CN103856271A - 可调式谐波滤除装置 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种可调式谐波滤除装置，主要包括一第一连接端口、一第二连接端口、一谐波滤除单元及一调整单元，其中第一连接端口及第二连接端口之间存在一被动网路，且谐波滤除单元连接被动网路。谐波滤除单元包括一第一电感及一第一电容，而调整单元与谐波滤除单元的第一电感相邻，并可与第一电感产生电磁感应，借此以改变谐波滤除单元所能滤除的谐波的频段，可有效降低信号在第一连接端口及第二连接端口之间传输的过程中所造成的损失。

Description

可调式谐波滤除装置

技术领域

本发明有关于一种可调式谐波滤除装置，可调整滤除的谐波的频段，以降低信号在传输的过程中所造成的干扰。

背景技术

请参阅图1，为公知射频发射装置的方块示意图。射频发射装置10用以发射射频信号，主要包括多个放大单元111/113、多个输入端口131/151、多个输出端口133/153及多个被动网路121/123，其中被动网路121/123分别位于各个输入端口131/151与相对应的输出端口133/153之间，且各个放大单元111/113则位于相对应的被动网路121/123上。

第一被动网路121包括一第一输入被动网路1211及一第二输入被动网路1213，其中第一输入端口131通过第一输入被动网路1211及第一输出被动网路1213连接第一输出端口133。第一输入被动网路1211及第一输出被动网路1213之间设置一第一放大单元111，并以第一放大单元111放大由第一输入端口131输入的第一射频信号141，而后再将经过放大的第一射频信号141传送至第一输出端口133。第一输入被动网路1211及第一输出被动网路1213设置有多个电容及电感，并可选择适当的电容及电感的搭配，使得第一输入被动网路1211及第一输出被动网路1213的阻抗符合预期，例如可使得第一输入被动网路1211上的阻抗相对应于第一射频信号141的频段为低阻抗。

第二被动网路1231包括一第二输入被动网路1231及一第二输出被动网路1233，其中第二输入端口151通过第二输入被动网路1231及第二输出被动网路1233连接第二输出端口153。第二输入被动网路1231及第二输出被动网路1233之间设置一第二放大单元113，使得由第二输入端口151输入的第二射频信号143会通过第二放大单元113，并以第二放大单元113放大由第二输入端口151输入的第二射频信号143，而后再将经过放大的第二射频信号143传送至第二输出端口153。第二输入被动网路1231及第二输出被动网路1233设置有多个电容及电感，并可选择适当的电容及电感的搭配，使得第二输入被动网路1231及第二输出被动网路1233的阻抗符合预期，例如使得第二输入被动网路1231上的阻抗相对应于第二射频信号143的频段为低阻抗。

第一输入被动网路1211及第二输入被动网路1231分别对不同频段的射频信号有较低的阻抗，因此在实际应用时可依据射频信号的频率选择由不同的输入被动网路1211/1231进行传送，以提高射频信号的传送效率，例如以第一输入被动网路1211作为第一射频信号141的输入被动网路，而以第二输入被动网路1231作为第二射频信号143的输入被动网路，其中第一射频信号141的频段与第二射频信号143的频段不同。

通过上述射频发射装置10的设置，虽然可以在单一模块上提供多个独立频段的射频传收。并且针对射频信号141/143设计被动网路使得信号的传输效率达到最高，并降低射频信号在传输过程中所造成的谐波干扰。然而当发射的射频信号包括更多不同的频段时，无线发射装置10内的被动网路及放大单元的数量势必要随的增加，如此一来将会增加无线发射装置10的尺寸及设置成本。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种可调式谐波滤除装置，主要通过电磁感应、回授(feed-back)、前馈(feed-forward)及/或数位辅助等方式，调整可调式谐波滤除装置所能滤除的谐波的频段，以降低信号在传输的过程中所造成的损失。

本发明的又一目的，在于提供一种可调式谐波滤除装置，其中谐波滤除装置包括一谐波滤除单元及一调整单元。谐波滤除单元上的第一电感与调整单元上的第二电感相邻，且第一电感与第二电感之间可产生电磁感应，借此以调整谐波滤除单元所能滤除的谐波的频段。

本发明的又一目的，在于提供一种可调式谐波滤除装置，可应用及设置在射频传输器上，其中可调式谐波滤除装置的一端连接放大单元，而另一端则连接天线单元，并可依据由放大单元传送至天线单元的信号的频段，调整可调式谐波滤除单元所滤除的谐波的频段，以提高信号由放大单元传送至天线单元的过程中所产生的损失。

本发明的又一目的，在于提供一种射频传输器，其中放大单元的输出端连接可调式谐波滤除装置，而输入端则连接功率耦合装置。功率耦合装置包括多个匹配网路，且各个匹配网路通过至少一电阻进行连接，使得各个匹配网路可共用彼此的电容及/或电感，借此将可有效降低射频传输器及功率耦合装置的尺寸及制作成本。

为达到上述目的，本发明提供一种可调式谐波滤除装置，包括：一第一连接端口；一第二连接端口，其中第一连接端口及第二连接端口之间存在一被动网路；一谐波滤除单元，连接被动网路，并包括至少一第一电容及至少一第一电感，其中第一电感串联第一电容；及一调整单元，与谐波滤除单元的第一电感相邻，并与第一电感产生电磁感应，以改变谐波滤除单元所滤除的谐波的频段。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中调整单元包括一第二电感，且第二电感与谐波滤除单元的第一电感相邻，并与第一电感产生电磁感应。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中调整单元还包括至少一可变电容及至少一电阻，且可变电容及电阻电性连接第二电感。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中调整单元还包括一带通滤波单元及一可变延迟单元，且第二电感通过带通滤波单元及可变延迟单元电性连接第一连接端口。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中第一连接端口电性连接一放大单元，而第二连接端口则电性连接一天线单元。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中放大单元经由被动网路将一射频信号传送至天线单元。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中调整单元包括一可变电容及一电阻，且可变电容及电阻电性连接第二电感，并依据射频信号的频段调整可变电容的电容值，以改变谐波滤除单元所滤除的谐波的频率。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中调整单元还包括一带通滤波单元及一可变延迟单元，且第二电感通过带通滤波单元及可变延迟单元电性连接第一连接端口，并依据射频信号的频段调整可变延迟单元的延迟相位。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，还包括一功率耦合装置，其中功率耦合装置包括多个匹配网路，且各个匹配网路包括至少一电容及至少一电感。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中各个匹配网路通过至少一电阻彼此连接。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中谐波滤除单元还包括至少一电感或至少一电容，且电感或电容设置于第一连接端口及第二连接端口之间的被动网路上。

在本发明可调式谐波滤除装置一实施例中，其中谐波滤除单元的至少一个端点连接第一连接端口与第二连接端口之间的被动网路。

附图说明

图1为公知射频发射装置的方块示意图；

图2为本发明可调式谐波滤除装置一实施例的构造示意图；

图3为本发明可调式谐波滤除装置又一实施例的构造示意图；

图4为本发明可调式谐波滤除装置又一实施例的构造示意图；

图5为本发明可调式谐波滤除装置又一实施例的构造示意图；及

图6为本发明具有可调式谐波滤除装置的射频传输器一实施例的构造示意图。

其中，附图标记：

10    射频发射装置        111   第一放大单元

113   第二放大单元        121   第一被动网路

1211  第一输入被动网路    1213  第一输出被动网路

123   第二被动网路        1231  第二输入被动网路

1231  第二输出被动网路    131   第一输入端口

133   第一输出端口        141   第一射频信号

143   第二射频信号        151   第二输入端口

153   第二输出端口

20    可调式谐波滤除装置  200   可调式谐波滤除装置

211   第一连接端口        213   第二连接端口

22    被动网路            23    谐波滤除单元

230   谐波滤除单          231   第一电容

233   第一电感            235   电感

237   电容                24    放大单元

25    调整单元             251   第二电感

26    天线单元             27    平衡不平衡器

30    可调式谐波滤除装置   35    调整单元

351   第二电感             353   可变电容

355   电阻                 37    平衡不平衡器

40    可调式谐波滤除装置   45    调整单元

451   第二电感             453   带通滤波单元

455   可变延迟单元         47    平衡不平衡器

50    射频传输器           51    功率耦合装置

511   第一匹配网路         5111  第一输入端口

513   第二匹配网路         5131  第二输入端口

519   第n匹配网路          5191  第n输入端口

具体实施方式

请参阅图2，为本发明可调式谐波滤除装置一实施例的构造示意图。如图所示，本发明实施例所述的可调式谐波滤除装置20包括一第一连接端口211、一第二连接端口213、一谐波滤除单元23及一调整单元25，其中第一连接端口211与第二连接端口213之间存在一被动网路22，在使用时可由第一连接端口211输入信号(如射频信号)，而被输入的信号将会经由被动网路22传送至第二连接端口213。

谐波滤除单元23连接被动网路22，例如谐波滤除单元23的至少一个端点连接被动网路22。谐波滤除单元23包括至少一第一电容231、至少一第一电感233，其中第一电容231串联第一电感233。

在本发明一实施例中，串联的第一电容231及第一电感233的一端电性连接被动网路22，例如串联的第一电容231及第一电感233的一端连接被动网路22，而另一端则接地。为了说明时的便利性，图2上绘制的谐波滤除单元23仅包括一个第一电容231及一个第一电感233的串联，然而在实际应用时第一电容231及第一电感233的数量亦可为多个。此外在图2中的第一电感233是通过第一电容231连接被动网路22，但在实际应用时亦可使得第一电容231通过第一电感233连接被动网路22。

调整单元25与第一电感233相邻，且不与第一电感233直流耦合。在本发明实施例中，调整单元25内可包括一第二电感251，其中第二电感251与第一电感233相邻，使得两者之间可产生电磁感应。

当第一电感233与第二电感251之间产生电磁感应时，将会改变谐波滤除单元23原本滤除的谐波的频段，例如第一电感233及第二电感251可形成一平衡不平衡器27。因此在实际应用时，可通过改变谐波滤除单元23的共振频率、调整单元25的共振频率及/或平衡不平衡器27的偶合系数，来调整谐波滤除单元23所能滤除的谐波的频段和抑制强度。

在本发明一实施例中，可依据第一连接端口211输入的射频信号的频段，调整第一电感233及第二电感251之间电磁感应的强弱，使得被动网路22的阻抗相对于欲传送的射频信号的频段为低阻抗，借此以降低传输的射频信号的损失。

在实际应用时可通过主动或被动的电路，来调整第一电感233与第二电感251之间电磁感应的强弱，其中主动的方式可为改变通过第二电感251的电流，而被动的方式则是改变调整单元25的阻抗及/或第二电感251的电感值。为了说明时的便利性，本发明会在后续的实施例中详细说明主动或被动的调整方式。

在本发明一实施例中，可进一步将可调式谐波滤除装置20应用在射频传输器内，例如第一连接端口211可连接一放大单元24，而第二连接端口213则连接一天线单元26，如图2的虚线构造，其中放大单元24可经由被动网路22将经过放大的射频信号传送至天线单元26。当然上述放大单元24及天线单元26的设置仅为本发明其中一实施方式，并不为本发明的限制。

在本发明另一实施例中，请配合参阅图3所示，谐波滤除单元230包括至少一第一电容231、至少一第一电感233、至少一电感235及/或至少一电容237，其中电感235及/或电容237设置在被动网路22上，例如电感235串联电容237，且串联的电感235及电容237的两端分别电性连接第一连接端口211及第二连接端口213。此外第一电容231串联第一电感233，且串联的第一电容231及第一电感233的一端连接第一连接端口211及第二连接端口213之间的被动网路22。

在实际应用时可通过谐波滤除单元230内第一电容231、第一电感233、电感235及/或电容237的搭配，使得谐波滤除单元230可滤除特定频段的谐波。此外亦可进一步通过调整单元25调整谐波滤除单元230所能滤除的谐波的频段。

请参阅图4，为本发明可调式谐波滤除装置又一实施例的构造示意图。如图所示，本发明实施例所述的可调式谐波滤除装置30包括一第一连接端口211、一第二连接端口213、一谐波滤除单元23及一调整单元35，其中第一连接端口211与第二连接端口213之间存在一被动网路22，在使用时可由第一连接端口211输入信号(如射频信号)，被输入的信号将会经由被动网路22传送至第二连接端口213。

谐波滤除单元23连接被动网路22，例如谐波滤除单元23的至少一个端点连接被动网路22。谐波滤除单元23包括至少一第一电容231、至少一第一电感233，其中第一电容231串联第一电感233。在本发明一实施例中，串联的第一电容231及第一电感233的一端电性连接被动网路22，而另一端则接地。

调整单元35与第一电感233相邻，且不与第一电感233直流耦合。在本发明实施例中，调整单元35是通过被动的方式调整谐波滤除单元23，其中调整单元35包括至少一第二电感351、至少一可变电容353及/或至少一电阻355，且可变电容353/或电阻355电性连接第二电感351。第二电感351与第一电感233相邻，且两者之间可产生电磁感应。

当射频信号由第一连接端口211输入时，第一电感233上会有交流信号产生，使得相邻的第二电感351及第一电感233之间产生电磁感应，例如第一电感233及第二电感351可形成一平衡不平衡器37。在本发明一实施例中，可依据射频信号的频段调整可变电容353的电容值及/或第一电感233与第二电感351(平衡不平衡器37)之间的耦合系数，以改变调整单元35的共振频率，使得谐波滤除单元23可滤除特定频段的谐波，例如使得谐波滤除单元23对第一连接端口211输入的谐波信号的频段为低阻抗。

请参阅图5，为本发明可调式谐波滤除装置又一实施例的构造示意图。如图所示，本发明实施例所述的可调式谐波滤除装置40包括一第一连接端口211、一第二连接端口213、一谐波滤除单元23及一调整单元45，其中第一连接端口211与第二连接端口213之间存在一被动网路22，在使用时可由第一连接端口211输入信号(如射频信号)，而被输入的信号将会经由被动网路22传送至第二连接端口213。

谐波滤除单元23连接被动网路22，例如谐波滤除单元23的至少一个端点连接被动网路22。谐波滤除单元23包括至少一第一电容231、至少一第一电感233，其中第一电容231串联第一电感233。在本发明一实施例中，串联的第一电容231及第一电感233的一端电性连接被动网路22，而另一端则接地。

调整单元45与第一电感233相邻，且不与第一电感233直流耦合。在本发明实施例中，调整单元45包括至少一第二电感451、一带通滤波单元453及/或一可变延迟单元455，其中第二电感451通过可变延迟单元455及/或带通滤波单元453电性连接第一连接端口211及被动网路22，且第二电感451与第一电感233相邻，使得两者之间可产生电磁感应，例如第一电感233及第二电感451可形成一平衡不平衡器47。

当射频信号由第一连接端口211输入时，第一电感233及第二电感451上皆会有交流信号通过，并使得第二电感451与第一电感233之间产生电磁感应。在本发明一实施例中，可依据射频信号的频段改变带通滤波单元453所滤出的谐波信号，同时调整可变延迟单元455的延迟相位，例如调整进入第二电感451的谐波信号的相位，使得谐波信号在第一电感233与第二电感451所形成的平衡不平衡器47上通过电磁感应互相抵销，借此以调整谐波滤除单元23所滤除的谐波的频段，例如使得谐波滤除单元23对第一连接端口211输入的射频信号的频段为低阻抗。

请参阅图6，为本发明具有可调式谐波滤除装置的射频传输器一实施例的构造示意图。如图所示，本发明实施例所述的射频传输器50包括一可调式谐波滤除装置20、一放大单元24及一功率耦合装置(power combiner)51，其中放大单元24的一端连接功率耦合装置51，而另一端则连接可调式谐波滤除装置20，而被传送的信号则经由功率耦合装置51输入放大单元24，并以放大单元24放大输入的信号，而后再将经过放大的信号传送至可调式谐波滤除装置20。

可调式谐波滤除装置20包括一第一连接端口211、一第二连接端口213、一谐波滤除单元23及一调整单元25，其中第一连接端口211连接放大单元24，而第二连接端口213则可连接一天线单元26，在本发明实施例中，天线单元26的设置并非绝对必要。

第一连接端口211与第二连接端口213之间存在一被动网路22，在使用时可由第一连接端口211输入信号(如射频信号)，被输入的信号将会经由被动网路22传送至第二连接端口213。谐波滤除单元23连接被动网路22，例如谐波滤除单元23的至少一个端点连接被动网路22。在本发明实施例中，谐波滤除单元23包括至少一第一电容231及至少一第一电感233，其中第一电容231串联第一电感233，且串联的第一电容231及第一电感233的其中一端连接被动网路22。

调整单元25与第一电感233相邻，且不与第一电感233直流耦合。在实际应用时可通过改变相邻的第一电感233与第一电感251之间电磁感应的强弱，来调整谐波滤除单元23及可调式谐波滤除装置20所能滤除的谐波的频段。

为了说明时的便利性，在本发明实施例中主要是以可调式谐波滤除装置20进行说明，然而在实际应用时，亦可以将第3、4及5图所示的可调式谐波滤除装置200/30/40应用在本发明实施例所述的射频传输器50内，例如取代可调式谐波滤除装置20的设置位置，同样可以调整滤除的谐波的频段。

功率耦合装置51包括多个匹配网路511/513/519，其中各个匹配网路511/513/519可包括至少一电感及/或至少一电容，并可通过至少一电阻连接各个匹配网路511/513/519，使得各个匹配网路511/513/519可共用彼此的电感及/或电容，借此将可有效缩减功率耦合装置51的设置面积。

在本发明一实施例中，匹配网路包括一第一匹配网路511、一第二匹配网路513、…及一第n匹配网路519，其中第一匹配网路511通过第一电阻R1连接第二匹配网路513，并通过第二电阻R2连接第n匹配网路519，而第二匹配网路513则通过第三电阻R3连接第n匹配网路519。

通过各个匹配网路511/513/519共用彼此的电感及/或电容，可使得各个匹配网路511/513/519的输入端口5111/5131/5191分别对不同频段的信号具有相近的阻抗。例如第一匹配网路511的第一输入端口5111对第一频段的信号的阻抗为第一阻抗；第二匹配网路531的第二输入端口5311对第二频段的信号的阻抗为第二阻抗；第n匹配网路519的第n输入端口5191对第n频段的信号的阻抗为第n阻抗，其中第一阻抗、第二阻抗及第三阻抗约略相同。

在实际应用时可依据欲传送的信号的频段，选择由适当的匹配网路511/513/519的输入端口5111/5131/5191输入信号，使得功率耦合装置51对欲传送的信号的阻抗符合预期，同样可降低信号由输入端口5111/5131/5191输入时所产生的损失。例如第一频段的信号由第一输入端口5111输入，第二频段的信号由第二输入端口5131输入，而第n频段的信号则由第n输入端口5191输入，其中第一频段、第二频段及第n频段的范围皆不同，例如第一频段、第二频段及第三频段可为倍数关系。

在本发明一实施例中，各个匹配网路511/513/519上的电容及/或电感可以串联的方式设置，其中各个匹配网路511/513/519的串联的电容及/或电感分别位于各个输入端口5111/5131/5191与放大单元24之间。在本发明另一实施例中，各个匹配网路511/513/519的部分的电容及/或电感以串联的方式设置，而其他电容及/或电感的一端则连接串联的电容及/或电感，而另一端则连接接地端。在实际应用时亦可调整电容及/或电感的设置位置，使得各个匹配网路511/513/519的阻抗符合预期。

通过将多个匹配网路511/513/519整合成一个功率耦合装置51，不仅可缩减功率耦合装置51的设置面积，亦可达到共用放大单元24的目的，例如本发明实施例的射频传输器50可仅设置一个放大单元24，而不用如公知技术需要设置多个放大单元(111/113)，借此可进一步缩减射频传输器50的尺寸及设置成本。

本发明所述的可调式谐波滤除装置20/200/30/40可为一具有调整功能的带阻滤波器(notch filter)，并可用以滤除一倍、二倍、三倍或任意倍数的特定频率波段，借此将可进一步降低传输信号的干扰，并增进功率放大器的效率(Poweradded efficiency，PAE)。

本发明所述的连接指的是一个或多个物体或构件之间的直接连接或者是间接连接，例如可在一个或多个物体或构件之间存在一个或多个中间连接物。

说明书的系统中所描述的也许、必须及变化等字眼并非本发明的限制。说明书所使用的专业术语主要用以进行特定实施例的描述，并不为本发明的限制。说明书所使用的单数量词(如一个及该个)亦可为多个，除非在说明书的内容有明确的说明。例如说明书所提及的一个装置可包括有两个或两个以上的装置的结合，而说明书所提的一物质则可包括有多种物质的混合。

虽然已通过举例方式在图式中描述了本发明的具体实施方式，并在本文中对其作了详细的说明，但是本发明还允许有各种修改和替换形式。本发明的图式内容可为不等比例，图式及其详细的描述仅为特定型式的揭露，并不为本发明的限制，相反的，依据专利范围的精神和范围内进行修改、均等构件及其置换皆为本发明所涵盖的范围。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (12)

1.一种可调式谐波滤除装置，其特征在于，包括：

一第一连接端口；

一第二连接端口，其中该第一连接端口及该第二连接端口之间存在一被动网路；

一谐波滤除单元，连接该被动网路，并包括至少一第一电容及至少一第一电感，其中该第一电感串联该第一电容；及

一调整单元，与该谐波滤除单元的该第一电感相邻，并与该第一电感产生电磁感应，以改变该谐波滤除单元所滤除的谐波的频段。

2.如权利要求1所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该调整单元包括一第二电感，且该第二电感与该谐波滤除单元的该第一电感相邻，并与该第一电感产生电磁感应。

3.如权利要求2所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该调整单元还包括至少一可变电容及至少一电阻，且该可变电容及该电阻电性连接该第二电感。

4.如权利要求2所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该调整单元还包括一带通滤波单元及一可变延迟单元，且该第二电感通过该带通滤波单元及该可变延迟单元电性连接该第一连接端口。

5.如权利要求2所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该第一连接端口电性连接一放大单元，而该第二连接端口则电性连接一天线单元。

6.如权利要求5所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该放大单元经由该被动网路将一射频信号传送至该天线单元。

7.如权利要求6所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该调整单元包括一可变电容及一电阻，且该可变电容及该电阻电性连接该第二电感，并依据该射频信号的频段调整该可变电容的电容值，以改变该谐波滤除单元所滤除的谐波的频率。

8.如权利要求6所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该调整单元还包括一带通滤波单元及一可变延迟单元，且该第二电感通过该带通滤波单元及该可变延迟单元电性连接该第一连接端口，并依据该射频信号的频段调整该可变延迟单元的延迟相位。

9.如权利要求5所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，还包括一功率耦合装置，其中该功率耦合装置包括多个匹配网路，且该各个匹配网路包括至少一电容及至少一电感。

10.如权利要求9所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该各个匹配网路通过至少一电阻彼此连接。

11.如权利要求1所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，该谐波滤除单元还包括至少一电感或至少一电容，且该电感或该电容设置于该第一连接端口及该第二连接端口之间的该被动网路上。

12.如权利要求1所述的可调式谐波滤除装置，其特征在于，中该谐波滤除单元的至少一个端点连接该第一连接端口与该第二连接端口之间的被动网路。

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