技术领域
[0001] 本
发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种
低通滤波器、毫米波AAU系统与通信装置。
背景技术
[0002] 传统地，毫米波AAU(Active Antenna Unit，有源天线单元)系统包括用于发射中频
信号的发射端、
本振模
块、混合器、功率
放大器、低通滤波器与毫米波AIP天线模块。发射端将中频信号并发送给混合器，混合器将中频信号与本振模块传递过来的本振信号进行混合上变频，然后输送给
功率放大器，由功率放大器将信号放大后传递给低通滤波器，低通滤波器对功率放大器传递来的信号进行信号谐波与杂散抑制处理后传输给毫米波AIP天线模块。常规设计中，低通滤波器和
耦合器常为两个相互独立的器件，链路尺寸长度是二者之和。为了节省空间以及降低损耗，传统的高功率低损耗的耦合滤波器通常采用双定向耦合器和
带通滤波器级联的方式，它主要是通过腔体结构实现带耦合器的滤波器设计。然而，无法实现小型化设计。
发明内容
[0003] 基于此，有必要克服
现有技术的
缺陷，提供一种低通滤波器、毫米波AAU系统与通信装置，它能实现小型化设计。
[0004] 其技术方案如下：一种低通滤波器，包括：高低阻抗微带线低通滤波结构，所述高低阻抗微带线低通滤波结构包括呈折叠状并依次电连接的多个微带线，多个所述微带线中的首端部位的首端微带线用于与功率放大器的输出端相连，多个所述微带线中的末端部位的末端微带线用于与毫米波AIP天线模块电性连接；及耦合器枝节，所述耦合器枝节包括依次电连接的多个传输线，所述耦合器枝节与所述高低阻抗微带线低通滤波结构之间间隔设置并相互耦合配合，所述耦合器枝节与首端部位的首端微带线、末端部位的末端微带线配合形成定向耦合器，所述耦合器枝节的其中一端用于与信号检测模块电性连接，所述耦合器枝节的另一端用于通过匹配负载接地设置。
[0005] 上述的低通滤波器，接入到毫米波AIP(Antenna in package，封装天线)天线模块的输入口后，一方面，能实现毫米波AIP天线模块的输入口信号的
驻波检测、功率检测、DPD(Digital Pre-Distortion，
数字预失真)功能、以及谐波和带外杂散抑制，另一方面，由于高低阻抗微带线低通滤波结构的多个微带线呈折叠状，这样高低阻抗微带线低通滤波结构为小型化设计，最大程度地降低了器件尺寸，占用空间小，便于平面
电路互连设计的同时还能实现小型化设计。
[0006] 在其中一个
实施例中，所述微带线包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、首端微带线与末端微带线；所述第一微带线、所述第二微带线、所述第三微带线、所述第四微带线及所述第五微带线依次电性连接；所述第一微带线与所述第二微带线的设置方向相同，所述第四微带线与所述第五微带线的设置方向相同；所述第一微带线与所述第四微带线并列间隔设置，所述第二微带线与所述第五微带线并列间隔设置；所述第一微带线通过所述首端微带线与所述信号输入模块电性连接，所述第五微带线通过所述末端微带线与所述毫米波AIP天线模块电性连接。
[0007] 在其中一个实施例中，所述第一微带线的设置方向分别与所述首端微带线的设置方向、所述末端微带线的设置方向相互垂直，所述第一微带线的设置方向与所述第三微带线的设置方向相互垂直，所述第一微带线的设置方向与所述第四微带线的设置方向相互平行。
[0008] 在其中一个实施例中，所述首端微带线的长度L6与所述末端微带线的长度L7相同；所述首端微带线的宽度W6与所述末端微带线的宽度W7相同。
[0009] 在其中一个实施例中，将经过所述第三微带线的中心点并垂直于所述第三微带线的直线定义为对称轴P，所述高低阻抗微带线低通滤波结构关于所述对称轴P轴对称设置。
[0010] 在其中一个实施例中，所述第一微带线的长度L1为3.4mm～4.2mm，宽度W1为2mm～2.8mm；所述第二微带线的长度L2为2.5mm～3.3mm，宽度W2为0.1mm～0.3mm；所述第三微带线的长度L3为6.4mm～7.2mm，宽度W3为2mm～2.8mm；所述第四微带线长度L4为2.5mm～
3.3mm，宽度W4为0.1mm～0.3mm；所述第五微带线的长度L5为3.4mm～4.2mm，宽度W5为2mm～
2.8mm；所述首端微带线的长度L6为1.5mm～2.5mm，宽度W6为0.9mm～1.3mm；所述末端微带线的长度L7为1.5mm～2.5mm，宽度W7为0.9mm～1.3mm。
[0011] 在其中一个实施例中，所述首端微带线与所述第一微带线相连的一端为宽度朝向靠近于所述第一微带线的方向逐渐变小的渐缩段；所述末端微带线与所述第五微带线相连的一端为宽度朝向靠近于所述第五微带线的方向逐渐变小的渐缩段。
[0012] 在其中一个实施例中，所述耦合器枝节包括第一传输线与两个第二传输线；所述第一传输线与所述高低阻抗微带线低通滤波结构间隔设置，所述第一传输线面向所述高低阻抗微带线低通滤波结构的一侧设有间隔的若干个齿部；两个所述第二传输线分别与所述第一传输线的两端相连。
[0013] 在其中一个实施例中，所述第二传输线包括第一分体段与第二分体段；所述第一分体段的一端与所述第一传输线相连，所述第一分体段的另一端与所述第二分体段相连，所述第一分体段的宽度小于所述第二分体段的宽度，所述第二分体段与所述第一分体段相连的一端为宽度朝向靠近于所述第一分体段的方向逐渐变小的渐变段。
[0014] 在其中一个实施例中，所述齿部的形状为三
角形、方形或半圆形；相邻所述齿部之间的间隔S为0.12mm～0.18mm，所述齿部的高度h为0.4mm～0.8mm，所述齿部的宽度a为0.4mm～1.2mm。
[0015] 一种毫米波AAU系统，包括所述的低通滤波器，还包括用于发射中频信号的发射端、本振模块、混合器、功率放大器、信号检测模块及毫米波AIP天线模块；所述发射端和所述本振模块均与所述混合器的输入端相连，所述混合器的输出端与所述功率放大器的输入端相连，所述功率放大器的输出端与所述首端微带线相连，所述毫米波AIP天线模块的输入口与所述末端微带线相连；所述耦合器枝节的其中一端与所述信号检测模块电性连接，所述耦合器枝节的另一端通过匹配负载接地设置。
[0016] 上述的毫米波AAU系统，接入到毫米波AIP(Antenna in package，封装天线)天线模块的输入口后，一方面，能实现毫米波AIP天线模块的输入口信号的驻波检测、功率检测、DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)功能、以及谐波和带外杂散抑制，另一方面，由于高低阻抗微带线低通滤波结构的多个微带线呈折叠状，这样高低阻抗微带线低通滤波结构为小型化设计，最大程度地降低了器件尺寸，占用空间小，便于平面电路互连设计的同时还能实现小型化设计。
[0017] 一种通信装置，包括所述的低通滤波器。
[0018] 上述的通信装置，接入到毫米波AIP(Antenna in package，封装天线)天线模块的输入口后，一方面，能实现毫米波AIP天线模块的输入口信号的驻波检测、功率检测、DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)功能、以及谐波和带外杂散抑制，另一方面，由于高低阻抗微带线低通滤波结构的多个微带线呈折叠状，这样高低阻抗微带线低通滤波结构为小型化设计，最大程度地降低了器件尺寸，占用空间小，便于平面电路互连设计的同时还能实现小型化设计。
附图说明
[0019] 图1为本发明一实施例所述的低通滤波器的结构示意图；
[0020] 图2为本发明另一实施例所述的低通滤波器的结构示意图；
[0021] 图3为本发明一实施例所述的毫米波AAU系统的结构示意图；
[0022] 图4是本发明一实施例中低通滤波器的插损、回波损耗和带外抑制电磁仿真曲线；
[0023] 图5是本发明一实施例低通滤波器中的耦合器枝节的耦合度和隔离度仿真曲线。
[0024] 附图标记：
[0025] 100、低通滤波器；110、高低阻抗微带线低通滤波结构；111、第一微带线；112、第二微带线；113、第三微带线；114、第四微带线；115、第五微带线；116、首端微带线；1161、第一斜边；117、末端微带线；1171、第二斜边；120、耦合器枝节；121、第一传输线；1211、齿部；122、第二传输线；1221、第一分体段；1222、第二分体段；1223、第三斜边；200、发射端；300、本振模块；400、混合器；500、功率放大器；600、信号检测模块；610、
数模转换模块；620、
数字信号处理模块；700、毫米波AIP天线模块；800、电路控
制模块。
具体实施方式
[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0028] 在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
[0029] 在一个实施例中，请参阅图1至图3，一种低通滤波器100，包括高低阻抗微带线低通滤波结构110及耦合器枝节120。所述高低阻抗微带线低通滤波结构110包括呈折叠状并依次电连接的多个微带线。多个所述微带线中的首端部位的首端微带线116用于与功率放大器500的输出端相连，多个所述微带线中的末端部位的末端微带线117用于与毫米波AIP天线模块700电性连接。所述耦合器枝节120包括依次电连接的多个传输线，所述耦合器枝节120与所述高低阻抗微带线低通滤波结构110之间间隔设置并相互耦合配合，所述耦合器枝节120与首端部位的首端微带线116、末端部位的末端微带线117配合形成定向耦合器，所述耦合器枝节120的其中一端用于与信号检测模块600电性连接，所述耦合器枝节120的另一端用于通过匹配负载接地设置。
[0030] 上述的低通滤波器100，接入到毫米波AIP(Antenna in package，封装天线)天线模块的输入口后，一方面，能实现毫米波AIP天线模块700的输入口信号的驻波检测、功率检测、DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)功能、以及谐波和带外杂散抑制，另一方面，由于高低阻抗微带线低通滤波结构110的多个微带线呈折叠状，这样高低阻抗微带线低通滤波结构110为小型化设计，最大程度地降低了器件尺寸，占用空间小，便于平面电路互连设计的同时还能实现小型化设计。
[0031] 进一步地，所述微带线包括第一微带线111、第二微带线112、第三微带线113、第四微带线114、第五微带线115、首端微带线116与末端微带线117。所述第一微带线111、所述第二微带线112、所述第三微带线113、所述第四微带线114及所述第五微带线115依次电性连接。所述第一微带线111与所述第二微带线112的设置方向相同，所述第四微带线114与所述第五微带线115的设置方向相同。所述第一微带线111与所述第四微带线114并列间隔设置，所述第二微带线112与所述第五微带线115并列间隔设置。所述第一微带线111通过所述首端微带线116与所述信号输入模块电性连接，所述第五微带线115通过所述末端微带线117与所述毫米波AIP天线模块700电性连接。其中，第一微带线111、第二微带线112、第三微带线113、第四微带线114及第五微带线115相当于一个五阶低通滤波器，能实现低于预设的截止
频率通过，对高于截止频率的信号起到抑制过滤作用。对于五阶低通滤波器而言，首端微带线116与末端微带线117均相当于起到电连接的作用，首端微带线116电连接到功率放大器500的输出端，将传输信号引入到五阶低通滤波器；末端微带线117电连接到毫米波AIP天线模块700的输入口，将干净、稳定、高
质量的传输信号输送给毫米波AIP天线模块700。当然，上述的高低阻抗微带线低通滤波结构110也不限于设计成五阶低通滤波器，还可以设计成其他阶的低通滤波器。
[0032] 请再参阅图1或图2，高低阻抗微带线低通滤波结构110的折叠方式具体可以是：所述第一微带线111的设置方向分别与所述首端微带线116的设置方向、所述末端微带线117的设置方向相互垂直，所述第一微带线111的设置方向与所述第三微带线113的设置方向相互垂直，所述第一微带线111的设置方向与所述第四微带线114的设置方向相互平行。如此，一方面能保证高低阻抗微带线低通滤波结构110本
申请的性能，另一方面能实现器件小型化设计，减小体积尺寸与占用空间。
[0033] 作为一个可选的方案，第一微带线111的设置方向分别与首端微带线116的设置方向、末端微带线117的设置方向之间的夹角例如在60度～120度的范围内。
[0034] 作为一个可选的方案，第一微带线111的设置方向与第三微带线113的设置方向的夹角例如为0度～30度的范围内。
[0035] 在一个实施例中，所述首端微带线116的长度L6与所述末端微带线117的长度L7相同。所述首端微带线116的宽度W6与所述末端微带线117的宽度W7相同。
[0036] 在一个实施例中，将经过所述第三微带线113的中心点并垂直于所述第三微带线113的直线定义为对称轴P，所述高低阻抗微带线低通滤波结构110关于所述对称轴P轴对称设置。
[0037] 在一个实施例中，所述第一微带线111的长度L1为3.4mm～4.2mm，宽度W1为2mm～2.8mm；所述第二微带线112的长度L2为2.5mm～3.3mm，宽度W2为0.1mm～0.3mm；所述第三微带线113的长度L3为6.4mm～7.2mm，宽度W3为2mm～2.8mm；所述第四微带线114长度L4为
2.5mm～3.3mm，宽度W4为0.1mm～0.3mm；所述第五微带线115的长度L5为3.4mm～4.2mm，宽度W5为2mm～2.8mm；所述首端微带线116的长度L6为1.5mm～2.5mm，宽度W6为0.9mm～
1.3mm；所述末端微带线117的长度L7为1.5mm～2.5mm，宽度W7为0.9mm～1.3mm。
[0038] 具体而言，首端微带线116、末端微带线117例如均为50Ω阻抗微带线。
[0039] 具体而言，所述第一微带线111的长度L1为3.8mm，宽度W1为2.4mm；所述第二微带线112的长度L2为2.9mm，宽度W2为0.2mm；所述第三微带线113的长度L3为6.8mm，宽度W3为2.4mm；所述第四微带线114长度L4为2.9mm，宽度W4为0.2mm；所述第五微带线115的长度L5为3.8mm，宽度W5为2.4mm；所述首端微带线116的长度L6为2mm，宽度W6为1.1mm；所述末端微带线117的长度L7为2mm，宽度W7为1.1mm。
[0040] 在一个实施例中，请参阅图1及图2，所述首端微带线116与所述第一微带线111相连的一端为宽度朝向靠近于所述第一微带线111的方向逐渐变小的渐缩段。具体而言，首端微带线116与所述第一微带线111相连的一端的侧部设有第一斜边1161。如此，能实现首端微带线116上的信号较好地馈电传输到第一微带线111上。
[0041] 此外，同样地，所述末端微带线117与所述第五微带线115相连的一端为宽度朝向靠近于所述第五微带线115的方向逐渐变小的渐缩段。具体而言，末端微带线117与所述第五微带线115相连的一端的侧部设有第二斜边1171。如此，能实现第五微带线115上的信号较好地馈电传输到末端微带线117上。
[0042] 在一个实施例中，所述耦合器枝节120包括第一传输线121与两个第二传输线122。所述第一传输线121与所述高低阻抗微带线低通滤波结构110间隔设置，所述第一传输线
121面向所述高低阻抗微带线低通滤波结构110的一侧设有间隔的若干个齿部1211。两个所述第二传输线122分别与所述第一传输线121的两端相连。如此，在第一传输线121的若干个齿部1211的作用下，可有效降低微带耦合传输线奇耦模相速度的差异，较大程度地提升定向耦合器的方向性。
[0043] 具体而言，第一传输线121与第三微带线113并列间隔设置。如此，在低通滤波器100需要同时具有功率检测功能与驻波检测功能时，有利于实现首端微带线116的形状尺寸与末端微带线117的形状尺寸相同。当然，作为一个可选的方案，第一传输线121可以与末端微带线117并列间隔设置，此时为了实现低通滤波器100同时具有功率检测功能与驻波检测功能时，末端微带线117的长度通常大于首端微带线116的长度，这样整体的尺寸相对于第一传输线121与第三微带线113并列间隔设置的方案而言更大。
[0044] 在一个实施例中，所述第二传输线122包括第一分体段1221与第二分体段1222。所述第一分体段1221的一端与所述第一传输线121相连，所述第一分体段1221的另一端与所述第二分体段1222相连，所述第一分体段1221的宽度小于所述第二分体段1222的宽度，所述第二分体段1222与所述第一分体段1221相连的一端为宽度朝向靠近于所述第一分体段1221的方向逐渐变小的渐变段。具体而言，第二分体段1222与所述第一分体段1221相连的一端的侧部设有第三斜边1223。如此，一方面，第一分体段1221能匹配于第二分体段1222的阻抗，另一方面，第一分体段1221上的传输信号能较为顺畅地传输到第二分体段1222上。
[0045] 在一个实施例中，所述齿部1211的形状为三角形、方形或半圆形。
[0046] 在一个实施例中，相邻所述齿部1211之间的间隔S为0.12mm～0.18mm，所述齿部1211的高度h为0.4mm～0.8mm，所述齿部1211的宽度a为0.4mm～1.2mm。
[0047] 具体而言，相邻所述齿部1211之间的间隔S为0.15mm，所述齿部1211的高度h为0.6mm，所述齿部1211的宽度a为0.8mm。
[0048] 在一个实施例中，请参阅图1至图3，一种毫米波AAU系统，包括上述任一实施例所述的低通滤波器100，还包括用于发射中频信号的发射端200、本振模块300、混合器400、功率放大器500、信号检测模块600及毫米波AIP天线模块700。所述发射端200和所述本振模块300均与所述混合器400的输入端相连，所述混合器400的输出端与所述功率放大器500的输入端相连，所述功率放大器500的输出端与所述首端微带线116相连，所述毫米波AIP天线模块700的输入口与所述末端微带线117相连。所述耦合器枝节120的其中一端与所述信号检测模块600电性连接，所述耦合器枝节120的另一端通过匹配负载接地设置。
[0049] 上述的毫米波AAU系统，接入到毫米波AIP(Antenna in package，封装天线)天线模块的输入口后，一方面，能实现毫米波AIP天线模块700的输入口信号的驻波检测、功率检测、DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)功能、以及谐波和带外杂散抑制，另一方面，由于高低阻抗微带线低通滤波结构110的多个微带线呈折叠状，这样高低阻抗微带线低通滤波结构110为小型化设计，最大程度地降低了器件尺寸，占用空间小，便于平面电路互连设计的同时还能实现小型化设计。此外，上述实施例的低通滤波器100起到信号谐波和杂散抑制、功率检测、驻波检测及DPD功能，能为后端毫米波AIP模块提供干净、稳定、高质量的
输入信号。
[0050] 进一步地，信号检测模块600包括数模转换模块610与数字
信号处理模块620。所述耦合器枝节120的其中一端与数模转换处理模块相连，数模转换处理模块与数字信号处理模块620相连。
[0051] 进一步地，所述毫米波AAU系统还包括电路
控制模块800。所述耦合器枝节120通过所述电路控制模块800与所述数模转换处理模块相连。
[0052] 当需要调整到功率检测状态时，电路控制模块800切换到第一工作状态，用于控制靠近于首端微带线116的第二传输线122与数模转换处理模块相连，另一个第二传输线122则连接例如50Ω的
电阻后接地设置，此时，靠近于首端微带线116的第二传输线122与首端微带线116相互耦合，首端微带线116不仅将传输信号通过五阶低通滤波器滤波后传送给毫米波AIP天线模块700，首端微带线116还将传输信号耦合传输给靠近于首端微带线116的第二传输线122，靠近于首端微带线116的第二传输线122接着将传输信号发送给信号检测模块600，信号检测模块600相应能实现功率检测的功能。此时，由于另一个第二传输线122通过连接例如50Ω的匹配电阻后接地设置，如此能匹配掉该第二传输线122的阻抗，避免该闲置的第二传输线122对其它三个端口产生干扰影响。
[0053] 当需要调整到驻波检测状态时，电路控制模块800切换到第二工作状态，用于控制靠近于末端微带线117的第二传输线122与数模转换处理模块相连，另一个第二传输线122则连接例如50Ω的电阻后接地设置，此时，靠近于末端微带线117的第二传输线122与首端微带线116相互耦合，末端微带线117能将毫米波AIP天线模块700的驻波
信号传输给靠近于末端微带线117的第二传输线122，靠近于末端微带线117的第二传输线122接着将驻波信号发送给信号检测模块600，信号检测模块600相应能实现驻波检测的功能。同样地，由于另一个第二传输线122通过连接例如50Ω的电阻后接地设置，能匹配掉该第二传输线122的阻抗，避免该闲置的第二传输线122对其它三个端口产生干扰影响。
[0054] 在一个实施例中，一种通信装置，包括上述任一实施例所述的低通滤波器100。
[0055] 上述的通信装置，接入到毫米波AIP(Antenna in package，封装天线)天线模块的输入口后，一方面，能实现毫米波AIP天线模块700的输入口信号的驻波检测、功率检测、DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)功能、以及谐波和带外杂散抑制，另一方面，由于高低阻抗微带线低通滤波结构110的多个微带线呈折叠状，这样高低阻抗微带线低通滤波结构110为小型化设计，最大程度地降低了器件尺寸，占用空间小，便于平面电路互连设计的同时还能实现小型化设计。
[0056] 请参阅图4及图5，图4是本实施例中低通滤波器100的插损、回波损耗和带外抑制电磁仿真曲线。从图4中可以看出，对于信号的频点为3.6GHz时，插损约为0.25dB，二次谐波抑制大于19dB，满足设计预期。图5是本实施例低通滤波器100中的耦合器枝节120的耦合度和隔离度仿真曲线。从图5可以看出，在800MHz带宽(2.8GHz-3.6GHz)内插损约1.4dB，方向性大于23dB(方向性＝隔离度-耦合度)，满足设计预期。
[0057] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本
说明书记载的范围。
[0058] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
