TWI491102B - Balanced Ultra Wideband Bandpass Filter - Google Patents

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平衡式超寬頻帶通濾波器
本發明是有關於一種濾波器,特別是指一種抑制共模訊號,並讓差模訊號通過一超寬頻通帶的平衡式帶通濾波器。
近年隨著無線通訊技術的蓬勃發展,單一的電子產品,例如手機,不但要能滿足多種通訊系統的應用,還要越加輕薄短小,但這也使得電子產品中的元件密度越來越高,雜訊和干擾的問題也更嚴峻。
習知例如中華民國專利公告號:I329987的說明書揭露一種四頻帶通濾波器,該四頻帶通濾波器雖能四頻操作而具有四個通帶,但仍具有以下缺點:
1.該四個通帶中的每一者的頻寬都不夠,所以該四個通帶無法彼此緊鄰而涵蓋一超寬頻的通帶,因此不適用於例如3.1 GHz至10.6 GHz的超寬頻通訊。
2.為非平衡式架構,若須要為了配合周遭電路而更改為平衡架構時,則除了帶通濾波器自己本身,還需另外在濾波器的前後分別加上一個平衡器(balun),因而增加電路複雜度及提高產品成本。
因此,本發明之目的,即在提供一種可解決上述至少一個缺點的平衡式超寬頻帶通濾波器。
於是,本發明平衡式超寬頻帶通濾波器,包含一介電 板、一半波長槽線共振器、一第一微帶線、一第二微帶線、一第三微帶線及一第四微帶線。
該介電板包括一第一表面,及一相反於該第一表面的第二表面。
該半波長槽線共振器包括一接地面。
該接地面設置於該介電板的第一表面,並具有一周緣,及間隔地位於該周緣中的一中心槽、一第一槽線、一第二槽線、一第三槽線及一第四槽線,且該第一槽線、該第二槽線、該第三槽線及該第四槽線彼此不相交並具有實質地相同的電長度。
該中心槽定義出一第一鏡像線,並具有間隔地沿著該第一鏡像線排列的一第一端及一第二端。
該第一槽線及該第二槽線位於該第一鏡像線的兩相反側的其中一側,且該第一槽線連接該中心槽的第一端,該第二槽線連接該中心槽的第二端。該第三槽線及該第四槽線位於該第一鏡像線的兩相反側的另一側,且該第三槽線連接該中心槽的第一端,該第四槽線連接該中心槽的第二端。
該第一微帶線、該第二微帶線、該第三微帶線及該第四微帶線相間隔地設置於該介電板的第二表面。
該第一微帶線及該第三微帶線用以分別接收兩待濾波訊號,並分別位於該第一鏡像線的兩相反側,且分別與該第一槽線及該第三槽線相交越以產生磁耦合,而將該等待濾波訊號傳遞至該半波長槽線共振器。
該半波長槽線共振器接收該等待濾波訊號會產生半波長共振,以於差模操作時產生由低頻至高頻共振的一第一共振模態、一第二共振模態及一第三共振模態,且該第一共振模態、該第二共振模態及該第三共振模態彼此相鄰以共同涵蓋一通帶。
該第二微帶線及該第四微帶線分別位於該第一鏡像線的兩相反側,並分別與該第二槽線及該第四槽線相交越以產生磁耦合,而接收來自該半波長槽線共振器的兩濾波輸出,且該等濾波輸出實質地為該等待濾波訊號通過該通帶的部分。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前,要注意的是,在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1及圖2,本發明平衡式超寬頻帶通濾波器之第一較佳實施例包含一介電板1、一半波長槽線共振器100、一第一微帶線31、一第二微帶線32、一第三微帶線33、一第四微帶線34及一帶拒微帶線35。
該介電板1包括一第一表面11,及一相反於該第一表面11的第二表面12。該介電板1用以將該半波長槽線共振器100與該第一微帶線31、該第二微帶線32、該第三微帶線33、該第四微帶線34及該帶拒微帶線35隔開一距離S ,所以該介電板1的材質只要是非導體即可,例如:玻璃纖維、陶瓷、保麗龍等。
該半波長槽線共振器100包括一接地面2。
該接地面2設置於該介電板1的第一表面11,並具有一周緣20,及間隔地位於該周緣20中的一中心槽25、一第一槽線21、一第二槽線22、一第三槽線23及一第四槽線24,且該第一槽線21、該第二槽線22、該第三槽線23及該第四槽線24彼此不相交並具有實質地相同的電長度。
該中心槽25定義出一第一鏡像線91,及定義出另一垂直該第一鏡像線91的第二鏡像線92,並具有間隔地沿著該第一鏡像線91排列的一第一端251及一第二端252。
該第一槽線21及該第二槽線22位於該第一鏡像線91的兩相反側的其中一側,並互相鏡像對稱於該第二鏡像線92,且該第一槽線21連接該中心槽25的第一端251,該第二槽線22連接該中心槽25的第二端252。
該第三槽線23及該第四槽線24位於該第一鏡像線91的兩相反側的另一側,並互相鏡像對稱於該第二鏡像線92,且該第三槽線23連接該中心槽25的第一端251,該第四槽線24連接該中心槽25的第二端252。
該第一微帶線31及該第三微帶線33用以分別接收兩待濾波訊號,並鏡像對稱地位於該第一鏡像線91的兩相反側,且分別與該第一槽線21及該第三槽線23相交越以產生磁耦合而將該等待濾波訊號傳遞至該半波長槽線共振器100。更詳細地說明,該兩個待濾波訊號實際上是從同一個 訊號源分流而來。在理想情況下,分流至第一傳輸端部311與第三傳輸端部331的兩訊號應呈現大小相等與極性相反(或相位相差180°)的差模狀態(或平衡狀態);而實際狀況是,外界的雜訊有可能干擾到分流至第一傳輸端部311與第三傳輸端部331的佈線(圖未示),造成在第一傳輸端部311與第三傳輸端部331不僅只是純粹的傳遞差模成份的訊號,而是傳遞包含差模成份與共模成份的訊號,而使訊號在該第一傳輸端部311及該第三傳輸端部331形成不平衡的狀態,其中共模成份的訊號應該盡量如圖6所示透過本較佳實施例的濾波器濾除,使得輸出至第二傳輸端部321與第四傳輸端部341的兩濾波輸出恢復平衡狀態,以免該等濾波輸出對下一級電路造成干擾。
由於該第一較佳實施例的該半波長槽線共振器100相對於該第一鏡像線91為鏡像對稱的結構,所以關於差模(differential mode)操作及共模(common mode)操作的說明只需以該半波長槽線共振器100位於該第一鏡像線91的其中一側的部分(如圖3及圖4)來代表即可,因為該半波長槽線共振器100的另一部分也會具有相同的特性,故無需重覆贅述。
參閱圖2及圖3,在差模操作時,該半波長槽線共振器100其沿著該第一鏡像線91且垂直於該接地面2的一對稱面13等效為一電牆(electric wall),也就是該對稱面13等效為短路至該接地面2,所以圖3所示的該第一槽線21、該中心槽25的一個上半槽253及該第二槽線22共同形成 一封閉槽101,且該封閉槽101產生半波長的倍數的共振,進而達到差模訊號傳輸的功效。
並且,在本說明書中,半波長共振的定義是指該半波長槽線共振器100差模操作時,該半波長槽線共振器100的每一等效半電路的封閉槽101是以半波長的倍數共振,也就是說,該封閉槽101的一電長度實質地為一第一頻率f 1所對應的一個半波長的一倍,及為一第二頻率f 2所對應的一個半波長的兩倍,以及為一第三頻率f 3所對應的一個半波長的三倍。
參閱圖2及圖4,在共模操作時,該對稱面13則等效為一磁牆(magnitude wall),且該對稱面13與該接地面2等效為無電連接而開路,所以該上半槽253就具有一個位於該對稱面13上的一閉口2531,進而使得該第一槽線21、該上半槽253及該第二槽線22無法形成上述的該封閉槽101(見圖3),所以也無法產生上述半波長的倍數的共振,進而達到共模訊號抑制的功效,並且,該開口2531的一寬度D2越大則共模訊號拒斥的功效就會越佳。
當於差模操作時,該對稱面13等效為電牆(短路),而於共模操作時,該對稱面13等效為磁牆(開路),又因為此電牆與磁牆之特性切換,使得該第一較佳實施例在兩種不同操作模式時改變共振特性,故可藉此錯開差模以及共模之共振頻率,以得到具超寬頻通帶的差模響應並拒斥共模訊號。
回歸參閱圖1及圖2,該半波長槽線共振器100接收來 自該第一微帶線31及該第三微帶線32的該等待濾波訊號會產生半波長共振,以於差模操作時產生由低頻至高頻共振的一第一共振模態、一第二共振模態及一第三共振模態,且該第一共振模態、該第二共振模態及該第三共振模態彼此相鄰以共同涵蓋一通帶,其中,該第一共振模態的一中心頻率是該第一頻率f 1,該第二共振模態的一中心頻率是該第二頻率f 2,該第三共振模態的一中心頻率是該第三頻率f 3,且該第一頻率f 1加上該第三頻率f 3等於該第二頻率f 2的兩倍。
並且,該第一槽線21、該中心槽25的第一端251到第二端252及該第二槽線22的一總電長度實質地為該第二頻率f 2所對應的一個全波長;該第三槽線23、該中心槽25的第一端251到第二端252及該第四槽線24的一總電長度也實質地為該第二頻率f 2所對應的一個全波長。
該第一槽線21具有一第一槽段211及一第二槽段212,且該第一槽段211及該第二槽段212各自具有一第一端部及一第二端部;該第二槽線22具有一第一槽段221及一第二槽段222,且該第一槽段221及該第二槽段222各自具有一第一端部及一第二端部;該第三槽線23具有一第一槽段231及一第二槽段232,且該第一槽段231及該第二槽段232各自具有一第一端部及一第二端部;該第四槽線24具有一第一槽段241及一第二槽段242,且該第一槽段241及該第二槽段242各自具有一第一端部及一第二端部;並且,該等第一槽段211、221、231、241的第一端部與該中心 槽25相連接,該等第一槽段211、221、231、241的第二端部分別依序與該等第二槽段212、222、232、242的第一端部相接。
該第一槽線21、該第二槽線22、該第三槽線23及該第四槽線24的該等第二槽段212、222、232、242的一電長度實質地為該第二頻率f 2所對應的一個四分之一波長。
該等第一槽段211、221、231、241具有實質地相同的一第一特徵阻抗Z 1,該等第二槽段212、222、232、242具有實質地相同的一第二特徵阻抗Z 2,且該第一特徵阻抗Z 1、該第二特徵阻抗Z 2、該第一頻率f 1及該第三頻率f 3之間的關係為:Z 2/Z 1=cot2 {π/[1+(f 3/f 1)]}。
舉例說明,如果要將該第一較佳實施例的該通帶設計成從3.1 GHz至10.6 GHz,且低於3.1 GHz的頻帶及高於10.6 GHz的頻帶為止帶,則該第一槽線至該第四槽線21、22、23、24及該中心槽線25可依下列步驟(1)至步驟(7)進行設計。
步驟(1):選定該第一頻率f 1為略高於3.1 GHz的4 GHz,及選定該第三頻率f 3為略低於10.6 GHz的10.2 GHz,則該第二頻率f 2=(f 1+f 3)/2=(4+10.2)/2=7.1 GHz。
步驟(2):該等第二槽段212、222、232、242的每一者的一電長度θ2 (f 2)相對該第二頻率f 2=7.1 GHz實質地為四分之一波長,也就是θ2 (f 2=7.1 GHz)=2π /4=90°,再以該電長度θ2 (f 2)=90°決定該等第二槽段212、222、232、242的每一者的第一端部沿著自身到第二端部的一實體長度l 2 (見 圖1);並且,從該第一槽線21的第一槽段211的第二端部,經過該中心槽25的第一端251到第二端252,再經過該第二槽線22的第一槽段221的第一端部到第二端部的一電長度θ1 (f 2=7.1 GHz)=2π /2=180°,再以該電長度θ1 (f 2=7.1 GHz)=180°決定該第一槽段211、該中心槽25的第一端251到第二端252及該第一槽段221三者的一實體長度l 1
步驟(3):根據我們製作電路可達到的精確度來決定該等第二槽段212、222、232、242各自的一槽寬W5,且該槽寬W5必須大於或等於此精確度(例如0.12 mm),在該第一較佳實施例中,該槽寬W5設計為0.2 mm。
步驟(4):根據該槽寬W5=0.2 mm及該介電板1的厚度與材質參數,以商業模擬軟體估測出該第二特徵阻抗Z 2。
步驟(5):利用該第一頻率f 1及該第三頻率f 3計算該第二特徵阻抗Z 2及該第一特徵阻抗Z 1的一比值Z 2/Z 1=cot2 {π /[1+(f 3/f 1)]}=cot2 {π /[1+(10.2/4)]}=0.67,且又由於該第二特徵阻抗Z 2於步驟(4)已計算出,所可進一步推算出該第一特徵阻抗Z 1=Z 2/0.67。
步驟(6):根據該第一特徵阻抗Z 1及該介電板1的厚度與材質參數,以商業模擬軟體估測出該等第一槽段211、221、231、241各自的一槽寬W4(見圖2),在該第一較佳實施例中,該槽寬W4=0.725 mm。
並且,該中心槽25沿著該第二鏡像線92的一槽寬W6為該等第一槽段211、221、231、241各自的該槽寬W4的兩倍,也就是1.45 mm。
步驟(7):將該第三槽線23及該第四槽線24設計成分別與該第一槽線21及該第二槽線22鏡像對稱於該第一鏡像線91,且該中心槽25自身也鏡像對稱於該第一鏡射線91,而整體完成該中心槽25及該第一槽線至該第四槽線21、22、23、24的設計。。
以下將繼續說明該第一較佳實施例的其餘部分。
該第一微帶線31、該第二微帶線32、該第三微帶線33及該第四微帶線34相間隔地設置於該介電板1的第二表面12,且該第一微帶線31與該第一槽線21垂直交越,該第二微帶線32與該第二槽線22垂直交越,該第三微帶線33與該第三槽線23垂直交越,該第四微帶線34與該第四槽線24垂直交越。在本說明書中,交越的定義是指互相跨越而無實體相接。
該第二微帶線32及該第四微帶線34分別位於該第一鏡像線91的兩相反側,並分別與該第二槽線22及該第四槽線24相交越以產生磁耦合,而接收來自該半波長槽線共振器100的兩濾波輸出,且該等濾波輸出實質地為該等待濾波訊號通過該通帶(例如3.1 GHz到10.6 GHz)的部分。
該第一微帶線31包括一用以接收該兩個待濾波訊號的其中一個待濾波訊號的第一傳輸端部311、一第一自由端部312、一介於該第一傳輸端部311與該第一自由端部312之間的第一耦合部313,及一相鄰於該第一自由端部312的第一交錯耦合段314;該第三微帶線33包括一用以接收另一 個該待濾波訊號的第三傳輸端部331、一第三自由端部332、一介於該第三傳輸端部331與該第三自由端部332之間的第三耦合部333,及一相鄰於該第三自由端部332的第三交錯耦合段334;該第二微帶線32包括一用以輸出該兩個濾波輸出的其中一個濾波輸出的第二傳輸端部321、一第二自由端部322、一介於該第二傳輸端部321與該第二自由端部322之間的第二耦合部323,及一相鄰於該第二自由端部322的第二交錯耦合段324;該第四微帶線34包括一用以輸出另一該個濾波輸出的第四傳輸端部341、一第四自由端部342、一介於該第四傳輸端部341與該第四自由端部342之間的第四耦合部343,及一相鄰於該第四自由端部342的第四交錯耦合段344。
其中,該第一耦合部至第四耦合部313、323、333、343分別是該第一微帶線至該第四微帶線31、32、33、34與該第一槽線至第四槽線21、22、23、24交越處的部分,且該第一自由端部312、該第二自由端部322、該第三自由端部332及該第四自由端部342分別到該第一耦合部至第四耦合部313、323、333、343(交越處)的一電長度實質地為該第二頻率所對應的一個四分之一波長,且該第一耦合部313與該第一槽線21的第二槽段212的第一端部互相磁耦合;該第二耦合部323與該第二槽線22的第二槽段222的第一端部互相磁耦合;該第三耦合部333與該第三槽線23的第二槽段232的第一端部互相磁耦合;該第四耦合部343與該第四槽線24的第二槽段242的第一端部互相磁 耦合。
其中,由於該第一微帶線31的該第一自由端部312到該第一耦合部313的電長度為該第二頻率所對應的一個四分之一波長,所以對該第二頻率而言,該第一耦合部313是該第一微帶線31上電場最弱而電流最強的位置,此最強的電流在該第一耦合部313所覆蓋的槽線區域(該第二槽段212的第一端部)造成最大的磁場梯度,同理,其餘該第二至第四耦合部323、333、343處的磁場梯度也最強,並且,該等第二槽段212、222、232、242的電長度也為該第二頻率所對應的一個四分之一波長,所以對該第二頻率而言,該等第二槽段212、222、232、242的第一端部處也是磁場梯度最強的地方,故上述第一至第四微帶線31、32、33、34與第一至第四槽線21、22、23、24的磁耦合是屬於強耦合,又特別是呈垂直地交越會有最佳的能量交換表現。
該第一交錯耦合段314及該第二交錯耦合段324相間隔地平行重疊,該第三交錯耦合段334及該第四交錯耦合段344也相間隔地平行重疊。該第二交錯耦合段324用以電耦合接收來自該第一傳輸端部311的該待濾波訊號的其中一部分作為一第一耦合訊號,而來自該第一傳輸端部311的該待濾波訊號的其餘部分則磁耦合至該半波長槽線共振器100再磁耦合至該第二耦合端部323作為一第二耦合訊號,且該第一耦合訊號與該第二耦合訊號會在該通帶兩旁的頻率點且位於該第二傳輸端部321處互相抵消,而使該通帶 兩旁產生傳輸零點(參見圖5),進而增加通帶選擇性,同理,該第三交錯耦合段334與該第四交錯耦合段344也會在該通帶兩旁產生傳輸零點以增加通帶選擇性。
該帶拒微帶線35包括兩帶拒線段351、351’,每一帶拒線段351、351’具有一第一端及一第二端,且該等帶拒線段351、351’的第一端分別電連接於該第一微帶線31及該第三微帶線33,該等帶拒線段351、351’的第二端彼此電連接。
更詳細地說明,該帶拒微帶線35的其中一個該帶拒線段351的第一端是電連接於該第一微帶線31的該第一傳輸端部311和該第一耦合部313之間,另一個該帶拒線段351’的第一端是電連接於該第三微帶線33的該第三傳輸端部331和該第三耦合部333之間。每一帶拒線段351、351’的一電長度對應為一截止頻帶的一中心頻率所對應的一個半波長,且該截止頻帶是介於該通帶中。
舉例說明,當該第一較佳實施例應用於3.1 GHz到10.6 GHz的超寬頻系統,且不希望無線區域網路802.11a的訊號也通過時,該帶拒微帶線35的一電長度就是該截止帶(5150 MHz~5875 MHz)的該中心頻率(5515 MHz)所對應的一個全波長,並且,該等帶拒線段351、351’互相鏡像對稱於該第一鏡像線91,所以該等帶拒線段351、351’各自的該電長度即為對應5515 MHz的一個半波長。
參閱表1並配合圖2,表1顯示圖2所標示的該等參數的值,且該等參數值是基於前述步驟(1)~(7),及考量實際製 作的良率而決定,例如微帶線越細則因製程產生的誤差百分比就越大,故必須將理論算出的結果加以調整再重新驗證,最終設計出符合實際需求的濾波器,所以表1中的該等參數並不絕對精確地符合步驟(1)~(7)的計算,然大體而言仍不脫離前述步驟的範疇。
於該第一較佳實施例,該介電板1是0.635毫米厚的RT/Duroid 6010基材(substrate),且介電常數(dielectric constant)為10.2,損耗正切(loss tangent)為0.0023。
參閱圖5,是該第一較佳實施例操作於差模時的一頻率響應圖,其顯示無論以安捷倫的ADS軟體模擬或是以安捷倫的網路分析儀E8361C實測均顯示近似的結果。該通帶以3 dB頻寬定義時的實測範圍為2.92 GHz到10.73 GHz,該通帶內的插入損失(insertion loss)為0.83 dB;該通帶以3 dB頻寬定義時的模擬範圍為2.95 GHz到10.85 GHz,該通帶內的插入損失為0.69 dB;該截止頻帶的該中心頻率於實測及模擬均為5.5 GHz。圖5驗證該第一較佳實施例確實可達到差模操作時具有超大頻寬之帶通濾波的功效。
參閱圖6,是該第一較佳實施例操作於共模時的一頻率響應圖,其也顯示無論以安捷倫的ADS軟體模擬或是以安捷倫的網路分析儀E8361C實測均顯示近似的結果。該通帶(2.92 GHz到10.73 GHz)內的實際插入損失皆大於18.3 dB,模擬插入損失皆大於17.65 dB。圖6驗證該第一較佳實施例確實可達到抑制共模訊號的功效。
參閱圖7,本發明平衡式超寬頻帶通濾波器之第二較佳實施例與該第一較佳實施例近似,差異在於該第二較佳實施例未包含該帶拒微帶線35(見圖1)。該第二較佳實施例適用於無需特別將該通帶中的一部分頻帶截止的通訊應用。
綜上所述,該第一較佳實施例及該第二較佳實施例具有以下優點:
1.該半波長槽線共振器100能共振出組成超寬頻的該通帶的第一模態、第二模態及第三模態,而能使上述較佳實施例適用於3.1 GHz至10.6 GHz的超寬頻通訊。
2.上述該等較佳實施例均為平衡式架構,在系統應用時不但可滿足濾波的需求,更無需如非平衡式架構在配合周遭電路時還需另外在濾波器的前後分別加上一個平衡器(balun),因而能精簡電路並降低成本。
綜上所述,上述較佳實施例確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧半波長槽線共振器
1‧‧‧介電板
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
13‧‧‧對稱面
2‧‧‧接地面
20‧‧‧周緣
21‧‧‧第一槽線
211‧‧‧第一槽段
212‧‧‧第二槽段
22‧‧‧第二槽線
221‧‧‧第一槽段
222‧‧‧第二槽段
23‧‧‧第三槽線
231‧‧‧第一槽段
232‧‧‧第二槽段
24‧‧‧第四槽線
241‧‧‧第一槽段
242‧‧‧第二槽段
25‧‧‧中心槽
251‧‧‧第一端
252‧‧‧第二端
253‧‧‧上半槽
2531‧‧‧開口
D2‧‧‧寬度
31‧‧‧第一微帶線
311‧‧‧第一傳輸端部
312‧‧‧第一自由端部
313‧‧‧第一耦合部
314‧‧‧第一交錯耦合段
32‧‧‧第二微帶線
321‧‧‧第二傳輸端部
322‧‧‧第二自由端部
323‧‧‧第二耦合部
324‧‧‧第二交錯耦合段
33‧‧‧第三微帶線
331‧‧‧第三傳輸端部
332‧‧‧第三自由端部
333‧‧‧第三耦合部
334‧‧‧第三交錯耦合段
34‧‧‧第四微帶線
341‧‧‧第四傳輸端部
342‧‧‧第四自由端部
343‧‧‧第四耦合部
344‧‧‧第四交錯耦合段
35‧‧‧帶拒微帶線
351‧‧‧帶拒線段
351’‧‧‧帶拒線段
91‧‧‧第一鏡像線
92‧‧‧第二鏡像線
101‧‧‧封閉槽
l 1 ‧‧‧實體長度
l 2 ‧‧‧實體長度
W4 ‧‧‧槽寬
W5 ‧‧‧槽寬
W6 ‧‧‧槽寬
S‧‧‧距離
圖1是一示意圖,說明本發明平衡式超寬頻帶濾波器之第一較佳實施例;圖2是第一較佳實施例的一立體分解圖;圖3是第一較佳實施例於差模操作時的部分示意圖;圖4是第一較佳實施例於共模操作時的部分示意圖;圖5是第一較佳實施例於差模操作時的一S參數圖;圖6是第一較佳實施例於共模操作時的一S參數圖;及圖7是本發明平衡式超寬頻帶通濾波器之第二較佳實施例的一示意圖。
100‧‧‧半波長槽線共振器
1‧‧‧介電板
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
2‧‧‧接地面
20‧‧‧周緣
21‧‧‧第一槽線
211‧‧‧第一槽段
212‧‧‧第二槽段
22‧‧‧第二槽線
221‧‧‧第一槽段
222‧‧‧第二槽段
23‧‧‧第三槽線
231‧‧‧第一槽段
232‧‧‧第二槽段
24‧‧‧第四槽線
241‧‧‧第一槽段
242‧‧‧第二槽段
251‧‧‧第一端
252‧‧‧第二端
31‧‧‧第一微帶線
311‧‧‧第一傳輸端部
312‧‧‧第一自由端部
313‧‧‧第一耦合部
314‧‧‧第一交錯耦合段
32‧‧‧第二微帶線
321‧‧‧第二傳輸端部
322‧‧‧第二自由端部
323‧‧‧第二耦合部
324‧‧‧第二交錯耦合段
33‧‧‧第三微帶線
331‧‧‧第三傳輸端部
332‧‧‧第三自由端部
333‧‧‧第三耦合部
334‧‧‧第三交錯耦合段
34‧‧‧第四微帶線
341‧‧‧第四傳輸端部
342‧‧‧第四自由端部
343‧‧‧第四耦合部
344‧‧‧第四交錯耦合段
35‧‧‧帶拒微帶線
91‧‧‧第一鏡像線
92‧‧‧第二鏡像線
S‧‧‧距離
l 1 ‧‧‧實體長度
l 2 ‧‧‧實體長度

Claims (10)

  1. 一種平衡式超寬頻帶通濾波器,包含:一介電板,並包括一第一表面,及一相反於該第一表面的第二表面;一半波長槽線共振器,包括:一接地面,設置於該介電板的第一表面,並具有一周緣,及間隔地位於該周緣中的一中心槽、一第一槽線、一第二槽線、一第三槽線及一第四槽線,且該第一槽線、該第二槽線、該第三槽線及該第四槽線彼此不相交並具有實質地相同的電長度;該中心槽定義出一第一鏡像線,並具有間隔地沿著該第一鏡像線排列的一第一端及一第二端;該第一槽線及該第二槽線位於該第一鏡像線的兩相反側的其中一側,且該第一槽線連接該中心槽的第一端,該第二槽線連接該中心槽的第二端;該第三槽線及該第四槽線位於該第一鏡像線的兩相反側的另一側,且該第三槽線連接該中心槽的第一端,該第四槽線連接該中心槽的第二端;及一第一微帶線、一第二微帶線、一第三微帶線及一第四微帶線,相間隔地設置於該介電板的第二表面;該第一微帶線及該第三微帶線用以分別接收兩待濾波訊號,並分別位於該第一鏡像線的兩相反側,且分別與該第一槽線及該第三槽線相交越以產生磁耦合,而將該等待濾波訊號傳遞至該半波長槽線共振器; 該半波長槽線共振器接收該等待濾波訊號會產生半波長共振,以於差模操作時產生由低頻至高頻共振的一第一共振模態、一第二共振模態及一第三共振模態,且該第一共振模態、該第二共振模態及該第三共振模態彼此相鄰以共同涵蓋一通帶;該第二微帶線及該第四微帶線分別位於該第一鏡像線的兩相反側,並分別與該第二槽線及該第四槽線相交越以產生磁耦合,而接收來自該半波長槽線共振器的兩濾波輸出,且該等濾波輸出實質地為該等待濾波訊號通過該通帶的部分。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該第一槽線及該第三槽線互相鏡像對稱於該第一鏡像線,該第二槽線及該第四槽線也互相鏡像對稱於該第一鏡像線;並且,該中心槽更定義出一垂直該第一鏡像線的第二鏡像線,且該第一槽線及該第二槽線互相鏡像對稱於該第二鏡像線,該第三槽線及該第四槽線也互相鏡像對稱於該第二鏡像線。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該第一微帶線及該第三微帶線互相鏡像對稱於該第一鏡像線,該第二微帶線及該第四微帶線也互相鏡像對稱於該第一鏡像線,並且,該第一微帶線及該第二微帶線互相鏡像對稱於該第二鏡像線,該第三微帶線及該第四微帶線也互相鏡像對稱於該第二鏡像線。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該第一共振模態的一中心頻率是一第一頻率,該第二共振模態的一中心頻率是一第二頻率,該第三共振模態的一中心頻率是一第三頻率,且該第一頻率加上該第三頻率實質地等於該第二頻率的兩倍;該第一槽線、該中心槽的第一端到第二端及該第二槽線三者的一總電長度實質地為該第二頻率所對應的一個全波長;該第三槽線、該中心槽的第一端到第二端及該第四槽線的一總電長度也實質地為該第二頻率所對應的一個全波長。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該第一槽線、該第二槽線、該第三槽線及該第四槽線的每一者具有:一第一槽段及一第二槽段,各自具有一第一端部及一第二端部,且該第一槽線、該第二槽線、該第三槽線及該第四槽線的每一者的第一槽段的第一端部與該中心槽相連接,且該第一槽線、該第二槽線、該第三槽線及該第四槽線的每一者的第一槽段的第二端部與自身的該第二槽段的第一端部相接,且該第一槽線、該第二槽線、該第三槽線及該第四槽線的每一第二槽段的一電長度實質地為該第二頻率所對應的一個四分之一波長;並且,該第一槽線的第一槽段、該第二槽線的第一槽段、該第三槽線的第一槽段及該第四槽線的第一槽段 具有實質地相同的一第一特徵阻抗Z 1,該第一槽線的第二槽段、該第二槽線的第二槽段、該第三槽線的第二槽段及該第四槽線的第二槽段也具有實質地相同的一第二特徵阻抗Z 2,且該第一特徵阻抗Z 1、該第二特徵阻抗Z 2、該第一頻率f 1及該第三頻率f 3之間的關係如下:Z 2/Z 1=cot2 {π/[1+(f 3/f 1)]}。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該第一微帶線包括:一用以接收該等待濾波訊號的其中一者的第一傳輸端部、一第一自由端部,及一介於該第一傳輸端部與該第一自由端部之間的第一耦合部;且該第三微帶線包括:一用以接收該等待濾波訊號的另一者的第三傳輸端部、一第三自由端部,及一介於該第三傳輸端部與該第三自由端部之間的第三耦合部;且該第二微帶線包括:一用以輸出該等濾波輸出的其中一者的第二傳輸端部、一第二自由端部,及一介於該第二傳輸端部與該第二自由端部之間的第二耦合部;且該第四微帶線包括:一用以輸出該等濾波輸出的另一者的第四傳輸端部、一第四自由端部,及一介於該第四傳輸端部與該第四自由端部之間的第四耦合部;且該第一自由端部至該第一耦合部、該第二自由端部 至該第二耦合部、該第三自由端部至該第三耦合部,及該第四自由端部至該第四耦合部各自的一電長度實質地為該第二頻率所對應的一個四分之一波長;並且該第一耦合部與該第一槽線的第二槽段的第一端部互相磁耦合,該第二耦合部與該第二槽線的第二槽段的第一端部互相磁耦合,該第三耦合部與該第三槽線的第二槽段的第一端部互相磁耦合,該第四耦合部與該第四槽線的第二槽段的第一端部互相磁耦合。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該第一微帶線還具有一相鄰於該第一自由端部的第一交錯耦合段,該第二微帶線還具有一相鄰於該第二自由端部的第二交錯耦合段,該第三微帶線還具有一相鄰於該第三自由端部的第三交錯耦合段,該第四微帶線還具有一相鄰於該第四自由端部的第四交錯耦合段,且該第一交錯耦合段與該第二交錯耦合段相間隔地平行重疊,該第三交錯耦合段與該第四交錯耦合段也相間隔地平行重疊。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,還包含一帶拒微帶線,該帶拒微帶線包括兩帶拒線段,每一帶拒線段具有一第一端及一第二端,且該等帶拒線段的第一端分別電連接於該第一微帶線及該第三微帶線,該等帶拒線段的第二端彼此電連接,每一帶拒線段的一電長度對應為一截止頻帶的一中心頻率所對應的一個半波長,且該截止頻帶是介於該通帶中。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該帶拒微帶線的其中一個該帶拒線段的第一端是電連接於該第一微帶線的第一傳輸端部和第一耦合部之間,另一個該帶拒線段的第一端是電連接於該第三微帶線的第三傳輸端部和第三耦合部之間。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之平衡式超寬頻帶通濾波器,其中,該第一微帶線與該第一槽線垂直交越,該第二微帶線與該第二槽線垂直交越,該第三微帶線與該第三槽線垂直交越,該第四微帶線與該第四槽線垂直交越。
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