TW201011970A - Waveguide filter - Google Patents

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201011970 (二）本代表圖之元件符號簡單說明： 1、2〜分割體； _ ,3；-金屬片； V · 4 ' 4* 、5、5，〜金屬壁； 10、20〜介電體基板。 丑^案若魏學式時，賴耐能和發轉朗化學式： 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於高頻濾波器 波器。 特別有關於導波管濾 L无刖技術】 φ

Filtem12圖說明高頻帶通濾、波器Pass 以下簡稱BPF)的一個例子。 央>4=中，將矩形導波管在磁場面(簡稱Η面)的中 夹化著b號傳送方向切割為分 體Π0、120夹° 0、120’這兩塊分割 —F也稱金屬片130形成一 ^ 掷馬電場面（簡稱E面）導波管型BPF。 狀^個^面導波管型卿是以金屬4 i3G及導波管的形 m , 5的剖面長邊長）來決定其BPF特性。 此’例如要改變βρ 〇的令心頻率，就需要改變金屬片1 3〇 2 201011970 的形狀或是矩形導波管的剖面形狀。 對此特開2007-88545號公報（專利文獻υ揭露一種可 以電性調整中心頻率或頻帶寬的_，其目的是要擴大能 夠涵蓋的頻率帶域。 此BPF簡單地說就是將第12圖所示的金屬片置換為具 備共振器的3層基板，並在共振腔内實際安裝主動元件而 形成。此BPF自3層基板的外部經由該3層基板内層的線 ❿路圖案施加偏壓給主動元件，藉此調整中心頻率或帶域寬。 但是專利文獻1所揭露# BPF因為可以調整的頻率範 圍窄，不適合做動態的頻率調整，難以滿足實際裝置所要 求的特性。 【發明内容】 本發明的主題是提供一種導波管濾波器，即使不改變 金屬片或導波管形狀也能輕易改變其中心頻率。 • 根據本發明的實施例，本發明提供一種導波管濾波

器，具備介電體部，該介電體部位於導波管的電場面（E 面），且其中一邊的表面形成具有沿著信號傳送方向的切口 的導電圖案。 又上述介電體部最好-邊的表面形成具有沿著信號傳 送方向的切口的導㈣案，另外—邊的表面形成接地圖案。 又在上述導波管遽波器，彳以設置由上述介電體基板 的-邊表面的上述導電圖案領域穿過至上述接地圖案的導 電性複數個透過孔，藉由上述透過孔上述導電圖案與上述 3 201011970 • ^ 接地圖案短路。 又在上述導波管濾波器，可以設置由上述介電體基板 一邊表面的上述導電圖案領域穿過至上述介電體基板另一 邊表面的導電性複數個透過孔，另一邊表面上除了上述複 數個透過孔的露出領域及周圍領域外’其餘部份形成接地 圖案。在這個況下，露出的上述複數個透過孔可以分別透 過複數個開關元件與上述接地圖案連接。 根據本發明的其他實施例，本發明提供具備上述認一 種導波管濾波器的通信存取裝置。 本發明的導波管濾波器藉由改變裝置於導波管上的介 電體基板的導電圖案的切口寬度，不需變更金屬片或導波 管形狀（特別是剖面尺寸），就可以簡單地改變中心頻率。 【實施方式】 參照第1Α圖與第1Β圖，說明本發明實施例1的Ε面 導波管型BPF。 在第1A圖中’將矩形導波管在η面沿著信號傳送方向 切割為分割體1、2’這兩塊分割體1、2夾住如第1Β圖所 不具有複數窗的薄金屬片3形成高頻BPF。但是各分割體 i、2以介電體基板1〇、20替代對應Ε面的金屬壁’構成 導波管的一部分（導波管壁）。 參照第2A圖、第2B圖，說明介電體基板10。介電體 基板10具有介電體材料所形成的基板11。在介電體基板 10的導波管内表面形成了導電圖案12，該導電圖案12具 4 201011970 有沿著信號傳送方向寬度G，在包含導波管外表面的其他 部份全面形成導電圖案，並構成接地圖案13。換言之，介 電體基板10除去切口 S10的全部區域形成了與接地電極相 同電位的導電圖案。 在實施例1介電體基板20與介電體基板1 〇為相同的 構造’但也可以僅將E面導波管型BpF兩個側壁中的一個 置換為上述介電體基板。這適用於之後要說明的全部實施 例。 回到第1A圖，分割體卜2在介電體基板丨〇、2〇以外 的部份，也就是對應上下H面的金屬壁4、4， 、5、5，。 介電體基板10、20安装於上述這些金屬壁4、4，、5 5，， 並分別使其成為導通狀態。介電體基板1〇、2〇安裝於金屬 壁4 4 、5、5的方法並沒有特別地限定，能夠使用栓 塞、銲錫、導電性接著劑等各種方法。 第3A圖、第3B圖顯示適用於與第u的實施例相同 #的£面導波管型BPF的實施例2，且特別顯示與第2A圖、 第2B圖相同的介電趙基板的部份。因此與第U圖、第以 圖或第2B圖相㈣部份會使用相同的符號，在此省略詳細 說明。 實施例2的介電體其缸Μ， 媸基板10-1在切口 S10的兩側設有沿 著切口 S10並在信號傳送 持者一定間隔，貫穿基板 11的複數透過孔TH1。透過$ Tin山播 此内矣“ ^ 透過孔TH1由導電性材料構成。藉 此内表面的導電圖案12與 興外表面的接地圖案13在切口 S10 附近電性短路。 201011970 如上所述在實施例1或2任一者，内表面具有切口的 導電圖案’外表面具有接地圖案的介電體基板會在矩形導 波管的兩個側面（E面）的至少一邊與e面平行配置。 [實施例1、2的動作說明] 第4圖顯示導電圖案沒有缺口的BpF(曲線ci)、導電 圖案具有切口的BPF(曲線C2 :實施例1)、導電圖案具有 切口且内表面的導電圖案與外表面接地圖案以1個以上的 透過孔短路的BPF(曲線C3 :實施例2)，三個例子的頻率— 衰減特性。在此表示22GHz頻帶所模擬的8段（金屬片的窗 有8個）BPF的衰減特性。以上任一個例子皆使用鐵氟龍（註 冊商標）基板做為構成介電體基板的基板材料。 曲線C2如實施例丄所說明，將具有切口的導電圖案形 成於内表面的鐵氟龍（註冊商標）基板所構成的介電體基 板配置於對應E面的位置且平行E面，可以獲得與延長 導波管的長邊長（矩形導波管剖面的寬度方向尺寸μ :參 照第1A®)的相同效果’BPF时心頻率往低的方向偏移' 踝以如實施例2所說明，將導電圖案有切口的内 面與有接地圖案的外表面，以設於基板的透過孔沿著切 的複數個位置短路’與導波管兩们面互相靠近有相同 果，BPF的中心頻率往高的方向偏移。 第5圖顯示隨著導電圖案的切口寬度G變化，中心 率的變化模擬結果。如第5 圖所此了解的，當切口寬度 變窄，BPF的中心頻率舍& π T料會在低的方向偏移，相反地當切 寬度G的寬度變寬’中心頻率就會往高的方向偏移。 201011970 ，能夠獲得以下效果。 藉由變更安裝於導波管上 寬度G、用透過孔使切口 根據以上說明的實施例1、2 1·在E面導波管型BPF中， 的介電體基板之導電圖案的切口 附近領域的内表面導電圖案與外表面接地圖案短路，不需 要改變金屬片或導波管形狀、特别是剖面的尺寸，就可一 以改變BPF的中心頻率。 2.實施例卜_2的E面導波管型bpf基士处，七* &播 土 Drr籍由縮小内表面導 電圖案的切口寬度G，即使不提高容桩认播丄# ❹ 烏又 个促阿女裝於導波管的介電體 基板的基板介電係數、不加厚介電體基板的全體厚度，也 可以下降BPF的中心頻率。因此，相同的頻率帶域的BpF， 可以使用本發明使BPF達成小型化。 第6圖第7A圖〜第7C圖顯示適用於與第μ圖、第 3B圖的實施例相同的E面導波管型BpF的實施例3。且第 7A圖、第7C圖特別顯示與第3A圖、第3B圖相同的介電 體基板的部份。因此與第1A圖、第3A圖或第补圖相同的 β 部份會使用相同的符號，在此省略詳細說明。 實施例3的介電體基板10-2如第7Α圖〜第7C圖所 不，在切口 S10的兩侧，且沿著切口 S10在信號傳送方向 具有一疋間隔’設置了貫穿基板U的複數透過孔TH1。透 過孔TH1由導電性材料構成。另一方面，在介電體基板1〇一2 的外表面’對應於透過孔TH1的領域與其周圍的領域除去 接地圖案’使露出的透過孔TH1與接地圖案1 3成絕緣狀 態。基於此’各透過孔TH1與接地圖案13之間能夠以開關 元*件電性地切換開（連接）與關（遮斷）。 201011970 第8圖顯示切換開關元件的控制電路4〇的例子。本例 子的控制電路4G使用二極鍾41做為開關元件但當然部 限定於此’也可以使用例如電晶體等元件。本例子的控制 電路40的構成是直流電源的高電位端透過開關〇共同連 接至各個透過孔τιπ，同時各個透過孔THl連接著各個二 極體41的陰極，各個二極體41的陽極共同接地(或是接： 圖案13)。二極體對逆向偏壓有臨界電壓（如數伏特左右）， 直流電源V的電壓被設定於此臨界電壓。 參 根據這種控制電路40,當開啟開關42,二極體41全 ^都會變成開啟，透過孔Tfll也就是介電體基板内表 面的導電圖案12在切口 S10附近與接地電位短路。此狀態 與實施例2的狀態相同。 另一方面，當關閉開關42，二極體41全部都會變成 關閉，透過孔TH1也就是介電體基板1〇 —2内表面的導電圖 案12與接地電位遮斷。此狀態與實施例1的狀態相同。 如此一來，實施例3的E面導波管型BPF藉由開關元 籲 件的開啟與關閉’可以實現第4圖所說明的曲線C2與曲線 C3的2個衰減特性，也就是說可以切換中心頻率。 又做為實施例3的變形例1，矩形導波管的2個E面 分別設置介電體基板10-2、與介電體基板10-2相同架構 的介電體基板20-2的情況下’可以設置如下。如第9圖所 示’藉由具有切換電路50的共通的控制電路40’的控制， 可以使兩侧的介電體基板10-2、20-2的開關元件41開啟、 使介電體基板10_2、20-2其中一邊的開關元件41開啟、 8 201011970 或是使兩側的介電體基板10_2、2"的開關元件4i關閉。 如此一來中心頻率可以做3階段的切換。 又做為實施例3的變形例2,如第1G圖所示，可以使 介電體基板10-2、20-2個別的導體圖案上的切口 sl〇_2、 S20-2的寬度為互相不同# G2。此時，第9圖所說明 的介電體基板10-2、20-2共通的控制電路4〇，的切換電 路50可以做以下4種切換動作。 ❹ 1)開啟兩側的介電體基板1 〇-2、20-2的開關元件41， 2) 僅開啟介電體基板1〇-2、20-2 —邊的開關元件41， 3) 僅開啟介電體基板ι〇-2、2〇-2另一邊的開關元件 41 > 4) 關閉兩侧的介電體基板1〇-2、.2〇~2的開關元件41。 進行如上述1)〜4)的切換控制’ E面導波管型BPF的 中心頻率可以做4階段的切換。如此一來可以實現1 gHz以 上廣帶域的BPF。 _ 如上所述，實施例3的E面導波管型BPF可以變動中 心頻率，並且可以加大中心頻率的可變範圍。 第11圖顯示本發明的實施例4。在實施例4，介電體 基板並沒有取代矩形導波管的侧壁（E面），而是在一般的 矩形導波管的内壁（E面）設置平行於E面的介電禮基板 30。介電體基板30的結構是在第11圖中基板31的一面（導 波管的内表面）形成具有切口 S10的導電圖案32，但也可 以是實施例1〜3任一者的介電體基板結構。又在第11圖， 介電體基板30僅設置於一側的分割體’但也可以之前所述 201011970 設置於兩側的分割體。 以上說明了本發明實施例卜4，但本發明並不限於上 述實施例。本發明的詳細架構可以在請求項所記載的本發 明精神與範圍内，依該領域業者所能理解的做各種變更。 例如’準備複數種類的切口 S10寬度G各異的介電體基板 並做更換，可以達成第5圈所示能夠選擇中心頻率。再來 也可以將導波管的2個E面中其中一個換為實施例3的介 電體基板’ 2個E面中的另一個換為實施例j或實施例2 的介電體基板。 產業上的利用可能性 在釐米波帶的無線存取裝置中，為了除去不要的波， 在該尚頻輸出入部使用高頻BPF。高頻BpF要求廣帶域、 高衰減量、低損失。例如在23GHz頻帶的裝置，可能的使 用帶域橫跨2GHz。以目前為指的技術無法使用^種類的 BPF涵蓋，因此分割使用帶域，分開使用複數個配合使用 帶域的BPF來應對。又即使是相同的23GHz的裝置，也會 因為使用帶域不同的BPF其物理特性不同，也有複數種實 裝BPF的裝置存在。 對於此’使用本發明的E面導波管型bpF，可以用] 個種類的BPF涵蓋整個23GHz頻帶，裝置變為一種，在生 產方面或使用方面都有相當大的優點。 本發明主張以2008年6月23日所申請的日本出願特 願2008-1 62768為基礎的優先權，並揭露該案所揭露的全 10 201011970 部内容。 【圖式簡單說明】 第1A圖為本發明實施例1的e面導波管型BPF的立體 圖。 第1B圖為第1圖所示的e面導波管型BPF的構成要素 一部分的金屬片的立體圖。 _ 第2A圖為第1圖所示的E面導波管型BPF的構成要素 〇P刀的介電體基板由内側觀看圖。 第2B圖為沿著第2A圖A-A，線的剖面圓。 第3A圖為本發明實施例2的E面導波管型BPF的構成 要素一部分的介電體基板由内側觀看圖。 第3B圖為沿著第3A圖B_B’線的剖面圖。 第4圖為在22GHz帶域下所模擬的一般BPF與本發明 的E面導波管型BPF的衰減特性圖。 _人帛5圖為在本發明的£面導波管型卿中隨著設於 電體基板的導電圖案的切口寬度G變化，中心頻率 的變化圖。 第6圖為本發明實施例3的e面導波管型BPF的立體 圖。 第7A圖為本發明實施例3的β面導波管型BpF的構成 要素一部分的介電體基板由内侧觀看圖。 第7B圖為第7A圖的介電體基板由外側觀看圖。 第7C圖為沿著第7B圖C-C’線的剖面圖。 201011970 第8圖為在實施例3的E面導波管型bpf中，在複數 的透過孔與接地之間做開、關控制的控制電路的一個例子 的表不圖。 第9圖為適用於實施例3的變形例1的控制回路圖。 第10圖為實施例3的變形例2關於兩侧的介電體基板 的剖面圖。 第11圖為本發明實施例4的E面導波管型BPF由信號 傳送方向觀看圖。 第12圖為用來說明一般E面導波管型BPF的一個例子 的分解立體圖。 【主要元件符號說明】 1、2、110、120〜分割體； 3、 13 0〜金屬片； 4、 4， 、5、5，〜金屬壁； 10、20、30、1〇-1、1〇-2、20-2〜介電體基板； 11〜基板； 12、32〜導電圖案； 13〜接地圖案； S10〜切口； W1〜窗； TH1〜透過孔； 40、40，〜控制電路； 41〜二極體（開關元件）； 201011970 42〜開關； 5 0〜切換電路。

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Claims (1)

1. 201011970 七、申請專利範圍： 1. 一種導波管濾波器，包括： 介電體部’位於導波管的電場面（E面），其中一邊的 表面形成具有沿著信號傳送方向的切口的導電圖案。 2. 如申請專利範圍第1項所述之導波管濾波器，其中 上述介電體部另外一邊的表面形成接地圖案。 3. 如申請專利範圍第2項所述之導波管濾波器，上述 介電體部為介電體材料所形成的介電體基板。 4. 如申請專利範圍第3項所述之導波管濾波器，其中 鲁 設有透過孔’上述透過孔由上述介電體基板的一邊表面的 上述導電圖案穿過至上述接地圖案，藉由上述透過孔上述 導電圖案與上述接地圖案短路。 5. 如申請專利範圍第4項所述之導波管濾波器上述 透過孔沿著上述切口複數的設置。 6·如申請專利範圍第3項所述之導波管濾波器其中 設置複數個導電性透過孔，上述透過孔由上述介電體基板❹ 一邊表面的上述導電圖案領域穿過至另一邊表面，另一邊 表面上除了上述複數個透過孔的露出領域及周圍領域外， 其餘部份形成接地圖案，露出的上述複數個透過孔可以分 別透過複數個開關元件與上述接地圖案連接。 7. 如申請專利範圍第6項所述之導波管濾波器，更包 括種控制裝置，用以控制上述複數個開關元件的開與關。 8. 如申請專利範圍第卜7項任一項所述之導波管濾波 器’其中矩形導波管的兩個E面中的至少一個具備上述介 14 201011970 電體部。 9. 如申請專利範圍第3_7項任一項所述之導波管滤波 器，其中定為矩形導波管的E面的管壁由上述介電體基板 形成。 10. 如申請專利範圍第7項所述之導波管濾波器，其中 定為矩形導波管的兩個E面的管壁兩邊為上述介電體基板 構成，做為上述控制裝置，上述控制裝置將兩側的上述介 ❹電體基板的上述複數個開關元件關閉、將其中一邊的上述 介電體基板的上述複數個開關元件開啟、將兩側的上述介 電體基板的上述複數個開關元件開啟，使該導波管濾波器 的中心頻率可以做3階段的切換。 11. 如申請專利範圍第7項所述之導波管濾波器，其中 定為矩形導波管的兩個E面的管壁兩邊為上述介電體基板 構成的同時，使兩邊的上述介電體基板的上述切口寬度不 同，上述控制裝置分為4個階段來進行開啟或關閉控制： • 將兩侧的上述介電體基板的上述複數個開關元件關閉、僅 將一邊的上述介電體基板的上述複數個開關元件開啟、僅 將另一邊的上述介電體基板的上述複數個開關元件開啟、 將兩側的上述介電體基板的上述複數個開關元件開啟，使 該導波管濾、波器的中心頻率可以做4階段的切換。 12. —種通信存取裝置，具備如申請專利範圍第 項任一項所述之導波管濾波器。 15