TWI424612B - 寬頻帶耦合濾波器 - Google Patents

Description

寬頻帶耦合濾波器

本發明係指一種寬頻帶耦合濾波器，尤指一種可產生帶拒濾波效果的寬頻帶耦合濾波器。

濾波器是一種常見的電子元件，用來通過特定頻帶的訊號，並衰減此頻帶以外的訊號。一般而言，濾波器係由被動元件(如電阻、電容、電感)所組成，因而造成操作頻帶不易延伸，不利於寬頻帶操作的應用。

因此，本發明主要在於提供一種寬頻帶耦合濾波器。

本發明揭露一種寬頻帶耦合濾波器，包含有一基板，包含有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介於該第一層與該第三層之間；一第一訊號端，形成於該基板之該第一層中；一第二訊號端，形成於該基板之該第一層中；一第三訊號端，形成於該基板之該第三層中；一第四訊號端，形成於該基板之該第三層中；一接地板， 形成於該基板之該第二層中，並具有一孔洞；一第一塊狀傳輸線，形成於該基板之該第一層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該第一訊號端及該第二訊號端；一第二塊狀傳輸線，形成於該基板之該第三層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該第三訊號端及該第四訊號端，具有與該第一塊狀傳輸線相同之形狀；以及一連接單元，形成於該基板之該第三層中，用來連接該第三訊號端及該第四訊號端；其中，該第一訊號端用來接收一訊號，該第二訊號端用來輸出該訊號之一濾波結果。

請參考第1A圖至第1D圖，第1A圖為本發明實施例一寬頻帶耦合濾波器10之示意圖，第1B圖至第1D圖為寬頻帶耦合濾波器10之各層示意圖。寬頻帶耦合濾波器10援用了第098121177號中華民國專利申請案所揭露之功率分配器的部分結構，而產生新的功效，可做為智慧型天線的饋入網路，有很小的輸入損失(insertion loss)，並有可有效抑制雜訊。詳細來說，寬頻帶耦合濾波器10包含有一基板100、訊號端P1、P2、P3、P4、一接地板GND_PLT、塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2及一連接單元WR。基板100係三層印刷電路板，其上層(如第1B圖所示)印刷有訊號端P1、P2及塊狀傳輸線TML_B1，中層(如第1C圖所示)印刷有接地板GND_PLT，下層(如第1D圖所示)則印刷有訊號端P3、P4及塊狀傳輸線TML_B2。更進一步地，由第1A圖至第1D圖可知，接地板GND_PLT具有一孔洞 HL，而對應於孔洞HL的上、下方則為形狀相同之塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2，其中，塊狀傳輸線TML_B1于中層上的垂直投影位於孔洞HL的範圍內。此外，訊號端P1用來接收一訊號，訊號端P2則輸出其濾波結果，而訊號端P3及訊號端P4係透過連接單元WR相連。

由於塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2間未被接地板GND_PLT隔絕，使得兩者間會產生訊號耦合的作用。當連接單元WR將訊號端P3、P4連結後，對於訊號端P1至P2的傳輸路徑來說會是一個負載效應。因此，只要適當調整連接單元WR的長度、材質、組成元件等，可對訊號端P1至P2的傳輸路徑產生不同的影響。

舉例來說，若連接單元WR係由金屬導線所實現，則寬頻帶耦合濾波器10的頻率響應係如第2圖所示。在第2圖中，實線曲線表示在不同頻率下，由訊號端P1反射回訊號端P1的能量比例，而虛線曲線表示在不同頻率下，由訊號端P1傳輸(耦合)至訊號端P2的能量比例。由第2圖可知，訊號端P1至訊號端P2的輸入損失很小。

進一步地，若連接單元WR包含串聯的電容及電感，則可產生如第3圖所示之頻率響應。同樣的，第3圖中實線曲線表示在不同頻率下，由訊號端P1反射回訊號端P1的能量比例，而虛線曲線表示在不同頻率下，由訊號端P1傳輸(耦合)至訊號端P2的能量比例。當連接單元WR包含串聯的電容及電感時，所產生的負載效應類似一 個電容、電感串聯下地或是電容、電感並聯於傳輸路徑的共振模式。在此情形下，訊號端P1至訊號端P2的傳輸路徑上的特定頻率可以產生下地短路或是斷路的現象，即零點，使得其響應如濾波器般，可過濾傳輸路徑上的雜訊。

如第3圖所示，在4.1GHz至4.3GHz之間，寬頻帶耦合濾波器10具有-20dB的截止效果，而在其它頻帶，則有很小的輸入損失，此種帶拒濾波(Notch Filtering)特性特別適合做為智慧型天線的饋入網路。然而，需注意的是，第3圖所示之頻率響應僅為一例，設計者應根據系統需求，適當調整連接單元WR中連接線段的長度、材質等，或是調整電容、電感的大小等，以決定共振頻率。一般而言，連接線段越長，共振頻率越低。

除了調整連接單元WR之結構外，設計者亦可根據系統所需，調整塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2及接地板GND_PLT之孔洞的形狀等，以產生適當的共振頻率，關於形狀上的變化方式可參考第098121177號中華民國專利申請案。

綜上所述，本發明係利用第098121177號中華民國專利申請案所揭露之功率分配器的部分結構，增加連接單元，使之產生帶拒濾波的效果，特別適合做為智慧型天線的饋入網路。

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。

10‧‧‧寬頻帶耦合濾波器

100‧‧‧基板

P1、P2、P3、P4‧‧‧訊號端

GND_PLT‧‧‧接地板

TML_B1、TML_B2‧‧‧塊狀傳輸線

HL‧‧‧孔洞

第1A圖為本發明實施例一寬頻帶耦合濾波器之示意圖。

第1B圖至第1D圖為第1A圖之寬頻帶耦合濾波器之各層示意圖。

第2圖及第3圖為第1A圖之寬頻帶耦合濾波器之頻率響應示意圖。

10‧‧‧寬頻帶耦合濾波器

100‧‧‧基板

P1、P2、P3、P4‧‧‧訊號端

GND_PLT‧‧‧接地板

TML_B1、TML_B2‧‧‧塊狀傳輸線

HL‧‧‧孔洞

Claims (6)

1. 一種寬頻帶耦合濾波器，包含有：一基板，包含有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介於該第一層與該第三層之間；一第一訊號端，形成於該基板之該第一層中；一第二訊號端，形成於該基板之該第一層中；一第三訊號端，形成於該基板之該第三層中；一第四訊號端，形成於該基板之該第三層中；一接地板，形成於該基板之該第二層中，並具有一孔洞，其中該孔洞係八角形；一第一塊狀傳輸線，形成於該基板之該第一層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該第一訊號端及該第二訊號端；一第二塊狀傳輸線，形成於該基板之該第三層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該第三訊號端及該第四訊號端，具有與該第一塊狀傳輸線相同之形狀；以及一連接單元，形成於該基板之該第三層中，用來連接該第三訊號端及該第四訊號端；其中，該第一訊號端用來接收一訊號，該第二訊號端用來輸出該訊號之一濾波結果。
2. 如請求項1所述之寬頻帶耦合濾波器，其中該第一塊狀傳輸線於該基板之該第二層上的垂直投影於該孔洞的範圍內。
3. 如請求項1所述之寬頻帶耦合濾波器，其中該第一塊狀傳輸線投影於該基板之該第一層之形狀的寬度係呈窄至寬再至窄之變化。
4. 如請求項1所述之寬頻帶耦合濾波器，其中該連接單元相關於該第一訊號端至該第二訊號端之共振頻率。
5. 如請求項1所述之寬頻帶耦合濾波器，其中該連接單元係一導線。
6. 如請求項1所述之寬頻帶耦合濾波器，其中該連接單元包含有一電容及一電感，串接於一序列。