TWI420809B - 單端至平衡帶通濾波器 - Google Patents

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Description

單端至平衡帶通濾波器
本發明揭露一種單端至平衡帶通濾波器，尤指一種用來防止雜訊干擾的單端至平衡帶通濾波器。
請參閱第1圖，其圖示一種一般之平衡至非平衡轉換電路21。平衡至非平衡轉換電路21包含電容C1、C2、C3、C4、及微帶線22、23、24、25。微帶線22、23、24、25具有端點22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b。電容C1、C2、C3、C4皆電連接至一接地端G。平衡至非平衡轉換電路21另包含二個平衡端26及27、一非平衡端28、及一開路端29。平衡至非平衡轉換電路21用來將平衡端26及27輸入之一平衡訊號在非平衡端28轉換為一非平衡訊號。
第1圖所示之平衡至非平衡轉換電路21很容易受到由接地端G耦合之雜訊的影響而發生錯誤的運作，其中該雜訊主要包含共模訊號(Common-mode Signal)。
本發明係揭露一種可防止雜訊干擾之單端至平衡帶通濾波器。該單端至平衡帶通濾波器包含一第一級電路、一第二級電路、及一第三級電路。該第一級電路包含一第一電感及一第二電感。該第一電感之第一端係耦接於一單端埠(Single-ended Port)。該第二電感耦接於該第一電感。該第二級電路包含一第三電感及一第一電容。該第三電感與該第一電感及該第二電感之間各自具有一電感耦合。該第一電容耦接於該第三電感。該第三級電路包含一第四電感及一第二電容。該第四電感與該第三電感之間具有一電感耦合。該第二電容以並聯方式耦接於該第四電感。該第二級電路與該第三級電路皆未接地。
本發明係揭露一種單端至平衡帶通濾波器，用來避免被共模訊號帶來的雜訊所影響。該單端至平衡帶通濾波器所包含的部份級電路並未接地，因此雜訊沒有可直接影響該單端至平衡帶通濾波器的有效路徑。
請參閱第2圖，其為本發明之一第一實施例所揭露之一單端至平衡帶通濾波器100的示意圖。單端至平衡帶通濾波器100包含一第一級電路102、一第二級電路104、及一第三級電路106。
第一級電路102用來在一端點T1接收單端訊號。第一級電路102包含一第一電感L11與一第二電感L12、及一第一電容C11與一第二電容C12。第一電感L11之一第一端耦接於端點T1。第二電感L12之一第一端耦接於第一電感L11之一第二端。第一電容C11之一第一端耦接於第一電感L11之該第一端，且第一電容C11之一第二端接地。第二電容C12之一第一端耦接於第二電感L12之該第二端，且第二電容C12之一第二端接地。
第二級電路104包含一第三電感L2與一第三電容C2。第三電感L2並聯耦接於第三電容C2。第三電感L2與第一電感L11及第二電感L12之間各自具有一直接電感耦合(Direct Inductive Coupling)，並以電感耦合K11及K12的方式各自圖示於第2圖。電感耦合K11及K12各自用來將一訊號由第一電感L11及第二電感L12轉換至第三電感L2。
第三級電路106包含有一第四電感L3及一第二電容C3。第四電感L3並聯耦接於第二電容C3。第四電感L3與第三電感L2之間具有一電感耦合K2，以將一訊號由第二級電路104轉換至第三級電路106。
單端至平衡帶通濾波器100用來輸出一平衡訊號於一端點T31及一端點T32，其中端點T31位於第四電感L3之一第一端，且端點T32位於第四電感L3之一第二端。
第二級電路104與第三級電路106皆未接地。因此，當該單端訊號被第一級電路102所接收且被第二級電路104與第三級電路106所轉換之時，第二級電路104與第三級電路106皆隔絕於雜訊。再者，第二級電路104之一品質因子(Quality Factor)也會因其未接地而提昇，且第二級電路104之品質因子在單端至平衡帶通濾波器100整體的品質因子中佔有最重要的影響力；因此直接提昇第二級電路104之品質因子可大幅度的提升單端至平衡帶通濾波器100的整體品質因子。
在單端至平衡帶通濾波器100中亦具有非直接電感耦合(Indirect Inductive Coupling)。舉例來說，第一電感L11與第四電感L3之間具有一第一非直接電感耦合K31，且第二電感L12與第四電感L3之間具有一第二非直接電感耦合K32。非直接電感耦合K31與K32用來在單端至平衡帶通濾波器100之一通帶(Pass Band)周圍提供傳輸零點(Transmission Zero)，以在單端至平衡帶通濾波器100之差分模式(Differential Mode)中改進邊帶衰減(Side Band Attenuation)之現象，並削減共模訊號的訊號強度。
請參閱第3圖，其為本發明之一第二實施例所揭露之一單端至平衡帶通濾波器200的示意圖。單端至平衡帶通濾波器200包含一第一級電路202、一第二級電路204、及一第三級電路206。如第3圖所示，單端至平衡帶通濾波器100與200之間具有相同的元件與元件間耦合關係，故單端至平衡帶通濾波器200中與單端至平衡帶通濾波器100相同的元件及元件間耦合關係不再另行贅述。
第一級電路202包含有第一電感L11、第二電感L12、及一第一電容C1。第一電感L11之一第一端耦接於端點T1，以接收一單端訊號，且第一電感L11之第二端接地。第一電容C1之一第一端耦接於第一電感L11之該第一端。第二電感L12之一第一端耦接於第一電容C1之一第二端，且第二電感L12之一第二端接地。單端至平衡帶通濾波器100及200具有相同的非直接耦合及對應功效，故單端至平衡帶通濾波器200中與單端至平衡帶通濾波器100重複之非直接耦合不另在此贅述。
請參閱第4圖，其為第2圖及第3圖所示單端至平衡帶通濾波器100及200輸出之平衡訊號中帶有之一差分頻率響應R_diff及一共模頻率響應R_common的示意圖。如第4圖所示，該平衡訊號之傳輸零點與通帶落在2GHz至3GHz之間，其中共模頻率響應R_common的訊號強度相較於差分頻率響應R_diff之訊號強度係為可忽略的。第2圖及第3圖所示之非直接電感耦合K31及K32用來產生上述之傳輸零點，以改進差分模式中邊帶衰減之現象，並削減共模頻率響應R_common的訊號強度。因此，第2圖及第3圖所示之單端至平衡帶通濾波器100及200可有效防止共模訊號所帶來的雜訊干擾。
第5圖至第8圖圖示了本發明之部分實施例。第5圖與第6圖圖示了由第2圖所示單端至平衡帶通濾波器100改進產生的單端至平衡帶通濾波器110及120。第7圖與第8圖圖示了由第3圖所示單端至平衡帶通濾波器200改進產生的單端至平衡帶通濾波器210及220。
第5圖中，單端至平衡帶通濾波器110包含一第一級電路112、一第二級電路114、及一第三級電路116。第一級電路112、第二級電路114、及第三級電路116包含了第2圖中單端至平衡帶通濾波器100的所有元件、相同的元件耦合關係、及相同的直接/非直接電感耦合。除此以外，第三級電路116另外包含一第四電容C31及一第五電容C32。第四電容C31之一第一端耦接於第四電感L3之一第一端，且第四電容C31之一第二端耦接於端點T31。第五電容C32之一第一端耦接於第四電感L3之一第二端，且第五電容C32之一第二端耦接於端點T32。第四電容C31及第五電容C32必須在單端至平衡帶通濾波器110中形成阻抗匹配(Impedance Matching)，使得在端點T31及T32輸出的平衡訊號得以保持其平衡狀態。同理，在第6圖中，單端至平衡帶通濾波器120包含一第一級電路122、一第二級電路124、及一第三級電路126。第一級電路122、第二級電路124、及第三級電路126亦包含了單端至平衡帶通濾波器100中所有的元件、相同的元件耦合關係、及相同的直接/非直接電感耦合。第三級電路126另包含一第五電感L31及一第六電感L32。第五電感L31之一第一端耦接於第四電感L3之一第一端，且第五電感L31之一第二端耦接於端點T31。第六電感L32之一第一端耦接於第四電感L3之一第二端，且第六電感L32之一第二端耦接於端點T32。第五電感L31與第六電感L32亦須在單端至平衡帶通濾波器120中形成阻抗匹配。
在第7圖中，單端至平衡帶通濾波器210包含一第一級電路212、一第二級電路214、及一第三級電路216。第一級電路212、第二級電路214、及第三級電路216包含單端至平衡帶通濾波器200之所有元件、相同的元件耦合關係、及相同的直接/非直接電感耦合。第三級電路216另包含電感L31與L32，其中電感L31及L32的耦接方式與第6圖中所示之電感L31及L32相同，故不再另外贅述之。同理，單端至平衡帶通濾波器220包含一第一級電路222、一第二級電路224、及一第三級電路226。第一級電路222、第二級電路224、及第三級電路226包含單端至平衡帶通濾波器200的所有元件、相同的元件耦合關係、及相同的直接/非直接電感耦合。第三級電路226另包含電容C31及C32，且電容C31及C32的耦接方式與第5圖所示之電容C31及C32相同，因此不再重複贅述。
本發明揭露一種單端至平衡帶通濾波器，以防止雜訊干擾。該單端至平衡帶通濾波器之第一級電路係因接收單端訊號而接地，然而該單端至平衡帶通濾波器之第二級電路與第三級電路皆未接地，使得雜訊無法找到有效的路徑來影響該單端至平衡帶通濾波器，且帶有雜訊的共模訊號強度也會因此被削減。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、110、120、200、210、220．．．單端至平衡帶通濾波器
102、112、122、202、212、222．．．第一級電路
104、114、124、204、214、224．．．第二級電路
106、116、126、206、216、226．．．第三級電路
21．．．平衡至非平衡轉換電路
22、23、24、25．．．微帶線
22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、T1、T31、T32．．．端點
26、27．．．平衡端
28．．．非平衡端
29．．．開路端
C1、C2、C3、C4、C11、C12、C31、C32．．．電容
G．．．接地端
L11、L12、L2、L3、L31、L32．．．電感
K11、K12、K2．．．直接電感耦合
K31、K32．．．非直接電感耦合
R_diff．．．差分頻率響應
R_common．．．共模頻率響應
第1圖圖示一種一般之平衡至非平衡轉換電路。
第2圖為本發明之一第一實施例所揭露之一單端至平衡帶通濾波器的示意圖。
第3圖，其為本發明之一第二實施例所揭露之一單端至平衡帶通濾波器的示意圖。
第4圖為第2圖及第3圖所示單端至平衡帶通濾波器100及200輸出之平衡訊號中帶有之一差分頻率響應及一共模頻率響應的示意圖。
第5圖與第6圖圖示了由第2圖所示單端至平衡帶通濾波器改進產生的二種單端至平衡帶通濾波器。
第7圖與第8圖圖示了由第3圖所示單端至平衡帶通濾波器改進產生的二種單端至平衡帶通濾波器。
100．．．單端至平衡帶通濾波器
102．．．第一級電路
104．．．第二級電路
106．．．第三級電路
21．．．平衡至非平衡轉換電路
22、23、24、25．．．微帶線
C2、C3、C11、C12．．．電容
T1、T31、T32．．．端點
L11、L12、L2、L3．．．電感
K11、K12、K2．．．直接電感耦合
K31、K32．．．非直接電感耦合

Claims (15)

  1. 一種單端至平衡帶通濾波器(Single-to-balanced Band Pass Filter)，包含：一第一級電路，包含：一第一電感，其第一端係耦接於一單端埠(Single-ended Port)；及一第二電感，耦接於該第一電感；一第二級電路，包含：一第三電感，與該第一電感及該第二電感之間各自具有一電感耦合(Inductive Coupling)；及一第一電容，耦接於該第三電感；及一第三級電路，包含：一第四電感，與該第三電感之間具有一電感耦合；及一第二電容，以並聯方式耦接於該第四電感；其中該第二級電路與該第三級電路皆未接地。
  2. 如請求項1所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一級電路另包含：一第三電容，其一第一端耦接於該第一電感之該第一端，且該第三電容之一第二端係接地；及一第四電容，其一第一端係耦接於該第二電感，且該第四電容之一第二端係接地。
  3. 如請求項2所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第三電感之間所具有之該電感耦合、該第二電感與該第三電感之間所具有之該電感耦合、及該第三電感與該第四電感之間所具有之該電感耦合，係皆為直接電感耦合(Direct Inductive Coupling)。
  4. 如請求項2所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第四電感之間係具有一第一非直接電感耦合，且該第二電感與該第四電感之間係具有一第二非直接電感耦合。
  5. 如請求項1所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一級電路另包含：一第三電容，其一第一端係耦接於該第一電感之該第一端，且該第三電容之一第二端係耦接於該第二電感之一第一端；其中該第一電感之一第二端係接地，且該第二電感之一第二端係接地。
  6. 如請求項5所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第三電感之間之該電感耦合、該第二電感與該第三電感之間之該電感耦合、及該第三電感與該第四電感之間之該電感耦合，係皆為直接電感耦合。
  7. 如請求項5所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第四電感之間係具有一第一非直接電感耦合，且該第二電感與該第四電感之間係具有一第二非直接電感耦合。
  8. 如請求項1所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第三級電路另包含：一第三電容，其一第一端係耦接於該第四電感之一第一端；及一第四電容，其一第一端係耦接於該第四電感之一第二端。
  9. 如請求項8所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第三電感之間之該電感耦合、該第二電感與該第三電感之間之該電感耦合、及該第三電感與該第四電感之間之該電感耦合，係皆為直接電感耦合。
  10. 如請求項8所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第四電感之間係具有一第一非直接電感耦合，且該第二電感與該第四電感之間係具有一第二非直接電感耦合。
  11. 如請求項8所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第三電容與第四電容係以彼此之間形成阻抗相配(Impedance Matching)的方式設置。
  12. 如請求項1所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第三級電路另包含：一第五電感，其一第一端係耦接於該第四電感之一第一端；及一第六電感，其一第一端係耦接於該第四電感之一第二端。
  13. 如請求項12所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第三電感之間之該電感耦合、該第二電感與該第三電感之間之該電感耦合、及該第三電感與該第四電感之間之該電感耦合，係皆為直接電感耦合。
  14. 如請求項12所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第一電感與該第四電感之間係具有一第一非直接電感耦合，且該第二電感與該第四電感之間係具有一第二非直接電感耦合。
  15. 如請求項12所述之單端至平衡帶通濾波器，其中該第五電感與第六電感係以彼此之間形成阻抗相配的方式設置。
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