通滤波器。
【背景技术】
[0002]滤波器是现代通信系统中必不可少的组成部分。随着现代通信技术的高速发展，可利用的频谱资源日益显得紧张，因此，对滤波器频率选择特性的要求也越来越高。例如，为了提高通信质量、避免相邻信道间的干扰，要求滤波器必须有很好的带外抑制能力；为了提高系统灵敏度，要求通带内要有较低的插入损耗；而为了减小信号的失真，又要求通带内有平坦的幅频特性和群时延特性；而为了满足现在通信设备小型化趋势，要求滤波器要有更小的体积。
[0003]在现代的接收机中，模拟滤波器对基波呈现很小的阻抗，而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载信号通过该模拟带通滤波器时就可以把基波信号提取出来。现有技术中存在一种巴特沃斯滤波器，在现今通信的系统中应用的最为广泛。
[0004]其中，巴特沃斯滤波器具有单调的衰减曲线，通带内最平坦，但是带外抑制能力最差，若想在通带和阻带之间实现陡峭的过渡衰减变化，必须达到足够高的阶数，那么就需要大量的电容和电感，需要的器件越多电路结构就越复杂，相应的滤波器的体积也增大，这与滤波器的小型化需求相违背。因此，在尽量小的体积下，提高滤波器的带外抑制就显得尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供了一种模拟带通滤波器，用于保持滤波器体积同等情况下提高带外抑制能力。
[0006]为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案:
[0007]本发明实施例提供一种模拟带通滤波器，包括:
[0008]第一电感和第一电容、第二电感和第二电容、第三电感和第三电容，其中，
[0009]所述第二电感和所述第二电容组成串联电路，所述第三电感和所述第三电容组成并联电路，所述串联电路和所述并联电路相连接，所述串联电路和所述并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同；
[0010]所述第一电感和所述第一电容分别并联在所述串联电路上，所述第一电感和所述第一电容与所述并联电路连接，所述第一电感和所述第一电容在其连接的两端之间形成耦合通道，连接所述第一电感和所述第一电容的两端之间产生交叉耦合。
[0011]从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点:
[0012]在本发明实施例中，模拟带通滤波器，包括:第一电感和第一电容、第二电感和第二电容、第三电感和第三电容，其中，第二电感和第二电容组成串联电路，第三电感和第三电容组成并联电路，串联电路和并联电路相连接，串联电路和并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同；第一电感和第一电容分别并联在串联电路上，第一电感和第一电容与并联电路连接，第一电感和第一电容在其连接的两端形成产生交叉耦合的耦合通道。本发明实施例中由于串联电路和并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同，故模拟带通滤波器可以实现与巴特沃斯滤波器相当的带内平坦程度，而且第一电感和第一电容分别并联在串联电路上，第一电感和第一电容在其连接的两端之间形成耦合通道，由于第一电感形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的低阻带产生传输零点，第一电容形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的高阻带产生传输零点，从而使模拟带通滤波器可获得更为陡峭的过渡带，增加了模拟带通滤波器在通带内的频率选择性，提高带外抑制能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本发明实施例提供的一种模拟带通滤波器的组成结构示意图；
[0015]图2为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图；
[0016]图3为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图；
[0017]图4为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图；
[0018]图5为现有技术中巴特沃斯滤波器的带外抑制仿真图；
[0019]图6为现有技术中椭圆函数滤波器的带外抑制仿真图；
[0020]图7为本发明实施例提供的模拟带通滤波器的带外抑制仿真图；
[0021]图8为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图；
[0022]图9为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图；
[0023]图10为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]本发明实施例提供了一种模拟带通滤波器，用于保持滤波器体积同等情况下提高带外抑制能力。
[0025]为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
[0027]以下分别进行详细说明。
[0028]本发明模拟带通滤波器的一个实施例，可应用于接收机的近端滤波处理中，具体的，本发明实施例提供的模拟带通滤波器，可包括:第一电感和第一电容、第二电感和第二电容、第三电感和第三电容，其中，
[0029]第二电感和第二电容组成串联电路，第三电感和第三电容组成并联电路，串联电路和并联电路相连接，串联电路和并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同；
[0030]第一电感和第一电容分别并联在串联电路上，第一电感和第一电容与并联电路连接，第一电感和第一电容在其连接的两端之间形成耦合通道，连接第一电感和第一电容的两端之间产生交叉耦合。
[0031]需要说明的是，在本发明实施例中，根据模拟带通滤波器包括的阶数不同，第一电感和第一电容可以指的是某一个类型的电感和电容，也可以指的是多个类型的电感和电容，同样的，根据模拟带通滤波器包括的阶数不同，第二电感和第二电容、第三电感和第三电容可以指的是某一个类型的电感和电容，也可以指的是多个类型的电感和电容，此处不做限定。
[0032]在本发明实施例中，滤波器中信号能够通过的频率范围称为通频带或通带，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围为阻带，通带和阻带之间的分界频率称为截止频率。理想滤波器在通带内的增益为常数，在阻带内的增益为零，但是实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。
[0033]现有技术中常用的模拟带通滤波器，除了巴特沃斯滤波器以外，还有切比雪夫滤波器和椭圆函数滤波器。巴特沃斯、切比雪夫以及椭圆函数滤波器这三者相比，巴特沃斯滤波器具有单调的衰减曲线，一般来说也比较容易实现，但若想在通带和阻带之间实现陡峭的过渡衰减变化，需要使用很多元件，即需要的阶数要高。如果想得到较好的陡峭过渡衰减曲线，则必须允许通带内的衰减曲线有某种程度的起伏，或者说波纹。如果衰减曲线的波纹在通带内或阻带内保持相等的幅度，这就可以通过切比雪夫滤波器来实现，当Ω —c?时，滤波器的衰减趋于无穷大。这一点与椭圆函数滤波器不同，椭圆函数滤波器在通带与阻带间的过渡变化最陡峭，但代价是其通带和阻带内均有波纹。显然，巴特沃斯滤波器带内最平坦，但带外抑制能力最差，切比雪夫滤波器带内有等波纹的纹波，带外抑制能力优于巴特沃斯滤波器，三者中的椭圆滤波器在带外抑制性能方面是最好的，但通带和阻带都存在等波纹的纹波。
[0034]在本发明实施例中，对于不同类型的滤波器，其传输函数是不一样的，决定了其元件值也不一样。本发明实施例提供的模拟带通滤波器，是一种实用型交叉耦合滤波器结构。该结构包括的串联电路和并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同，对于巴特沃斯滤波电路的各阶元件值可参阅现有技术。由于该结构的第一电感和第一电容分别并联在第二电感和第二电容组成的串联电路上，所以第一电感和第一电容在其连接的两端之间形成耦合通道，若第三电感和第三电容组成的并联电路为第一电感和第一电容的两端，则相邻两阶的并联电路通过耦合通道产生交叉耦合，所以本发明实施例提供的模拟带通滤波器可以实现巴特沃斯滤波电路的带内平坦，在通带内产生的波动小，由于模拟带通滤波器还增加了交叉耦合，对比同阶数的巴特沃斯滤波器，在对距离通带I?3倍的阻带产生的带外抑制性能可以提高20dB以上，与椭圆函数滤波器的带外抑制能力相当，同时，带内的插损与波动与同阶数的巴特沃斯滤波器相当。
[0035]总结来说可以简单概括如下:巴特沃斯滤波器(又名最大平滑滤波器):带内波动小，但带外抑制能力差；切比雪夫滤波器:带内有等波纹的波动，波动大，带外抑制能力好；椭圆滤波器:带内与带外有等波纹的波动，带外抑制最好。可以理解的是，一般情况下，同一类型的滤波器，要想获得更好的带外抑制能力，则插入损耗就越大，如切比雪夫滤波器和椭圆滤波器，带内等波纹的波动越大，带外抑制能力越好。其中，插入损耗定义为通带内最低点的绝对值。本发明实施例提供的模拟带通滤波器在带内波动与同阶数的巴特沃斯滤波器相当，但是带外抑制能力优于现有的巴特沃斯滤波器，可以与切比雪夫、椭圆函数滤波器相当，所以本发明实施例提供的模拟带通滤波器综合了巴特沃斯滤波器、椭圆函数滤波器的优点。
[0036]在本发明的一些实施例中，第一电感和第一电容所产生的谐振频率与串联电路和并联电路各自产生的谐振频率都保持一致。也就是说，在本发明实施例提供的模拟带通滤波器的各阶电路产生的谐振频率与第一电感和第一电容产生的谐振频率接近时，可使模拟带通滤波器的通带两边的过渡带趋于对称，即模拟带通滤波器在低阻带和高阻带两边的带外抑制能力相当。另外，在实际应用中，还可以根据具体的应用场景对耦合通道的谐振频率进行调整，以满足特定的带外抑制需求。例如，谐振频率由电感L、电容C两者共同决定，则本发明实施例可电感和电容可存在如下关系:第一电感*第一电容=第二电感*第二电容=第三电感*第三电容。
[0037]在本发明实施例中，模拟带通滤波器与信号源连接，根据模拟带通滤波器与信号源的连接方式的不同，模拟带通滤波器还可以有以下几种具体的实现方式，接下来进行详细说明。
[0038]在本发明的一些实施例中，当模拟带通滤波器的第I阶与信号源并联时，模拟带通滤波器的奇数阶为并联电路，模拟带通滤波器的偶数阶为串联电路，第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的偶数阶中的至少一个阶上，模拟带通滤波器的奇数阶之间产生交叉耦合。即形成交叉耦合的为模拟带通滤波器的奇数阶，第一电感和第一电容可以只并联在一个模拟带通滤波器的偶数阶中的一个阶或两个阶或三个阶上，或第一电感和第一电容可以并联在一个模拟带通滤波器的所有偶数阶上。若模拟带通滤波器与信号源并联，则该滤波器的第I阶与信号源并联，第三电感和第三电容组成的并联电路与信号源连接，模拟带通滤波器的奇数阶为并联电路，例如，模拟带通滤波器的第I阶、3阶、5阶…等分别为第I级、2级、3级…的并联电路，模拟带通滤波器的偶数阶为串联电路，例如，模拟带通滤波器的第2阶、4阶、6阶…等分别为第I级、2级、3级…的串联电路。并且形成交叉耦合的为模拟带通滤波器的奇数阶，例如第一电感和第一电容并联在第I级、2级、3级…的串联电路中的至少一个级的串联电路上，那么第一电感和第一电容两端的第I级、2级、3级…的并联电路之间就会形成交叉耦合。
[0039]进一步的，在模拟带通滤波器与信号源并联的情况下，对于模拟带通滤波器的总阶数，可以分为总阶数为奇数和偶数两种情况，具体的，若模拟带通滤波器共有(2n+l)阶时，并联电路共有(n+1)级，串联电路共有η级，η为自然数。模拟带通滤波器的奇数阶为并联电路，包括:模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至(n+1)级的并联电路。模拟带通滤波器的偶数阶为串联电路，包括:模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的串联电路。第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的偶数阶中的至少一个阶上，包括:第一电感和第一电容并联在I至η级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。例如，模拟带通滤波器中包括的串联电路分别为第I级、第2级、…、第η级的串联电路，第一电感和第一电容可以只并联在第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的一个串联电路上，也可以并联在第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的两个串联电路上，或者第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的所有串联电路上，即每个串联电路上都并联有第一电感和第一电容。
[0040]同样的，若模拟带通滤波器共有2η阶时，并联电路共有η级，串联电路共有η级，η为自然数，模拟带通滤波器的奇数阶为并联电路，包括:模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至η级的并联电路。模拟带通滤波器的偶数阶为串联电路，包括:模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的串联电路。第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的偶数阶中的至少一个阶上，包括:第一电感和第一电容并联在I至η级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。例如，模拟带通滤波器中包括的串联电路分别为第I级、第2级、…、第η级的串联电路，第一电感和第一电容可以只并联在第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的一个串联电路上，也可以并联在第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的两个串联电路上，或者第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的所有串联电路上，即每个串联电路上都并联有第一电感和第一电容。
[0041]在本发明的一些实施例中，当模拟带通滤波器的第I阶与信号源并联时，信号源产生的信号沿着模拟带通滤波器每一阶进行逐阶传输，或者沿着模拟带通滤波器的奇数阶向相邻的奇数阶传输。举例说明，信号源产生的信号沿着模拟带通滤波器的第I阶向第2阶传输，第2阶再向第3阶传输，直至到模拟带通滤波器的最高阶为止，由于模拟带通滤波器的偶数阶为串联电路，而串联电路上并联有第一电感和第一电容，由于第一电感与第一电容在相邻奇数阶之间构成耦合通道，信号的流向可以沿着模拟带通滤波器的奇数阶直接向相邻的下一个奇数阶传输，即信号源产生的信号沿着模拟带通滤波器的第I阶直接向第3阶传输，第3阶再向第5阶传输，直至到模拟带通滤波器的最高阶为止。第一电感形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的低阻带产生传输零点，第一电容形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的高阻带产生传输零点，从而获得陡峭的过渡带。
[0042]具体的，在本发明的一些实施例中，若第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的偶数阶中的最后一个阶上，模拟带通滤波器的奇数阶中的最后一个阶与模拟带通滤波器的负载之间产生交叉耦合。即模拟带通滤波器的输出端与负载连接，第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的偶数阶中的最后一个阶上，则模拟带通滤波器的奇数阶中的最后一个阶与负载之间产生交叉耦合。
[0043]在本发明的另一些实施例中，当模拟带通滤波器的第I阶与信号源串联时，模拟带通滤波器的奇数阶为串联电路，模拟带通滤波器的偶数阶为并联电路，第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的奇数阶中的至少一个阶上，模拟带通滤波器的偶数阶之间产生交叉耦合。即形成交叉耦合的为模拟带通滤波器的偶数阶，第一电感和第一电容可以只并联在一个模拟带通滤波器的奇数阶中的一个阶或两个阶或三个阶上，或第一电感和第一电容可以并联在一个模拟带通滤波器的所有奇数阶上。也就是说，若模拟带通滤波器与信号源串联，则该滤波器的第I阶与信号源串联，第二电感和第二电容组成的串联电路与信号源连接，模拟带通滤波器的偶数阶为并联电路，例如，模拟带通滤波器的第2阶、4阶、6阶…等分别为第I级、2级、3级…的并联电路。模拟带通滤波器的奇数阶为串联电路，例如，模拟带通滤波器的第I阶、3阶、5阶…等分别为第I级、2级、3级…的串联电路，并且形成交叉耦合的为模拟带通滤波器的偶数阶，例如第一电感和第一电容并联在第I级、2级、3级…的串联电路中的至少一个级的串联电路上，那么第一电感和第一电容两端的第I级、2级、3级…的并联电路之间会形成交叉耦合。
[0044]进一步的，在模拟带通滤波器与信号源串联的情况下，对于模拟带通滤波器的总阶数，可以分为总阶数为奇数和偶数两种情况，具体的，若模拟带通滤波器共有(2n+l)阶时，串联电路共有(n+1)级，并联电路共有η级，η为自然数，模拟带通滤波器的奇数阶为串联电路，包括:模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至(n+1)级的串联电路。模拟带通滤波器的偶数阶为并联电路，包括:模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的并联电路。第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的奇数阶中的至少一个阶上，包括:第一电感和第一电容并联在I至(n+1)级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。例如，模拟带通滤波器中包括的串联电路分别为第I级、第2级、…、第(n+1)级的串联电路，第一电感和第一电容可以只并联在第I级、第2级、…、第(n+1)级的串联电路中的一个串联电路上，也可以并联在第I级、第2级、…、第(n+1)级的串联电路中的两个串联电路上，或者第I级、第2级、…、第(n+1)级的串联电路中的所有串联电路上，即每个串联电路上都并联有第一电感和第一电容。
[0045]同样的，若模拟带通滤波器共有2n阶时，串联电路共有η级，并联电路共有η级，η为自然数，模拟带通滤波器的奇数阶为串联电路，包括:模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至η级的串联电路。模拟带通滤波器的偶数阶为并联电路，包括:模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的并联电路。第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的奇数阶中的至少一个阶上，包括:第一电感和第一电容并联在I至η级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。例如，模拟带通滤波器中包括的串联电路分别为第I级、第2级、…、第η级的串联电路，第一电感和第一电容可以只并联在第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的一个串联电路上，也可以并联在第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的两个串联电路上，或者第I级、第2级、…、第η级的串联电路中的所有串联电路上，即每个串联电路上都并联有第一电感和第一电容。
[0046]在本发明的一些实施例中，当模拟带通滤波器的第I阶与信号源串联时，信号源产生的信号沿着模拟带通滤波器每一阶进行逐阶传输，或者沿着模拟带通滤波器的偶数阶向相邻的偶数阶传输。举例说明，信号源产生的信号沿着模拟带通滤波器的第I阶向第2阶传输，第2阶再向第3阶传输，直至到模拟带通滤波器的最高阶为止，由于模拟带通滤波器的奇数阶为串联电路，而串联电路上并联有第一电感和第一电容，由于第一电感与第一电容在相邻偶数阶之间构成耦合通道，信号的流向可以沿着模拟带通滤波器的偶数阶直接向相邻的下一个偶数阶传输，即信号源产生的信号沿着模拟带通滤波器的第2阶直接向第4阶传输，第4阶再向第6阶传输，直至到模拟带通滤波器的最高阶为止。第一电感形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的低阻带产生传输零点，第一电容形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的高阻带产生传输零点，从而获得陡峭的过渡带。
[0047]具体的，若第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的奇数阶中的最后一个阶上，模拟带通滤波器的偶数阶中的最后一个阶与模拟带通滤波器的负载之间产生交叉耦合；若第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的奇数阶中的第一个阶上，模拟带通滤波器的偶数阶中的第一个阶与模拟带通滤波器的信号源之间产生交叉耦合。即模拟带通滤波器的输入端与信号源连接，模拟带通滤波器的输出端与负载连接，若第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的串联电路为模拟带通滤波器的第一阶电路或者最后一阶电路，第一电感和第一电容在其连接的两端形成耦合通道，第一电感和第一电容的两端为并联电路和信号源，或者第一电感和第一电容的两端为并联电路和负载，则并联电路会与信号源或者负载形成交叉耦合。
[0048]在本发明的一些实施例中，模拟带通滤波器，与接收机中的数模转换器连接，用于抑制镜像信号及满足系统阻塞指标。模拟带通滤波器的通带在I兆赫兹(GHz)以下。需要说明的是，本发明实施例提供的模拟带通滤波器中加入交叉耦合是通过集总参数元件来实现，即通过电感和电容(即俗称的LC元件)实现了模拟带通滤波器的交叉耦合，在保持相同的带外抑制能力的情况下，巴特沃斯滤波器比本发明实施例提供的模拟带通滤波器需要更高的阶数，所以在保持相同的带外抑制能力的情况下，本发明实施例提供的模拟带通滤波器的体积要小于巴特沃斯滤波器。整个模拟带通滤波器的体积比较于同阶数的巴特沃斯滤波器而言是同样的大小体积，这样的模拟带通滤波器通常放置在接收机中的数模转换器前端，可用于抑制镜像信号及满足系统阻塞指标。所以可以理解的是，本发明实施例提供的模拟带通滤波器与现有的腔体滤波器、微带滤波器在切比雪夫原型滤波器上加入交叉耦合是完全不同的，另外，腔体滤波器和微带滤波器的结构实现复杂，本发明实施例提供的模拟带通滤波器结构简单。
[0049]通过以上实施例对本发明的描述可知，本发明实施例提供的模拟带通滤波器，包括:第一电感和第一电容、第二电感和第二电容、第三电感和第三电容，其中，第二电感和第二电容组成串联电路，第三电感和第三电容组成并联电路，串联电路和并联电路相连接，串联电路和并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同；第一电感和第一电容分别并联在串联电路上，第一电感和第一电容与并联电路连接，第一电感和第一电容在其连接的两端形成产生交叉耦合的耦合通道。本发明实施例中由于串联电路和并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同，故模拟带通滤波器可以实现与巴特沃斯滤波器相当的带内平坦程度，而且第一电感和第一电容分别并联在串联电路上，第一电感和第一电容在其连接的两端之间形成耦合通道，由于第一电感形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的低阻带产生传输零点，第一电容形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的高阻带产生传输零点，从而使模拟带通滤波器可获得更为陡峭的过渡带，增加了模拟带通滤波器在通带内的频率选择性，提高带外抑制能力。
[0050]为便于更好的理解和实施本发明实施例的上述方案，下面举例相应的应用场景来进行具体说明。
[0051]首先以模拟带通滤波器的第I阶与信号源并联，总阶数为奇数为例进行说明，请参阅如图1所示，为本发明实施例提供的一种模拟带通滤波器的组成结构示意图，其中，L3、L6、L9、…、L3n 为第一电感，C3、C6、C9、…、C3n 为第一电容；L1 和 C1、L4 和 C4、L7 和C7、….L3n+1和C3n+1为模拟带通滤波器包括的并联电路，L1、L4、L7、…、L3n+1为第三电感，C1、C4、C7、…、C3n+1 为第三电容；L2 和 C2、L5 和 C5、L8 和 C8、....L3n_l 和 C3n_l 为模拟带通滤波器包括的串联电路，L2、L5、L8、…、L3n-1为第二电感，C2、C5、C8、…、C3n_l为第二电容，第二电感和第二电容、第三电感和第三电容与巴特沃斯滤波电路的元件值相同。L3和C3并联在L2和C2组成的串联电路上，L6和C6并联在L5和C5组成的串联电路上，…，L3n和C3n并联在L3n_l和C3n_l组成的串联电路上。L3和C3在其两端LI和Cl、L4和C4之间形成耦合通道，LI和Cl与L4和C4组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合，L4和C4与L7和C7组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合，…，L3n_2和C3n_2与L3n+1和C3n+1组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合。
[0052]接下来以模拟带通滤波器的第I阶与信号源并联，总阶数为偶数为例进行说明，请参阅如图2所示，为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图，其中，L3、L6、L9、…、L3n 为第一电感，C3、C6、C9、…、C3n 为第一电容；L1 和 C1、L4 和 C4、L7和C7、....L3n-2和C3n_2为模拟带通滤波器包括的并联电路，L1、L4、L7、…、L3n_2为第三电感，C1、C4、C7、…、C3n-2 为第三电容；L2 和 C2、L5 和 C5、L8 和 C8、....L3n_l 和 C3n_l为模拟带通滤波器包括的串联电路，L2、L5、L8、…、L3n-1为第二电感，C2、C5、C8、…、C3n-1为第二电容，第二电感和第二电容、第三电感和第三电容与巴特沃斯滤波电路的元件值相同。L3和C3并联在L2和C2组成的串联电路上，L6和C6并联在L5和C5组成的串联电路上，…，L3n和C3n并联在L3n_l和C3n_l组成的串联电路上。L3和C3在其两端LI和C1、L4和C4之间形成耦合通道，LI和Cl与L4和C4组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合，L4和C4与L7和C7组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合，…，L3n_5和C3n_5与L3n-2和C3n-2组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合，L3n_2和C3n_2与模拟带通滤波器的负载形成交叉耦合。
[0053]接下来以模拟带通滤波器的第I阶与信号源串联，总阶数为偶数为例进行说明，请参阅如图3所示，为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图，其中，L2、L5、L8、…、L3n-1 为第一电感，C2、C5、C8、…、C3n_l 为第一电容；L3 和 C3、L6 和C6、L9和C9、....L3n和C3n为模拟带通滤波器包括的并联电路，L3、L6、L9、…、L3n为第三电感，C3、C6、C9、…、C3n 为第三电容；L1 和 Cl、L4 和 C4、L7 和 C7、....L3n_2 和 C3n_2为模拟带通滤波器包括的串联电路，L1、L4、L7、…、L3n-2为第二电感，Cl、C4、C7、…、C3n-2为第二电容，第二电感和第二电容、第三电感和第三电容与巴特沃斯滤波电路的元件值相同。L2和C2并联在LI和Cl组成的串联电路上，L5和C5并联在L4和C4组成的串联电路上，…，L3n-1和C3n-1并联在L3n_2和C3n_2组成的串联电路上。L2和C2在其连接的两端信号源、L3和C3之间形成耦合通道，信号源与L3和C3组成的并联电路形成交叉耦合，L3和C3与L6和C6组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合，…，L3n_3和C3n_3与L3n和C3n组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合。
[0054]接下来以模拟带通滤波器的第I阶与信号源串联，总阶数为奇数为例进行说明，请参阅如图4所示，为本发明实施例提供的另一种模拟带通滤波器的组成结构示意图，其中，L2、L5、L8、…、L3n-1 为第一电感，C2、C5、C8、…、C3n_l 为第一电容；L3 和 C3、L6 和C6、L9和C9、....L3n-3和C3n_3为模拟带通滤波器包括的并联电路，L3、L6、L9、…、L3n_3为第三电感，C3、C6、C9、…、C3n-3为第三电容；L1和Cl、L4和C4、L7和C7、....L3n_2和C3n-2为模拟带通滤波器包括的串联电路，L1、L4、L7、…、L3n_2为第二电感，C1、C4、C7、…、C3n-2为第二电容，第二电感和第二电容、第三电感和第三电容与巴特沃斯滤波电路的元件值相同。L2和C2并联在LI和Cl组成的串联电路上，L5和C5并联在L4和C4组成的串联电路上，…，L3n-1和C3n-1并联在L3n_2和C3n_2组成的串联电路上。L2和C2在其连接的两端信号源、L3和C3之间形成耦合通道，信号源与L3和C3组成的相邻两阶的并联电路形成交叉耦合，L3和C3与L6和C6组成的相邻的两阶并联电路形成交叉耦合，…，L3n_6和C3n-6与L3n-3和C3n_3组成的相邻的两阶并联电路形成交叉耦合，L3n_3和C3n_3与模拟带通滤波器的负载形成交叉耦合。
[0055]本发明实施例中，图1至图4中的第一电感和第一电容都并联在模拟带通滤波器的串联电路上，第一电感形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的低阻带产生传输零点，第一电容形成的耦合通道可以在模拟带通滤波器的高阻带产生传输零点。传输零点理论指的是模拟带通滤波器的传输函数等于零，即在这一频点上能量不能通过网络，因而起到完全隔离作用，加入传输零点，即可加强带外抑制。
[0056]由图1至图4的举例说明可知，模拟带通滤波器在偶数阶的串联电路分别并上第一电感与第一电容，通过在串联电路上分别并上第一电感与第一电容，以便在串联电路连接的相邻两阶电路之间形成交叉耦合。以图1为例，信号源产生的信号的流向是第I阶到第2阶到第3阶到第4阶到第5阶…，而通过在偶数阶并上第一电感、第一电容后，信号的流向可以是第I阶直接到第3阶，也就是在奇数阶之间提供了通道，同样的第3阶也可以直接到第5阶。
[0057]交叉耦合的基本原理就是信号通过主路径和交叉耦合时相位相反，幅度相等。假设电容性质产生90°相位，电感性质产生-90°相位。那么，只需要主路径和交叉耦合通路表现出来的电容、电感性质相反则可以产生传输零点，这样就可以增强低频、高频的带外抑制能力了。
[0058]当频率fXfJ谐振频率)时，主路径的相移为90°，电感路径提供-90°的相移，相位相反，所以阻带低端可产生一个传输零点；当Dftl(谐振频率)时，主路径的相移为-90°，电容路径提供90°的相移，相位相反，阻带高端可产生一个传输零点。
[0059]对于本发明实施例提供的图1至图4中的模拟带通滤波器，仿真跟实测表明，形成交叉耦合的第一电感与第一电容所产生的谐振频率与奇数阶的并联电路(或偶数阶的串联电路)谐振频率一致时，可使两边的过渡带趋于对称。例如当L2*C2 ~ L3*C3时，L5*C5 ^ L6*C6(即谐振频率相近时)，滤波器高低两端的抑制相当。当然，可以根据不同的应用进行调整，一般的，提高低端的抑制，高端的抑制会相应的变差，反之亦然。
[0060]接下来对现有技术中的巴特沃斯滤波器、椭圆函数滤波器以及本发明实施例提供的模拟带通滤波器的带外抑制能力进行仿真，通过ADS的DesignGuide进行仿真，在DesignGuide选择相应类型的滤波器与输入性能要求即可得出仿真结果与原件参数。如图5所示，为现有技术中巴特沃斯滤波器的带外抑制仿真图，如图6所示，为现有技术中椭圆函数滤波器的带外抑制仿真图，如图7所示，为本发明实施例提供的模拟带通滤波器的带外抑制仿真图。例如，图5为巴特沃斯滤波器，带内平坦，抑制不高，在频率为120MHz附近产生-19db的抑制，在频率为170MHz附近产生-14db的抑制，图6为椭圆滤波器，带内有波动，抑制高，在频率为120MHz附近产生_20db的抑制，在频率为170Mhz附近产生_20db的抑制，图7为本发明提供的模拟带通滤波器，带内平坦，抑制高，在频率为120MHz附近产生-30db的抑制，在频率为170MHz附近产生_26db的抑制。所以本发明实施例提供的模拟带通滤波器在带内波动与同阶数的巴特沃斯滤波器相当，但是带外抑制能力优于现有的巴特沃斯滤波器，可以与椭圆函数滤波器相当，本发明实施例提供的模拟带通滤波器综合了巴特沃斯滤波器、椭圆函数滤波器的优点。
[0061]进一步的，为了保证模拟带通滤波器在低阻带和高阻带两边的带外抑制能力相当，本发明的一些实施例中，第一电感和第一电容分别并联在串联电路上，具体包括:第一电感和电容分别并联的串联电路在模拟带通滤波器中呈中心对称。也就是说，第一电感和第一电容在模拟带带通滤波器中呈中心对称，第一电容和第一电感可以并联在模拟带通滤波器的一级的串联电路上，也可以并联在两级的串联电路上。在本发明实施例的前述图1只图4的实施例中描述了第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的所有串联电路上，但不限定的是，第一电感和第一电容可以并联在模拟带通滤波器的至少一级的串联电路上，而并需要进行并联在所有的串联电路上，接下来进行说明。
[0062]以模拟带通滤波器包括7阶为例，请参阅如图8、9、10所示，图8中，模拟带通滤波器中L5和C5为第一电感和第一电容，L5和C5分别并联在L4和C4组成的串联电路上，即第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的第4阶上，第一电感和第一电容分别并联在L4和C4组成的串联电路上，该串联电路在模拟带通滤波器中呈中心对称。图9中，模拟带通滤波器中L5和C5、L9和C9为第一电感和第一电容，L5和C5分别并联在L2和C2组成的串联电路上，L9和C9分别并联在L7和C7组成的串联电路上，即第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的第2阶、第6阶上，第一电感和第一电容分别并联在L2和C2组成的串联电路、L7和C7组成的串联电路上，该串联电路在模拟带通滤波器中呈中心对称。图10中，模拟带通滤波器中L5和C5、L9和C9、L10和ClO为第一电感和第一电容，L5和C5分别并联在L2和C2组成的串联电路上，L9和C9分别并联在L4和C4组成的串联电路上，LlO和ClO分别并联在L7和C7组成的串联电路上，即第一电感和第一电容并联在模拟带通滤波器的第2阶、第4阶、第6阶上，第一电感和第一电容分别并联在L2和C2组成的串联电路、L4和C4组成的串联电路、L7和C7组成的串联电路上，该串联电路在模拟带通滤波器中呈中心对称。通过以上举例说明可知，第一电感和第一电容只需要并联在至少一级的串联电路上即可，图8中第一电感为L5，，第一电容为C5，并联在L4、C4的串联电路上，位于模拟带通滤波器的中心，图9中第一电感为L5、L9，第一电容为C5、C9，分别并联在L2、C2，L7、C7上，位于模拟带通滤波器的两端，关于中心对称，当L5 = L9，C5 = C9时可获得良好的边带抑制。图10中第一电感为1^5、1^9、1^10，第一电容为05、09、(:10，分别并联在1^2、02，1^4、〇4、L7、C7上，位于模拟带通滤波器的每个串联电路上，关于中心对称，当L5 = L9 = L10，C5 =C9 = ClO时可获得良好的边带抑制。
[0063]需要说明的是，对于前述的各实施例，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的模块组成并不一定是本发明所必须的。另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0064]综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种模拟带通滤波器，其特征在于，所述模拟带通滤波器，包括:第一电感和第一电容、第二电感和第二电容、第三电感和第三电容，其中， 所述第二电感和所述第二电容组成串联电路，所述第三电感和所述第三电容组成并联电路，所述串联电路和所述并联电路相连接，所述串联电路和所述并联电路的元件值与巴特沃斯滤波电路的元件值相同； 所述第一电感和所述第一电容分别并联在所述串联电路上，所述第一电感和所述第一电容与所述并联电路连接，所述第一电感和所述第一电容在其连接的两端之间形成耦合通道，连接所述第一电感和所述第一电容的两端之间产生交叉耦合。
2.根据权利要求1所述的模拟带通滤波器，其特征在于，所述第一电感和所述第一电容所产生的谐振频率与所述串联电路和所述并联电路各自产生的谐振频率都保持一致。
3.根据权利要求1所述的模拟带通滤波器，其特征在于，当所述模拟带通滤波器的第I阶与信号源并联时，所述模拟带通滤波器的奇数阶为所述并联电路，所述模拟带通滤波器的偶数阶为所述串联电路； 所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的偶数阶中的至少一个阶上，所述模拟带通滤波器的奇数阶之间产生交叉耦合。
4.根据权利要求3所述的模拟带通滤波器，其特征在于，若所述模拟带通滤波器共有(2n+l)阶时，所述并联电路共有(n+1)级，所述串联电路共有η级，所述η为自然数， 所述模拟带通滤波器的奇数阶为所述并联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至(n+1)级的并联电路； 所述模拟带通滤波器的偶数阶为所述串联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的串联电路； 所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的偶数阶中的至少一个阶上，包括: 所述第一电感和所述第一电容并联在所述I至η级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。
5.根据权利要求3所述的模拟带通滤波器，其特征在于，若所述模拟带通滤波器共有2η阶时，所述并联电路共有η级，所述串联电路共有η级，所述η为自然数， 所述模拟带通滤波器的奇数阶为所述并联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至η级的并联电路； 所述模拟带通滤波器的偶数阶为所述串联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的串联电路； 所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的偶数阶中的至少一个阶上，包括: 所述第一电感和所述第一电容并联在所述I至η级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。
6.根据权利要求3所述的模拟带通滤波器，其特征在于，若所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的偶数阶中的最后一个阶上，所述模拟带通滤波器的奇数阶中的最后一个阶与所述模拟带通滤波器的负载之间产生交叉耦合。
7.根据权利要求1所述的模拟带通滤波器，其特征在于，当所述模拟带通滤波器的第I阶与信号源串联时，所述模拟带通滤波器的奇数阶为所述串联电路，所述模拟带通滤波器的偶数阶为所述并联电路； 所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的奇数阶中的至少一个阶上，所述模拟带通滤波器的偶数阶之间产生交叉耦合。
8.根据权利要求7所述的模拟带通滤波器，其特征在于，若所述模拟带通滤波器共有(2n+l)阶时，所述串联电路共有(n+1)级，所述并联电路共有η级，所述η为自然数， 所述模拟带通滤波器的奇数阶为所述串联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至(n+1)级的串联电路； 所述模拟带通滤波器的偶数阶为所述并联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的并联电路； 所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的奇数阶中的至少一个阶上，包括: 所述第一电感和所述第一电容并联在所述I至(n+1)级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。
9.根据权利要求7所述的模拟带通滤波器，其特征在于，若所述模拟带通滤波器共有2n阶时，所述串联电路共有η级，所述并联电路共有η级，所述η为自然数， 所述模拟带通滤波器的奇数阶为所述串联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的奇数阶分别为I至η级的串联电路； 所述模拟带通滤波器的偶数阶为所述并联电路，包括: 所述模拟带通滤波器的偶数阶分别为I至η级的并联电路； 所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的奇数阶中的至少一个阶上，包括: 所述第一电感和所述第一电容并联在所述I至η级的串联电路中的至少一个级的串联电路上。
10.根据权利要求7所述的模拟带通滤波器，其特征在于，若所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的奇数阶中的最后一个阶上，所述模拟带通滤波器的偶数阶中的最后一个阶与所述模拟带通滤波器的负载之间产生交叉耦合； 若所述第一电感和所述第一电容并联在所述模拟带通滤波器的奇数阶中的第一个阶上，所述模拟带通滤波器的偶数阶中的第一个阶与所述模拟带通滤波器的信号源之间产生交叉耦合。
11.根据权利要求3至10所述的模拟带通滤波器，其特征在于，当所述模拟带通滤波器的第I阶与信号源并联时，所述信号源产生的信号沿着所述模拟带通滤波器每一阶进行逐阶传输，或者沿着所述模拟带通滤波器的奇数阶向相邻的奇数阶传输； 当所述模拟带通滤波器的第I阶与信号源串联时，所述信号源产生的信号沿着所述模拟带通滤波器每一阶进行逐阶传输，或者沿着所述模拟带通滤波器的偶数阶向相邻的偶数阶传输。
12.根据权利要求1所述的模拟带通滤波器，其特征在于，所述第一电感和所述第一电容分别并联在所述串联电路上，包括: 所述第一电感和所述电容分别并联的所述串联电路在所述模拟带通滤波器中呈中心
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【文档编号】H03H7/09GK104506158SQ201410856632
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】胡汝佳, 邓任钦, 梁辰 申请人:深圳市大疆创新科技有限公司