TWI513091B - 寬頻帶高頻濾波器 - Google Patents

寬頻帶高頻濾波器 Download PDF

Info

Publication number
TWI513091B
TWI513091B TW102100199A TW102100199A TWI513091B TW I513091 B TWI513091 B TW I513091B TW 102100199 A TW102100199 A TW 102100199A TW 102100199 A TW102100199 A TW 102100199A TW I513091 B TWI513091 B TW I513091B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
strip
transmission line
high frequency
signal transmission
line
Prior art date
Application number
TW102100199A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201429041A (zh
Inventor
Ta Jen Yen
Ruei Han Jiang
Tsung Yu Huang
Ai Ping Yen
Original Assignee
Nat Univ Tsing Hua
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nat Univ Tsing Hua filed Critical Nat Univ Tsing Hua
Priority to TW102100199A priority Critical patent/TWI513091B/zh
Priority to US13/842,763 priority patent/US9225050B2/en
Publication of TW201429041A publication Critical patent/TW201429041A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI513091B publication Critical patent/TWI513091B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354—Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20381—Special shape resonators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

寬頻帶高頻濾波器
本發明是有關於一種寬頻帶高頻濾波器，特別是有關於一種過濾中心頻段為60GHz的電磁波的寬頻帶高頻濾波器。
美國聯邦通訊委員會於西元2001年規範，在60GHz頻段附近(57-64GHz)的無線通訊領域享有免費頻寬使用權，因此在國際通訊大廠如樂金(LG)、松下(Panasonic)、NEC、三星(Samsung)、新力(Sony)與東芝(Toshiba)之推波助瀾下，60GHz的頻段已可無線傳輸解析度高達1920x1080p且未經壓縮的高解析視訊。在如此的高頻傳輸下，60GHz的頻段將可徹底落實無線溝通，高速傳輸的生活。
其中，濾波器(Filter)由於可決定訊號傳輸的頻率範圍，因此設計過濾中心頻率為60GHz的帶通濾波器成為近幾年來的研究重點。
值得一提的是，習知之Wi-Fi技術中已發展出成熟的帶通濾波器，因此研究人員開始基於Wi-Fi領域中所發展出帶通濾波器，設計適用於中心頻率為60GHz的帶通濾波器。然而，縱使在習知廣泛使用的Wi-Fi技術中已發展出成熟的帶通型濾波器，但其處理的訊號頻段及頻寬分別只能在幾個GHz和幾百個MHz。因此，面對正開始發展的60GHz無 線傳輸技術而言，其高達7GHz的頻寬，將使得傳統的設計規範相對不足，而很難達成具有良好表現的帶通型濾波器。
更詳細而言，由於60GHz的訊號具有劇烈的空氣吸收，所以會限制傳輸距離。故，在已被發表的60GHz之帶通濾波器中，均無法同時達到低損耗、高轉換效率，以及寬的禁止帶延伸表現。又若用傳統設計帶通濾波器的方式，將會需要提高元件數量而增加設計難度與成本。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在解決使用於Wi-Fi頻段的濾波器設計無法直接套用於使用60GHz高頻帶無線傳輸的問題。
根據本發明之一目的，提出一種寬頻帶高頻濾波器，其適於過濾中心頻段為60GHz的電磁波，此寬頻帶高頻濾波器包含短路共振結構以及開路共振結構。短路共振結構具有第一T形帶狀線，此第一T形帶狀線包含接地端以及互為相對之第一端與第二端。開路共振結構包含具有第二T形帶狀線以及帶狀訊號傳輸線，第二T形帶狀線包含第三端、第四端以及第五端，第三端與第四端係互為相對，第五端係連接帶狀訊號傳輸線，帶狀訊號傳輸線之相對兩端部分別向第三端以及第四端彎折，以分別與三端以及第四端形成一缺口。其中，帶狀訊號傳輸線面對第一端以及第二端之間之帶狀線段並彼此相隔一間距，帶狀訊號傳輸線之彎折處係分別設置訊號輸入端以及訊號輸出端，訊號輸入端係接收電磁波訊號，訊號輸出端係輸出濾波後之電磁波訊號。
較佳的，第二T形帶狀線之線寬可大於該帶狀訊號傳輸線之線寬。
較佳的，第一端與第二端之間之帶狀線段之長度以及帶狀訊號傳輸線之長度係大於第三端以及第四端之間之帶狀線段之長度。
較佳的，帶狀訊號傳輸線面對第一端以及第二端之間之帶狀線段之間距可為60um。
較佳的，訊號輸入端以及訊號輸出端可分別設置於間距中且分別鄰近於帶狀訊號傳輸線之彎折處。
較佳的，該訊號輸入端以及該訊號輸出端係與該帶狀訊號傳輸線可相隔5um。
較佳的，寬頻帶高頻濾波器可更包含基板，基板之一面供短路共振結構之第一T形帶狀線、開路共振結構之第二T形帶狀線以及帶狀訊號傳輸線固定設置。
較佳的，基板之材質可為聚亞醯胺。
承上所述，本發明係利用純右手性質的開路共振結構結合左右手複合性質的短路共振結構，構成寬頻的帶通濾波器。並藉由各帶狀線段之長度、寬度以及形狀的設計，有效降低能量損耗，提高能量轉換效率，因而能夠於60GHz通訊頻段中達到高允許帶頻寬、低損耗以及之高轉換效率的目的。
1、2‧‧‧寬頻帶高頻濾波器
10‧‧‧短路共振結構
11‧‧‧第一T形帶狀線
12‧‧‧接地端
13‧‧‧第一端
14‧‧‧第二端
20‧‧‧開路共振結構
21‧‧‧第二T形帶狀線
22‧‧‧帶狀訊號傳輸線
23‧‧‧第三端
24‧‧‧第四端
25‧‧‧第五端
26、27‧‧‧端部
28、29‧‧‧彎折處
30‧‧‧訊號輸入端
40‧‧‧訊號輸出端
50‧‧‧基板
51‧‧‧表面
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7‧‧‧帶狀線段之長度
D、D1、D2‧‧‧間距
W1、W2、W3、W4、W5、W6‧‧‧帶狀線段之寬度
第1圖係為本發明之寬頻帶高頻濾波器之第一實施例之立體結構示意圖。
第2圖係為本發明之寬頻帶高頻濾波器之第一實施例之尺寸示意圖。
第3圖係為本發明之寬頻帶高頻濾波器之第一實施例之S參數窄頻模擬示意圖。
第4圖係為本發明之開路共振結構之S參數模擬示意圖
第5圖係為本發明之短路共振結構之S參數模擬示意圖
以下將參照相關圖式，說明依本發明之寬頻帶高頻濾波器之實施例，為使更於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
在此要說明的是，本發明之寬頻帶高頻濾波器係用以針對頻率為60GHz的頻段所需要的57GHz到64GHz的傳輸，且利用左右手複合傳輸線的結構，透過頻率共振過濾電磁波訊號。
請參閱第1圖，其係為本發明之寬頻帶高頻濾波器之第一實施例之立體結構示意圖。如圖所示，寬頻帶高頻濾波器1包含短路共振結構10以及開路共振結構20。短路共振結構10係具有第一T形帶狀線11，此第一T形帶狀線11包含接地端12與互為相對之第一端13以及第二端14。並且，第一端13以及第二端14之間之帶狀線段係與連接接地端12之帶狀線段近乎垂直且一體成形。更詳細而言，本實施例連接接地端12之帶狀線段係由第一端13以及第二端14之間之帶狀線段垂直延伸而出。
開路共振結構20係具有第二T形帶狀線21以及帶狀訊號傳輸線22。第二T形帶狀線21包含第三端23、第四端24以及第五端25，第三端23與第四端24係互為相對，第五端25連接帶狀訊號傳輸線22。其 中，帶狀訊號傳輸線22之相對兩端部26、27係分別向第三端23以及第四端24彎折，以分別與第三端23以及第四端24形成缺口。
在此要說明的是，本實施例之帶狀訊號傳輸線22之彎折處28、29係呈現L形段，亦即，彎折處呈現垂直，但不以此為限。在本發明之其它實施例中，彎折處28、29可近似於L形段之方式彎折，彎折處28、29可略成弧狀。
帶狀訊號傳輸線22係面對第一端13以及第二端14之間之帶狀線段L1並彼此相隔間距D，在本實施例中，間距D係約為60um，但不以此為限。在本發明之其它實施例中，間距D可介於50um至70um之間。
帶狀訊號傳輸線22之彎折處28、29分別設置訊號輸入端30以及訊號輸出端40，其中訊號輸入端30接收電磁波訊號，訊號輸出端40輸出濾波後之電磁波訊號。且訊號輸入端30以及訊號輸出端40分別設置於間距D中且分別鄰近於帶狀訊號傳輸線22之彎折處28、29。其中，本實施例之訊號輸入端30以及訊號輸出端40係與帶狀訊號傳輸線22之彎折處28、29相距5um，而與開路共振結構相距約45um。
本實施例之第二T形帶狀線21之寬度係大於帶狀訊號傳輸線22之寬度。而本實施例之第一端13與第二端14之間之帶狀線段L1之長度以及帶狀訊號連接線22之長度係大於第三端23以及第四端24之間之帶狀線段L2之長度，且本實施例之寬頻帶高頻濾波器1係以連接第五端25之帶狀線段L3為中心呈現對稱性結構。如此一來，透過上述帶狀線段之 長度以及寬度的分配，本實施例之寬頻帶高頻濾波器1可有效達到降低能量損耗的目的。
值得一提的是，上述短路共振結構10之第一T形帶狀線11、開路共振結構20之第二T形帶狀線21、帶狀訊號傳輸線22、訊號輸入端30以及訊號輸出端40等係固定設置於基板50之一表面51上。在本實施例中，基板50係為可撓性材質如聚亞醯胺，但不以此為限。在本發明之其它實施例中，基板50之材質可為陶瓷基板，其材質可為氧化鋁。另外，本實施例之短路共振結構10之第一T形帶狀線11、開路共振結構20之第二T形帶狀線21、帶狀訊號傳輸線22、訊號輸入端30以及訊號輸出端40等之材質可為銅，但不限於此。
如此一來，本發明之所有元件可平放設置於基板50上，因而能夠適用於目前晶片通用的印刷電路板上，而可整合於通訊元件做成的系統晶片(System on Chip,SOC)上。
接著請一併參閱第1圖、第2圖以及表1，第2圖係為本發明之寬頻帶高頻濾波器之第一實施例之尺寸示意圖，表1係為本發明之寬頻帶高頻濾波器之第一實施例之詳細規格表以及間距列表。其中，本實施例之基板50之材質係為聚亞醯胺，其介電常數εr為3.5法拉/公尺(F/M)，厚度為30mm，整個基板之尺寸為1.6x0.77mm2。
其中，a為基板50之長度，b為基板50之寬度，L1至L7為帶狀線段之長度，D、D1、D2為間距，W1至W6為帶狀線段之寬度。
接著請一併參閱表1與第3圖，第3圖係為本發明之寬頻帶高通濾波器之第一實施例之S參數窄頻模擬示意圖。如圖所示，由S21曲線可知，其-2dB頻率約分別在57GHz及64GHz，與一般60GHz頻段使用的57GHz至64GHz相符。而由S11曲線可知，其數值於57GHz至64GHz較低，因此具有較好的阻抗匹配(Impendence Match)。另外，本實施例之寬頻帶高通濾波器之禁止帶可從57GHz向下延伸到直流頻率，也可自64GHz向上延伸至122GHz，因此具有良好的濾波效果。更具體而言，本實施例之寬頻帶高通濾波器係藉由其開路共振結構利用開路共振結構20以及短路共振結構10在其共振模態下耦合，而達到過濾中心頻段為60GHz濾波效果。
為使更於理解，請一併參閱第4圖以及第5圖，第4圖係為本發明之開路共振結構20之S參數模擬示意圖，第5圖係為本發明之短路共振結構10之S參數模擬示意圖。如圖所示，第4圖之開路共振結構20主要為用以調控本發明之寬頻帶高通濾波器的表現，第5圖之短路共振結構10則主要為調控本發明之寬頻帶高通濾波器的頻寬。其中，開路共振結構20可將短路共振結構10之S參數模擬示意圖中之峰值加以耦合，以形成如第3圖中之寬頻帶高通濾波器之濾波器表現。
綜上所述，本發明之寬頻帶高頻濾波器藉由具右手性質的開路共振結構以及左手性質的短路共振結構之結合，而製造出微小化的寬頻帶高頻濾波器，其尺寸可縮小至1.28mm2，可應用於業界0603的尺寸規範。同時，本發明之各帶狀線段之長度、寬度以及形狀的設計，可有效降低能量損耗，提高能量轉換效率，因而能夠於60GHz通訊頻段中達到高允許帶頻寬及低損耗的目的。而由模擬結果可知，本發明之允許帶和禁止帶的轉換效率達到10dB/GHz，且其禁止帶可從57GHz向下延伸到直流頻率，也可自64GHz向上延伸至122GHz，因而能作為寬頻帶高頻濾波器使用。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧寬頻帶高頻濾波器
10‧‧‧短路共振結構
11‧‧‧第一T形帶狀線
12‧‧‧接地端
13‧‧‧第一端
14‧‧‧第二端
20‧‧‧開路共振結構
21‧‧‧第二T形帶狀線
22‧‧‧帶狀訊號傳輸線
23‧‧‧第三端
24‧‧‧第四端
25‧‧‧第五端
26、27‧‧‧端部
28、29‧‧‧彎折處
30‧‧‧訊號輸入端
40‧‧‧訊號輸出端
50‧‧‧基板
51‧‧‧表面
L1、L2、L3‧‧‧帶狀線段之長度
D‧‧‧間距

Claims (8)

  1. 一種寬頻帶高頻濾波器，其係適於過濾中心頻段為60GHz的電磁波，該寬頻帶高頻濾波器包含：一短路共振結構，係具有一第一T形帶狀線，該第一T形帶狀線包含一接地端以及互為相對之一第一端與一第二端；以及一開路共振結構，係具有一第二T形帶狀線以及一帶狀訊號傳輸線，該第二T形帶狀線包含一第三端、一第四端以及一第五端，該第三端與該第四端係互為相對，該第五端係連接該帶狀訊號傳輸線，該帶狀訊號傳輸線之相對兩端部係分別向該第三端以及該第四端彎折，以分別與該第三端以及該第四端形成一缺口；其中，該帶狀訊號傳輸線係面對該第一端以及該第二端之間之帶狀線段並彼此相隔一間距，該帶狀訊號傳輸線之彎折處係分別設置一訊號輸入端以及一訊號輸出端，該訊號輸入端係接收一電磁波訊號，該訊號輸出端係輸出濾波後之該電磁波訊號；其中，該第二T形帶狀線之線寬係大於該帶狀訊號傳輸線之線寬。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻帶高頻濾波器，其中該第一端與該第二端之間之帶狀線段之長度以及該帶狀訊號傳輸線之長度係大於該第三端與該第四端之間之帶狀線段之長度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻帶高頻濾波器，其中該帶 狀訊號傳輸線之彎折處係呈現一L形段。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻帶高頻濾波器，其中該間距約為60um。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻帶高頻濾波器，該訊號輸入端以及該訊號輸出端係分別設置於該間距中且分別鄰近於該帶狀訊號傳輸線之彎折處。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之寬頻帶高頻濾波器，該訊號輸入端以及該訊號輸出端係與該帶狀訊號傳輸線相隔5um。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻帶高頻濾波器，更包含一基板，該基板之一面供該短路共振結構之該第一T形帶狀線、該開路共振結構之該第二T形帶狀線以及該帶狀訊號傳輸線固定設置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之寬頻帶高頻濾波器，其中該基板之材質為聚亞醯胺。
TW102100199A 2013-01-04 2013-01-04 寬頻帶高頻濾波器 TWI513091B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102100199A TWI513091B (zh) 2013-01-04 2013-01-04 寬頻帶高頻濾波器
US13/842,763 US9225050B2 (en) 2013-01-04 2013-03-15 Wideband high frequency bandpass filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102100199A TWI513091B (zh) 2013-01-04 2013-01-04 寬頻帶高頻濾波器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201429041A TW201429041A (zh) 2014-07-16
TWI513091B true TWI513091B (zh) 2015-12-11

Family

ID=51060528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102100199A TWI513091B (zh) 2013-01-04 2013-01-04 寬頻帶高頻濾波器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9225050B2 (zh)
TW (1) TWI513091B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI568070B (zh) * 2015-05-15 2017-01-21 國立清華大學 微型帶通濾波器
CN105742769B (zh) * 2016-02-25 2018-03-09 南京邮电大学 谐波抑制可调的平面双模t形带通滤波器
CN105870554B (zh) * 2016-06-06 2018-09-28 南通大学 非对称结构的差分式宽带滤波器
CN106450614B (zh) * 2016-12-21 2019-03-29 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 一种超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060255885A1 (en) * 2005-04-25 2006-11-16 Kyocera Corporation Bandpass filter, high-frequency module, and wireless communications equipment
US20090072928A1 (en) * 2006-10-05 2009-03-19 Fujikura Ltd. Reflection-type bandpass filter
TW201225409A (en) * 2010-12-02 2012-06-16 Nat Univ Tsing Hua Wideband high frequency filter

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7321284B2 (en) * 2006-01-31 2008-01-22 Tdk Corporation Miniature thin-film bandpass filter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060255885A1 (en) * 2005-04-25 2006-11-16 Kyocera Corporation Bandpass filter, high-frequency module, and wireless communications equipment
US20090072928A1 (en) * 2006-10-05 2009-03-19 Fujikura Ltd. Reflection-type bandpass filter
TW201225409A (en) * 2010-12-02 2012-06-16 Nat Univ Tsing Hua Wideband high frequency filter

Also Published As

Publication number Publication date
US9225050B2 (en) 2015-12-29
TW201429041A (zh) 2014-07-16
US20140191827A1 (en) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI631770B (zh) 雙頻雙饋入天線結構
TWI513091B (zh) 寬頻帶高頻濾波器
CN108598632B (zh) 一种具有双零点宽阻带的siw-cpw超宽带滤波器
CN101986456A (zh) 一种具有陷波特性的超宽带滤波器
TWI442625B (zh) Wideband high frequency filter
CN103187600B (zh) 基于多枝节加载方形谐振环的双模三通带滤波器
US20150116059A1 (en) Compact microstrip bandpass filter with multipath source-load coupling
CN104269588B (zh) 一种基于中心枝节加载的小型化六边形三模滤波器
EP3817141B1 (en) Antenna of mobile terminal, and mobile terminal
TWI436524B (zh) 行動通訊裝置
CN106848507A (zh) 基于组合谐振器的双通带微带滤波器
CN105024164A (zh) 一种基于u形槽和l型寄生条带的超宽带天线
CN204927463U (zh) 一种宽带双模带通滤波器
CN207743368U (zh) 一种微带耦合介质滤波器
CN114284657A (zh) 一种基于双层人工表面等离激元的超紧凑低通滤波结构
CN106898848B (zh) 一种h型开路枝节结合栅栏型缺陷地结构的超宽阻带低通滤波器
TWI381574B (zh) Dual band bandpass filter
CN105048044B (zh) 基于人工表面等离激元波的抑制临间耦合的传输线及电路
CN209401806U (zh) 一种新型的基片集成间隙波导带通滤波器
Yang et al. Closed-form design of Wilkinson power divider with broadband harmonic suppression and size reduction
TWI624111B (zh) 運用於微帶線之三線式帶止結構
CN203721858U (zh) 一种超宽带陷波滤波器
TWI446624B (zh) 雙寬頻行動通訊裝置
TWI849763B (zh) 天線模組
CN106169636B (zh) 一种应用于射电天文的准椭圆陷波滤波器