CN101335506B - 带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带通滤波器，包括多个电感及多个电容。第一串电容的一端电连接至第一串电感的一端。第二串电容的一端电连接至第一串电容的另一端。第二串电感的一端电连接至第二串电容的另一端。第一支电容的一端电连接至第一串电感的一端，而其另一端电连接至接地。第二支电容的一端电连接至第二串电容的另一端，而其另一端电连接至接地。央电容的一端电连接至第一串电容的另一端，而其另一端电连接至接地。央电感的一端电连接至第一串电容的另一端，而其另一端电连接至接地。上述元件形成一原型电路。原型电路的多个元件中的至少两个之间交互作用产生至少一互容或至少一互感，其与原型电路构成一谐振电路来产生至少一传输零点，用以加速禁带衰减速率。

Description

带通滤波器

技术领域

本发明是有关于一种带通滤波器。

背景技术

随着科技的进步，手机、蓝牙(Bluetooth)、家用无线电话(CordlessPhone)、无线局域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)等无线通讯系统日益普及。无线通讯系统中多配置有带通滤波器，其最主要的功能是让通带(pass band)的讯号通过，并滤掉通带以外的其它干扰讯号。为了得到更好的滤波效果，可利用谐振电路(resonance circuit)来增加带通滤波器的传输零点(Transmission zero)，以增加禁带(forbidden band)(即通带以外的频带)的衰减速率。然而，这些谐振电路通常会连带使得通带的响应变差，并且增加线路布局所需的空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种带通滤波器，用以增加传输零点来加速禁带衰减速率。

本发明提供一种带通滤波器，其包括一第一串电感、一第一串电容、一第二串电容、一第二串电感、一第一支电容、一第二支电容、一央电容及一央电感。第一串电容的一端电连接至第一串电感的一端。第二串电容的一端电连接至第一串电容的另一端。第二串电感的一端电连接至第二串电容的另一端。第一支电容的一端电连接至第一串电感的一端，而其另一端电连接至接地。第二支电容的一端电连接至第二串电容的另一端，而其另一端电连接至接地。央电容的一端电连接至第一串电容的另一端，而其另一端电连接至接地。央电感的一端电连接至第一串电容的另一端，而其另一端电连接至接地。上述元件形成一原型电路，且上述元件的至少两个之间的交互作用产生至少一互容或至少一互感，其与原型电路构成一谐振电路来产生至少一传输零点。

基于上述，本发明是将带通滤波器的原型电路的元件间所产生的互容或互感所形成的交互电路，与原型电路构成一谐振电路，来产生一或多个传输零点，以加速禁带衰减速率。

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明的带通滤波器的原型电路。

图2绘示本发明的带通滤波器的原型电路及交互电路。

图3A及图3B分别绘示图2的互容Cm1-L及互容Cm1-R在不同散射参数下的比较。

图4A及图4B分别绘示图2的互容Cm2-L及互容Cm2-R在不同散射参数下的比较。

图5A及图5B分别绘示图2的互容Cm3-L及互容Cm3-R在不同散射参数下的比较。

图6A及图6B分别绘示图2的互容Cm4在不同散射参数下的比较。

图7A及图7B分别绘示图2的互容Cm5在不同散射参数下的比较。

图8A及图8B分别绘示图2的互容Lm在不同散射参数下的比较。

图9绘示本发明的一实施例的带通滤波器的立体布局。

图10绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图11绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图12绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图13A及图13B分别绘示图10及图12的带通滤波器的散射参数比较。

图14绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图15A及图15B分别绘示图10及图14的带通滤波器的散射参数比较。

图16绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图17A及图17B分别绘示图10及图16的带通滤波器的散射参数比较。

图18绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图19绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图20绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图21绘示图18至图20的带通滤波器的散射参数比较。

图22绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图23绘示图18及图22的带通滤波器的散射参数比较。

图24绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。

图25绘示图18、图22及图24的带通滤波器的散射参数比较。

【主要元件符号说明】

100、100A：带通滤波器

101：原型电路

102：交互电路

C11：第一串电容

C12：第二串电容

C21：第一支电容

C22：第二支电容

C3：央电感

E1、E2：平面电极

E2’：梳状平面电极

L11：第一串电感

L12：第二串电感

L3：央电感

M：导电图案

P1、P2：部分

V：导电孔道

具体实施方式

图1绘示本发明的带通滤波器的原型电路。请参考图1，带通滤波器100包括多个以特定关系电连接的被动元件。带通滤波器100包括一第一串电感L11、一第一串电容C11、一第二串电容C12及一第二串电感L12。第一串电容C11的一端电连接至第一串电感L11的一端，而第二串电容C12的一端电连接至第一串电容C11的另一端，且第二串电感L12的一端电连接至第二串电容C12的另一端。

此外，带通滤波器100更包括一第一支电容C21及一第二支电容C22。第一支电容C21的一端电连接至第一串电感L11的一端，而其另一端电连接至接地。第二支电容C22的一端电连接至第二串电容L11的另一端，而其另一端电连接至接地。另外，带通滤波器100还包括一央电容C3及一央电感L3。央电容C3的一端电连接至第一串电容C11的另一端，而其另一端电连接至接地，而央电感L3的一端电连接至第一串电容的另一端，而其另一端电连接至接地。

图2绘示本发明的带通滤波器的原型电路及交互电路。请参考图2，为了增加传输零点以加速禁带衰减速率，带通滤波器100A除了包括原型电路101以外，还包括一交互电路102。交互电路102包括产生自原型电路的这些元件间的互容或互感。此外，交互电路102可与原型电路构成一谐振电路来产生一或多个传输零点。

请再参考图2，互容Cm1-L可产生自第一串电感L11与第一串电容C11的平面电极E2之间的交互作用；互容Cm1-R可产生自第二串电感L12与第二串电容C12的平面电极E2之间的交互作用。互容Cm2-L可产生自第一串电感L11与第一串电容C11的平面电极E1之间的交互作用；互容Cm2-R可产生自第二串电感L12与第二串电容C12的平面电极E1之间的交互作用。

承上所述，互容Cm3-L产生自第一串电感L11与第二串电容C12之间的交互作用；互容Cm3-R产生自第二串电感L12与第一串电容C11之间的交互作用。互容Cm4可产生自第一串电容C11与第二串电容C12之间的交互作用。互容Cm5可产生自第一串电感L11与第二串电感L12之间的交互作用。互感Lm5可产生自第一串电感L11与第二串电感L12之间的交互作用。

可通过改变带通滤波器的立体布局来达成图2的交互电路102的这些互容Cm1～Cm5及互感Lm。

图3A及图3B分别绘示图2的互容Cm1-L及互容Cm1-R在不同散射参数下的比较。请参考图3A，互容Cm1-L及互容Cm1-R同时存在可提高输入讯号的响应强度。请参考图3B，互容Cm1-L及互容Cm1-R同时存在可产生两个传输零点，以减少输出讯号的噪声。

图4A及图4B分别绘示图2的互容Cm2-L及互容Cm2-R在不同散射参数下的比较。请参考图4A，互容Cm2-L及互容Cm2-R同时存在大致维持输入讯号的响应强度。请参考图4B，互容Cm2-L及互容Cm2-R同时存在可产生两个传输零点，以减少输出讯号的噪声。

图5A及图5B分别绘示图2的互容Cm3-L及互容Cm3-R在不同散射参数下的比较。请参考图5A，互容Cm3-L及互容Cm3-R同时存在大致维持输入讯号的响应强度。请参考图5B，互容Cm3-L及互容Cm3-R同时存在可产生两个传输零点，以减少输出讯号的噪声。

图6A及图6B分别绘示图2的互容Cm4在不同散射参数下的比较。请参考图6A，互容Cm4的存在稍微提高输入讯号的响应强度。请参考图6B，互容Cm4的存在可产生一个传输零点，以减少输出讯号的噪声。

图7A及图7B分别绘示图2的互容Cm5在不同散射参数下的比较。请参考图7A，互容Cm5的存在大致维持输入讯号的响应强度。请参考图7B，互容Cm4的存在可产生一个传输零点，以减少输出讯号的噪声。

图8A及图8B分别绘示图2的互容Lm在不同散射参数下的比较。请参考图8A，互容Lm的存在大致维持输入讯号的响应强度。请参考图8B，互容Lm的存在可产生一个传输零点，以减少输出讯号的噪声。

图9绘示本发明的一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图9，在本实施例中，来实现带通滤波器的立体布局包括多层导电图案M1～M4及多个导电通道V，其中这些导电通道V是用来连接这些导电图案M1～M4。以立体布局来实现的带通滤波器200包括一第一串电感L11、一第一串电容C11、一第二串电容C12、一第二串电感L12、一第一支电容C21、一第二支电容C22、一央电容C3及一央电感L3，其连接关系如图2所示。

图10绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图10，为了达成元件之间的互容和互感，将第一串电感L11及第二串电感L12从图9的不相邻改为图10的相邻，并与第一串电容C11及第二串电容C12相邻。为了达成互容Cm1(互容Cm1-L以及互容Cm1-R)，在本实施例中，第一串电感L11为一平面线圈，而第一串电容C11的另一平面电极E2与第一串电感L11相邻但不共面，这可使互容Cm1-L产生自第一串电感L11与第一串电容C11之间的交互作用。同样地，第二串电感L12为一平面线圈，而第二串电容C12的另一平面电极E2与第二串电感L11相邻但不共面，这可使互容Cm1-R产生自第二串电感L12与第二串电容C12之间的交互作用。

图11A及图11B分别绘示图9及图10的带通滤波器的散射参数比较。请参考图11A，图9及图10的带通滤波器(BPF-B2及BPF-B3)具有相似的输入讯号的响应强度。请参考图11B，图9的带通滤波器(BPF-B2)在5GHz以上及0.8GHz以下的频段的噪声抑制能力优于图10的带通滤波器(BPF-B3)。

图12绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图9及图12，在本实施例中，为了增加互容Cm1-L及互容Cm1-R，第一串电容C11的平面电极E2及第二串电容C12的平面电极E2可分别朝向第一串电感L11及第二串电感L12的下方来延伸，使得第一串电容C11的平面电极E2与第一串电感L11相间隔地重叠，并且第二串电容C12的平面电极E2与第一串电感L12相间隔地重叠。

请再参考图2及图10，为了达成互容Cm2(互容Cm2-L及互容Cm2-R)，在本实施例中，第一串电感L11为一平面线圈，而第一串电容C11的一平面电极E1与第一串电感L11相邻且实质上共面，这可使互容Cm2-L产生自第一串电感L11与第一串电容C11之间的交互作用。同样地，第二串电感L12为一平面线圈，而第二串电容C12的一平面电极E1与第二串电感L11相邻且实质上共面，这可使互容Cm2-R产生自第二串电感L12与第二串电容C12之间的交互作用。

图13A及图13B分别绘示图10及图12的带通滤波器的散射参数比较。请参考图13A及图13B，图10及图12的带通滤波器(BPF-B3及BPF-B4)具有相似的输入讯号及输出讯号的响应强度。

图14绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图14，在本实施例中，为了增加互容Cm2-L及互容Cm2-R，第一串电容C11或第二串电容C12具有一平面电极E3，其位于第一串电感及第二串电感之间，并与第一串电感L11及第二串电感L12相邻。因此，可通过平面电极E3来增加第一串电容C11与第一串电感L11相邻的面积，并增加第二串电容C12与第二串电感L12相邻的面积。

请再参考图2及图10，为了达成互容Cm3(互容Cm3-L及互容Cm3-R)，在本实施例中，第一串电感L11为一平面线圈，而第二串电容C12的一平面电极E2邻近第一串电感L11，这可使互容Cm3-L产生自第一串电感L11与第二串电容C12之间的交互作用。同样地，第二串电感L12为一平面线圈，而第一串电容C11的一平面电极E2邻近第二串电感L12，这可使互容Cm3-R产生自第二串电感L12与一串电容C11之间的交互作用。

图15A及图15B分别绘示图10及图14的带通滤波器的散射参数比较。请参考图15A，图10及图14的带通滤波器(BPF-B3及BPF-B5)具有相似的输入讯号的响应强度。请参考图15B，图14的带通滤波器(BPF-B5)具有三个传输零点，故其噪声抑制能力由于仅有一个传输零点的图10的带通滤波器(BPF-B3)。

图16绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图16，为了达成互容Cm4，在本实施例中，第一串电容C11与第二串电容C12分别具有一梳状平面电极E2’，而这些梳状平面电极E2’的梳状部分相间隔地交错。

请再参考图2及图10，为了达成互容Cm5及互感Lm，将第一串电感L11及第二串电感L12从图9的不相邻改为图10的相邻。在本实施例中，第一串电感L11与第二串电感L12为两相邻且实质上共面的平面线圈。

图17A及图17B分别绘示图10及图16的带通滤波器的散射参数比较。请参考图17A，图10及图16的带通滤波器(BPF-B3及BPF-B6)具有相似的输入讯号的响应强度。请参考图17B，图16的带通滤波器(BPF-B6)在1.4GHz以下的频段的噪声抑制能力优于图10的带通滤波器(BPF-B3)。

图18至图20所绘示的三个实施例的立体布局类似图14所绘示的实施例的立体布局。

图18绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图18，在本实施例中，为了增加传输零点，第一串电感L11及第二串电感L12为两平面线圈，而第一串电容C11的一平面电极E1的一部分P1位于第一串电感L11及第二串电感L12之间，且与第一串电感L11及第二串电感L12相邻。此外，第二串电容C12的一平面电极E2的一部分P2与第一串电容C11的平面电极E1的部分P1在水平投影面上完全重叠。

图19绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图19，相较于图18，在本实施例中，部分P1及部分P2的长度一起受到调整至稍长。

图20绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图20，相较于图18，在本实施例中，部分P1及部分P2的长度一起受到调整至更长。

图21绘示图18至图20的带通滤波器的散射参数比较。请参考图21，Line-18、Line-19及Line-20依序代表图18、图19及图20的带通滤波器的输出讯号的频率响应曲线。从图21可知，图18至图20的带通滤波器均具有至少两个传输零点来抑制噪声。

图22绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图22，相较于图18，在本实施例中，保留了第一串电容C11的平面电极E1的部分P1，但删除了第二串电容C12的一平面电极E2的一部分P2。

图23绘示图18及图22的带通滤波器的散射参数比较。请参考图23，Line-18及Line-22分别代表图18及图22的带通滤波器的输出讯号的频率响应曲线。

图24绘示本发明的另一实施例的带通滤波器的立体布局。请参考图2及图24，相较于图19，仅有部分P1的长度受到调整。换言之，部分P1及部分P2具有不同的长度，使得第二串电容C12的一平面电极E2的一部分P2与第一串电容C11的平面电极E1的部分P1在水平投影面上部份重叠。

图25绘示图18、图22及图24的带通滤波器的散射参数比较。请参考图25，Line-18、Line-22及Line-24依序代表图18、图22及图24的带通滤波器的输出讯号的频率响应曲线。

上述实施例均可采用各种不同介电材质来电性分隔所具有的导电图案，例如低温共烧陶瓷(LTCC)、有机材料(organic matetial)及液晶聚合物(LCP)等。此外，上述实施例可制作于单一独立元件，或可在制作线路板的过程中直接成形于线路板的某一区块，而线路板的其它区块则可形成其它线路。

综上所述，本发明可在不增加带通滤波器的尺寸及通带响应的前提下，将带通滤波器的原型电路的元件间所产生的互容或互感所形成的交互电路，其与原型电路构成一谐振电路来产生一或多个传输零点，以加速禁带衰减速率。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种带通滤波器，其特征在于，包括：

一第一串电感；

一第一串电容，其一端电连接至该第一串电感的一端；

一第二串电容，其一端电连接至该第一串电容的另一端；

一第二串电感，其一端电连接至该第二串电容的另一端；

一第一支电容，其一端电连接至该第一串电感的一端，而其另一端电连接至接地；

一第二支电容，其一端电连接至该第二串电容的该另一端，而其另一端电连接至接地；

一央电容，其一端电连接至该第一串电容的该另一端，而其另一端电连接至接地；以及

一央电感，其一端电连接至该第一串电容的该另一端，而其另一端电连接至接地，

其中上述元件形成一原型电路，且上述元件的至少两个之间的交互作用产生至少一互容或至少一互感，其与该原型电路构成一谐振电路来产生至少一传输零点。

2.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该互容产生自该第一串电感与该第一串电容之间的交互作用。

3.根据权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电感为一平面线圈，而该第一串电容的一平面电极与该第一串电感相邻但不共面。

4.根据权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电容的该平面电极与该第一串电感在水平投影面上部份重叠。

5.根据权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电感为一平面线圈，而该第一串电容的一平面电极与该第一串电感相邻且实质上共面且相邻。

6.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该互容产生自该第一串电感与该第二串电容之间的交互作用。

7.根据权利要求6所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电感为一平面线圈，而该第二串电容的一平面电极邻近该第一串电感。

8.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该互容产生自该第一串电容与该第二串电容之间的互容。

9.根据权利要求8所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电容与该第二串电容分别具有一梳状平面电极，而该些梳状平面电极的梳状部分相间隔地交错。

10.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该互容产生自该第一串电感与该第二串电感之间的交互作用。

11.根据权利要求10所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电感与该第二串电感为两相邻且实质上共面且相邻的平面线圈。

12.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该互感产生自该第一串电感与该第二串电感之间的交互作用。

13.根据权利要求12所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电感与该第二串电感为两相邻且实质上共面且相邻的平面线圈。

14.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电感及该第二串电感为两平面线圈，而该第一串电容的一平面电极的一部分位于该第一串电感及该第二串电感之间，且与该第一串电感及该第二串电感相邻。

15.根据权利要求14所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电容的该平面电极的该部分与该第一串电感及该第二串电感实质上共面。

16.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电感及该第二串电感为两平面线圈，而该第一串电容的一平面电极的一部分位于该第一串电感及该第二串电感之间，且与该第一串电感及该第二串电感相邻，并与该第一串电感及该第二串电感实质上共面，而该第二串电容的一平面电极的一部分与该第一串电容的该平面电极的该部分在水平投影面上部份重叠。

17.根据权利要求16所述的带通滤波器，其特征在于，该第一串电容的该平面电极的该部分与该第二串电容的该平面电极的该部分在水平投影面上完全重叠。

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