TWI527305B - 電容性負載支線濾波器 - Google Patents

Description

電容性負載支線濾波器

本申請案是以下申請案的正式申請案並主張該案之優先權：美國臨時專利申請案第61/112,613號，標題為「電容性負載支線濾波器(CAPACITIVELY LOADED SPURLINE FILTER)」，2008年11月7日申請，其以引用方式併入本文中。

【發明所屬之技術領域】

本申請案有關涉及電容性負載支線濾波器的系統、裝置、及方法。

支線濾波器是一種有效的帶拒濾波器。參考先前技術的圖1，先前技術之單一諧振器支線濾波器100的布局包括濾波器的直通線101及單一支系102。單一諧振器支線濾波器100提供處於入射信號之諧振頻率的帶拒陷波。同樣地，圖2圖解雙重諧振器支線濾波器200，其包含濾波器的直通線201、第一支系202、及第二支系203。一般而言，雙重諧振器支線濾波器提供比單一諧振器支線濾波器寬的帶拒頻率回應。

在單一支線及雙重支線二者中，設計支系的長度為波長長度的四分之一(1/4λ)，及由此決定帶拒中心頻率。因此，支線濾波器可被設計藉由調整支系長度而有不同的帶拒中心頻率。然而，具有效帶拒濾波器的支線濾波器一般會形成尤其在長度上為大尺寸的濾波器。因此，為解決這些及其他問題，需要改良支線濾波器系統、方法及裝置。

根據本發明之不同方面，提供一種用於電容性負載支線濾波器的系統。在一示範性具體實施例中，支線濾波器被組態為有電容元件，與沒有電容元件的典型支線濾波器相比，其有助於減少濾波器尺寸且同時提供相同的濾波效能。在一項示範性具體實施例中，建置電容元件縮減支線濾波器尺寸達約50%的布局面積並同時維持效能。

在一示範性具體實施例中，一種支線濾波器包含電容元件連接至支系及支線濾波器的直通線或接地。在另一具體實施例中，多重電容元件連接至支系。在一示範性具體實施例中，電容性負載支線濾波器提供帶拒頻率回應類似於不包含至少一個電容元件之類似支線濾波器的帶拒頻率回應，且電容性負載支線濾波器具有布局面積為一半或一半以下。在一示範性具體實施例中，支線濾波器包含電容元件，其中電容元件被組態為可降低濾波器的諧振頻率。

在另一示範性具體實施例中，雙重支線濾波器包含直通線，及耦合至直通線的第一支系及第二支系。第一電容元件連接直通線及第一支系，第二電容元件連接直通線及第二支系。類似於單一支線濾波器，該電容元件提高耦合效應並降低布局面積。

雖然在此以充分細節說明示範性具體實施例以使熟習本技術者能夠實踐本發明，但應明白，可實施其他具體實施例，且應明白，在不脫離本發明之精神及範疇下，可進行邏輯電氣及機械變更。因此，僅為了解說目的而提出以下詳細描述。

在一示範性具體實施例中，可將單一諧振器支線濾波器視為360°諧振迴路，如圖3所示。習用單一諧振器支線的長度是信號波長的四分之一(λ/4)。正規化相位為0°的輸入信號沿直通線向下行進，然後折返向上通過支系。在信號到達支系敞端時，該信號已行進λ/2且具有180°的相位。在支系末端的信號及輸入信號現在為180°異相，這有益於奇模耦合。因此，360°迴路是沿直通線向下及沿支系向上折返之180°路徑及180°奇模耦合的組合。

在一示範性具體實施例中，藉由在支系敞端及直通線之間添加電容元件而增加支系敞端的奇模耦合，可降低支線濾波器的諧振頻率。在另一示範性具體實施例中，連接具有電容元件的支系敞端至接地也很有幫助。

在一示範性具體實施例中，支線濾波器包含電容元件。在進一步示範性具體實施例中，電容元件被組態為可降低濾波器的諧振頻率。因此，藉由設計降低諧振頻率的電容元件，可縮減濾波器的實體長度分量。

根據示範性具體實施例並參考圖4A，支線濾波器400包含至少一個直通線401、至少一個支系402、及至少一個電容元件405、406。在一項示範性具體實施例中，電容元件可連接支線至接地(如406所示)。在另一示範性具體實施例中，電容元件可連接支線至支線濾波器400的直通線401(如405所示)。在另一示範性具體實施例中，在支線濾波器400中使用兩個電容元件405、406。換句話說，在一示範性具體實施例中，支系402透過相應的電容器連接至直通線401及接地二者。

再者，支線濾波器400包含由直通線401及支系402之間的區域所形成的支線間隙403。在一示範性具體實施例中，電容元件405、406中至少一個包含一電容器、串聯及/或並聯的多重電容器、或其他合適的電容性電子組件，如本技術所知或如以下設計。例如，電容元件405、406可以是分散式電容元件及邊耦合式電容元件。在一示範性具體實施例中，電容元件405、406可以位在支系402的敞端處或在其附近。使電容元件位置在支系敞端附近將增進支線濾波器的耦合，因而形成實體上較小的迴路。

在另一示範性具體實施例中並參考圖4B，雙重支線濾波器450包含至少兩個電容元件455、456。一個電容元件456連接第一支系452至接地。另一個電容元件455連接第一支系452至雙重支線濾波器450的直通線451。再者，在另一示範性具體實施例中，雙重支線濾波器450另外包含與兩個電容元件457、458連通的第二支系453。電容元件458連接第二支系453至接地。另一個電容元件457連接第二支系453至直通線451。在一示範性具體實施例中，雙重支線濾波器450具有與單一支線濾波器400類似的性能特性。明確地說，添加電容元件至雙重支線濾波器450能夠設計支線濾波器仍有支線濾波器的效能特性但長度大約為未添加電容元件之類似支線濾波器的一半。

在一示範性具體實施例中且如圖5A及5B按比例所圖解，含電容元件的支線濾波器具有比典型支線濾波器之布局面積小約50%的布局面積，且同時實現大體上與不含電容元件之類似支線濾波器相同的帶拒濾波器效能。再者，在另一示範性具體實施例中，與不含電容元件之類似有效支線濾波器相比，電容性負載支線濾波器具有顯著縮減的布局面積。例如，與非電容性支線濾波器相比，電容性負載支線濾波器可具有布局面積縮減大於25%、大於33%、大於50%。而且，在一示範性具體實施例中，設計支線濾波器具有直通線長度大約λ/8，其中λ對應於支線濾波器的中心抑制頻率。典型非電容性負載支線濾波器具有直通線長度約λ/4。連接至支系及接地或直通線的電容元件可縮減直通線長度。

在另一示範性具體實施例中並參考圖5B及5C，雙重支線濾波器550包含至少兩個電容元件555、556。雙重支線濾波器550類似於雙重支線濾波器450，且如同雙重支線濾波器450具有相同的元件。在雙重支線濾波器550中，一個電容元件556連接第一支系552至第一接地介層561。另一個電容元件555連接第一支系552至雙重支線濾波器550的直通線551。再者，在另一示範性具體實施例中，雙重支線濾波器550另外包含與兩個電容元件557、558連通的第二支系553。電容元件558連接第二支系553至第二接地介層562。另一個電容元件557連接第二支系553至直通線551。

圖6圖解圖5A及5B中參考之示範性具體實施例中所示兩個支線濾波器之示範性頻率回應的曲線圖。在示範性具體實施例中並參考圖6的曲線圖，包含電容元件之支線濾波器的頻率回應601與習用支線濾波器的頻率回應602類似，習用支線濾波器具有布局面積為示範性支線濾波器的兩倍大。

根據一示範性具體實施例，電容性負載支線濾波器可用於微帶、帶線、懸浮帶線、及其他類似導線媒介。在一示範性具體實施例中，如果在帶線中設置支線濾波器，則可在帶線媒介中提供小空腔以允許用於電容元件。而且，電容性負載支線濾波器可運用於印刷電路板上或MMIC中。

以上已針對特定具體實施例說明其優勢、其他優點及問題解決方案。但是，優勢、優點、問題解決方案及產生或彰顯任何優勢、優點或解決方案的任何元件，均不應視為任何或所有申請專利範圍的關鍵、必要或基本的功能或元件。本文中所使用的術語「包括」、「包含」或其任何其他變化，都是用來涵蓋非專有內含項，使得包括元件清單的製程、方法、物品或裝置，不僅包括這些元件，而且還包括未明確列出或此類製程、方法、物品或裝置原有的其他元件。此外，除非明確說明元件為「基本」或「關鍵」，否則實踐本發明並不需要在此說明的元件。

100、200、400、450、550．．．支線濾波器

101、201、401、451、551．．．直通線

102、202、203、402、452、453、552、553．．．支系

403．．．支線間隙

405、406、455、456、457、458、555、556、557、558．．．電容元件

561、562．．．接地介層

在結合圖式一起考慮時參考詳細說明及申請專利範圍，即可更加瞭解本發明，其中圖式中相同的參考號碼代表相同的元件，及：

圖1圖解先前技術的單一諧振器支線濾波器；

圖2圖解先前技術之雙重諧振器支線濾波器的布局；

圖3圖解單一諧振器支線濾波器的360°諧振迴路；

圖4A圖解示範性電容性負載單一諧振器支線濾波器的示意圖；

圖4B圖解示範性電容性負載雙重諧振器支線濾波器的示意圖；

圖5A至5C圖解電容性負載雙重諧振器支線濾波器與先前技術雙重諧振器支線濾波器相比的示範性具體實施例；及

圖6圖解比較先前技術之支線濾波器及電容性負載支線濾波器之示範性具體實施例的頻率回應曲線圖。

551．．．直通線

552、553．．．支系

555、556、557、558．．．電容元件

561、562．．．接地介層

Claims (17)

1. 一種支線濾波器包含：該支線濾波器的至少一個直通線；連接至該至少一個直通線的一支系，其中該支系大體上並聯該至少一個直通線以及被組態形成一360°諧振迴路；及與該支系的一敞端連通的一第一電容元件，其中該第一電容元件位在該支系的該敞端處或在其附近，以增進該支線濾波器的耦合；其中該第一電容元件連接至以下至少一者：接地或該至少一個直通線；及其中該至少一個直通線具有一長度約為λ/8，其中λ對應於該支線濾波器之一中心抑制頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中該支線濾波器被組態為可提供一帶拒頻率回應類似於不包含至少一個電容元件之一類似支線濾波器的該帶拒頻率回應，及其中該支線濾波器具有一半的布局面積或小於該類似支線濾波器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，另外包含連接至該支系的該敞端的一第二電容元件，其中該第一電容元件及該第二電容元件分別連接至接地及該至少一個直通線。
4. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中該第一電容元件為以下至少一者：一電容器或多重電容器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中該第一電容元件為以下至少一者：一分散式電容元件或一邊耦合式電容元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中該支線濾波器為一印刷電路板或MMIC之一部分。
7. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中該支線濾波器為一微帶、帶線、或懸浮帶線之一部分。
8. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中該支線濾波器為一帶線之一部分，及其中該支線濾波器另外包含空腔以允許用於該第一電容元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中與具有類似頻率回應之一非電容元件支線濾波器相比，該支線濾波器具有一布局面積縮減達至少25%。
10. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中與具有類似頻率回應之一非電容元件支線濾波器相比，該支線濾波器具有一布局面積縮減達至少33%。
11. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中與具有類似頻率回應之一非電容元件支線濾波器相比，該支線濾波器具有一布局面積縮減達至少50%。
12. 如申請專利範圍第1項所述之支線濾波器，其中與具有類似頻率回應之一非電容元件支線濾波器相比，該支線濾波器具有一長度縮減達至少50%。
13. 一種雙重支線濾波器包含：該雙重支線濾波器的至少一個直通線；耦合至該至少一個直通線的一第一支系及一第二支系，其中該第一支系與該第二支系兩者大體上並聯該至少一個直通線以及被組態形成一360°諧振迴路；一第一電容元件位在該第一支系的一敞端處或在其附近，連接至該第一支系及至該至少一個直通線或接地；及一第二電容元件位在該第二支系的一敞端處或在其附近，連接至該第二支系及至該至少一個直通線或接地；其中該至少一個直通線具有一長度約為λ/8，其中λ對應於該支線濾波器之一中心抑制頻率。
14. 如申請專利範圍第13項所述之雙重支線濾波器，另外包含：一第三電容元件位在該第一支系的該敞端處或在其附近，連接至該第一支系；一第四電容元件位在該第二支系的該敞端處或在其附近，連接至該第二支系；其中該第一及第三電容元件分別連接至該至少一個直通線及接地；及其中該第二及第四電容元件分別連接至該至少一個直通線及接地。
15. 如申請專利範圍第13項所述之雙重支線濾波器，其中與類似尺寸之一非電容元件雙重支線濾波器相比，該雙重支線濾波器具有一諧振頻率縮減達至少25%。
16. 如申請專利範圍第13項所述之雙重支線濾波器，其中與類似 尺寸之一非電容元件雙重支線濾波器相比，該雙重支線濾波器具有一諧振頻率縮減達至少33%。
17. 如申請專利範圍第13項所述之雙重支線濾波器，其中與類似尺寸之一非電容元件雙重支線濾波器相比，該雙重支線濾波器具有一諧振頻率縮減達至少50%。