CN109786912A

CN109786912A - 双频系统及其相关的分频器

Info

Publication number: CN109786912A
Application number: CN201711085934.XA
Authority: CN
Inventors: 叶明豪
Original assignee: Shenzhen South Silicon Valley Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen South Silicon Valley Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明为一种分频器，其具有第一端点、第二端点与第三端点。分频器包括：一第一滤波器与一第二滤波器。第一滤波器连接于一第一端点与一第三端点之间，使得该第一端点与该第三端点之间传递一第一频段的信号。第二滤波器连接于该第二端点与该第三端点之间，使得该第二端点与该第三端点之间传递一第二频段的信号。再者，该第一滤波器为一第一带阻滤波器用以阻止该第二频段的信号。

Description

双频系统及其相关的分频器

技术领域

本发明涉及一种微波系统与元件，且特别涉及一种双频系统及其相关的分频器。

背景技术

在无线网络中，双频系统(dual-band system)能够利用二种不同的标准频率(standard frequency)来传输信号。举例来说，在WiFi双频系统(dual-band WiFi system)中，双频路由器(dual-band router)可支援2.4G频段以及5G频段的信号。其中，2.4G即为2.4GHz，且5G即为5GHz。

请参照图1，其所示出的为现有双频系统示意图。双频集成电路(dual-band IC)10上具有端点a(terminal a)与端点b(terminal b)。再者，第一频段天线12连接至端点a，第二频段天线14连接至端点b。

因此，端点a与第一频段天线12之间为第一频段的信号路径(signal path)，用以传递第一频段的信号。端点b与第二频段天线14之间为第二频段的信号路径，用以传递第二频段的信号。

举例来说，在WiFi双频系统中端点a为2.4G端点，端点b为5G端点。第一频段天线为2.4G天线(2.4G antenna)，第二频段天线为5G天线(5G antenna)。

基本上，图1所示的双频系统需要两支独立的天线12、14，成本较高。再者，两个频段的信号会通过天线辐射相互干扰。

请参照图2，其所示出的为现有另一双频系统示意图。双频集成电路(dual-bandIC)20上具有端点a、端点b与控制端c。主动式开关(active switch)22具有一端点t1、一端点t2、一端点t3与一控制端ctrl。主动式开关22的端点t1连接至端点a、端点t2连接至端点b、端点t3连接至一双频天线(dual band antenna)24。另外，双频集成电路20的控制端c连接至主动式开关22的控制端ctrl。

以WiFi双频系统为例，端点a为2.4G端点，端点b为5G端点。双频天线为2.4G/5G天线(2.4G/5G antenna)。

在图2所示双频系统中，双频集成电路20利用控制端c上的控制信号来选择主动式开关22中的两个信号路径(signal path)其中之一。

明显地，双频集成电路20需要多一个控制脚位(pin)来提供控制信号用以操作主动式开关22，而第一频段的信号路径与第二频段的信号路径无法同时使用，需要作时间分配，降低使用效率。另外，主动式开关22需要额外的耗电，且主动式开关22的成本很高。

发明内容

本发明为一种分频器，具有一第一端点、一第二端点与一第三端点，该分频器包括：一第一滤波器，连接于该第一端点与该第三端点之间，使得该第一端点与该第三端点之间传递一第一频段的信号；以及一第二滤波器，连接于该第二端点与该第三端点之间，使得该第二端点与该第三端点之间传递一第二频段的信号；其中，该第一滤波器为一第一带阻滤波器用以阻止该第二频段的信号。

本发明为一种双频系统，包括：一双频集成电路，具有一第一端点与一第二端点；一分频器具有一第三端点、一第四端点与一第五端点，其中该分频器包括：一第一滤波器，连接于该第三端点与该第五端点之间，使得该第三端点与该第五端点之间传递一第一频段的信号；以及一第二滤波器，连接于该第四端点与该第五端点之间，使得该第四端点与该第五端点之间传递一第二频段的信号；一第一匹配电路，连接于该第一端点与该第三端点之间；一第二匹配电路，连接于该第二端点与该第四端点之间；一双频天线，连接于该第五端点；其中，该第一滤波器为一第一带阻滤波器用以阻止该第二频段的信号。

为了对本发明的上述及其他方面有优选的了解，下文特举实施例，并配合说明书附图详细说明如下：

附图说明

图1为现有双频系统示意图。

图2为现有另一双频系统示意图。

图3为本发明双频系统的第一实施例。

图4A为本发明双频系统中分频器的第一个范例。

图4B为本发明双频系统中分频器的第二个范例。

图5为第一实施例双频系统中第二个范例分频器的详细电路图。

图6为本发明双频系统的第二实施例。

图7为第二实施例双频系统中第二个范例的分频器、第一匹配电路与第二匹配电路的详细电路图。

附图标记说明：

10、20、30：双频集成电路

12、14、24、34：天线

22：主动式开关

32：分频器

36、38、46、48、56、58：滤波器

62、64：匹配电路

具体实施方式

请参照图3，其所示出的为本发明双频系统的第一实施例。双频集成电路(dual-band IC)30上具有一端点a与端点b。分频器(diplexer)32具有一端点t1、一端点t2、与一端点t3。分频器32的端点t1连接至端点a、端点t2连接至端点b、端点t3连接至一双频天线(dual band antenna)34。

分频器32包括一第一滤波器36与一第二滤波器38。第一滤波器36连接于端点t1与端点t3之间，第二滤波器38连接于端点t2与端点t3之间。因此，端点a与双频天线34之间为第一频段的信号路径；端点b与双频天线34之间为第二频段的信号路径。再者，以下介绍分频器32中的各种滤波器组合。

如图4A所示，其为本发明双频系统中分频器的第一个范例。分频器32中的第一滤波器为一低通滤波器(low pass filter)46，分频器32中的第二滤波器为一高通滤波器(high pass filter)48。其中，低通滤波器36连接于端点t1与端点t3之间，高通滤波器38连接于端点t2与端点t3之间。

举例来说，在WiFi双频系统中端点a为2.4G端点，端点b为5G端点。双频天线为2.4G/5G天线。低通滤波器36的截止频率(cut-off frequency)介于2.4G至5G之间，高通滤波器38的截止频率介于2.4G至5G之间。

因此，在分频器32中，2.4G频段的信号可通过低通滤波器46，且5G频段的信号无法通过低通滤波器46。另外，5G频段的信号可通过高通滤波器48，且2.4G频段的信号无法通过高通滤波器48。换句话说，端点a与双频天线34之间为2.4G频段的信号路径；端点b与双频天线34之间为5G频段的信号路径。

请参照图4B，其所示出的为本发明双频系统中分频器的第二个范例。分频器32中的第一滤波器为第一带阻滤波器(band rejection filter)56，分频器32中的第二滤波器为第二带阻滤波器58。其中，第一带阻滤波器56连接于端点t1与端点t3之间，第二带阻滤波器58连接于端点t2与端点t3之间。另外，第一带阻滤波器56的带阻频率(band stopfrequency)在第二频段，用来阻止第二频段的信号。而第二带阻滤波器58的带阻频率在第一频段，用来阻止第一频段的信号。

举例来说，在WiFi双频系统中端点a为2.4G端点，端点b为5G端点。双频天线为2.4G/5G天线(2.4G/5G antenna)。在分频器32中，2.4G频段的信号会被第二带阻滤波器58所阻止，而5G频段的信号会被第一带阻滤波器56所阻止。

换句话说，端点a与双频天线34之间为2.4G频段的信号路径；端点b与双频天线34之间为5G频段的信号路径。

当然，除了以上二种分频器的范例之外，在此领域的技术人员也可以组合上述的各种滤波器来形成其他分频器。

例如，在第三个范例的分频器32中，第一滤波器为带阻滤波器，用以阻止5G频段的信号，让2.4G频段的信号通过。而第二滤波器为高通滤波器，用以让5G频段的信号通过，并且让2.4G频段的信号无法通过。

或者，在第四个范例的分频器32中，第一滤波器为低通滤波器，用以让2.4G频段的信号通过，并且让5G频段的信号无法通过。而第二滤波器为带阻滤波器，用以阻止2.4G频段的信号，让5G频段的信号通过。

请参照图5，其所示出的为第一实施例双频系统中第二个范例分频器的详细电路图。分频器32中第一带阻滤波器56包括一电感器La与电容器Ca，而第二带阻滤波器58包括并联的电感器Lb与电容器Cb。

根据本发明的实施例，电感器La与电容器Ca所组成的第一带阻滤波器56中，其带阻频率约在4GHz～6GHz之间，可以阻止5G频段的信号而无法阻止2.4G频段的信号。因此，可选择电感值介于1nH与10nH之间的电感器La，搭配电容值介于0.1pF与2pF之间的电容器Ca来实现第一带阻滤波器56。

另外，由于电感器La皆具有寄生电容器，因此第一带阻滤波器56也可以仅利用一个电感器La来实现。举例来说，选择电感值为5.6nH电感器La，其具有0.2pF的寄生电容值(parasitic capacitance)，所以第一带阻滤波器56的带阻频率约为5G。因此，第一带阻滤波器56仅利用一个电感器La即可实现。

另外，在第二带阻滤波器58中，选择电感值介于1nH与10nH之间的电感器Lb，且选择电容值介于0.1pF与5pF之间的电容器Cb，使得第二带阻滤波器58的带阻频率约在2.2GHz～2.6GHz之间，可以阻止2.4G频段的信号而无法阻止5G频段的信号。

请参照图6，其所示出的为本发明双频系统的第二实施例。其中，第一实施例中各种范例的分频器32皆可运用在第二实施例，此处不再赘述。

相较于第一实施例，第二实施例的端点a与端点t1之间增加一第一匹配电路62；端点b与端点t2之间增加一第二匹配电路64。另外，当第一匹配电路62以及第二匹配电路64皆为导线(conducting wire)时，第二实施例的双频系统即相同于第一实施例的双频系统。

请参照图7，其所示出的为第二实施例双频系统中第二个范例的分频器、第一匹配电路与第二匹配电路的详细电路图。其中，第二个范例的分频器相同于图5，此处不再赘述。

第一匹配电路62包括：一电感器Lc连接于接地端与端点t1之间；以及一电容器Cc连接于端点a与该端点t1之间。其中，电感器Lc的电感值约为9.1nF，电容器Cc的电容值约为1pF。

另外，第二匹配电路64包括：一电感器Ld连接于该端点b与端点t2之间；以及一电容器Cd连接于端点b与接地端之间。其中，电感器Ld的电感值约为1nH，电容器Cc的电容值约为0.2pF。

再者，本发明并不限定于第一匹配电路62与第二匹配电路64的结构。在此领域的技术人员，可以根据本发明第二实施例所公开的双频系统，另外设计其他结构的第一匹配电路62与第二匹配电路64用以实现本发明。

由以上的说明可知，本发明的优点在于提出一种双频系统及其相关的分频器。在分频器中，可利用至少一带阻滤波器来组合成分频器，并且带阻滤波器由简单的电子元件组成，具有低成本的优势。

综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种分频器，具有一第一端点、一第二端点与一第三端点，该分频器包括：

一第一滤波器，连接于该第一端点与该第三端点之间，使得该第一端点与该第三端点之间传递一第一频段的信号；以及

一第二滤波器，连接于该第二端点与该第三端点之间，使得该第二端点与该第三端点之间传递一第二频段的信号；

其中，该第一滤波器为一第一带阻滤波器用以阻止该第二频段的信号。

2.如权利要求1所述的分频器，其中该第二频段大于该第一频段，且该第一带阻滤波器包括一第一电感器连接于该第一端点与该第三端点之间以及一第一电容器连接于该第一端点与该第三端点之间。

3.如权利要求2所述的分频器，其中该第一带阻滤波器的一第一带阻频率在该第二频段。

4.如权利要求3所述的分频器，其中该第一电感器的电感值介于1nH与10nH之间，且第一电容器的电容值介于0.1pF与2pF之间。

5.如权利要求4所述的分频器，该第一电容器为该第一电感器的寄生电容器。

6.如权利要求2所述的分频器，该第二滤波器为一第二带阻滤波器用以阻止该第一频段的信号。

7.如权利要求6所述的分频器，其中该第二带阻滤波器包括一第二电感器连接于该第二端点与该第三端点之间，以及一第二电容器连接于该第二端点与该第三端点之间。

8.如权利要求7所述的分频器，其中该第二带阻滤波器的一第二带阻频率在该第一频段。

9.如权利要求8所述的分频器，其中该第二电感器的电感值介于1nH与10nH之间，且该第二电容器的电容值介于0.1pF与5pF之间。

10.一种双频系统，包括：

一双频集成电路，具有一第一端点与一第二端点；

一分频器具有一第三端点、一第四端点与一第五端点，其中该分频器包括：一第一滤波器，连接于该第三端点与该第五端点之间，使得该第三端点与该第五端点之间传递一第一频段的信号；以及一第二滤波器，连接于该第四端点与该第五端点之间，使得该第四端点与该第五端点之间传递一第二频段的信号；

一第一匹配电路，连接于该第一端点与该第三端点之间；

一第二匹配电路，连接于该第二端点与该第四端点之间；

一双频天线，连接于该第五端点；

11.如权利要求10所述的双频系统，其中该第二频段大于该第一频段，且该第一带阻滤波器包括一第一电感器连接于该第三端点与该第五端点之间以及一第一电容器连接于该第三端点与该第五端点之间。

12.如权利要求11所述的双频系统，其中该第一带阻滤波器的一第一带阻频率在该第二频段。

13.如权利要求12所述的双频系统，其中该第一电感器的电感值介于1nH与10nH之间，且该第一电容器的电容值介于0.1pF与2pF之间。

14.如权利要求13所述的双频系统，该第一电容器为该第一电感器的寄生电容器。

15.如权利要求11所述的双频系统，该第二滤波器为一第二带阻滤波器用以阻止该第一频段的信号。

16.如权利要求15所述的双频系统，其中该第二带阻滤波器包括：一第二电感器连接于该第四端点与该第五端点之间，以及一第二电容器连接于该第四端点与该第五端点之间。

17.如权利要求16所述的双频系统，其中该第二带阻滤波器的一第二带阻频率在该第一频段。

18.如权利要求17所述的双频系统，其中该第二电感器的电感值介于1nH与10nH之间，且该第二电容器的电容值介于0.1pF与5pF之间。

19.如权利要求10所述的双频系统，其中该第一匹配电路为一第一导线，且该第二匹配电路为一第二导线。