TWI556502B - 用於射頻積體電路的多模濾波器 - Google Patents

用於射頻積體電路的多模濾波器 Download PDF

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Description

用於射頻積體電路的多模濾波器
本發明一般係與多模濾波器有關，且更特別是與適合用於在一射頻(RF)積體電路中加以實施之一多模濾波器有關。
相關申請案之交互參照
本申請案係主張於2010年10月26日所提申之美國臨時專利申請案第61/406,588號的優先權。
對於許多通訊裝置而言，微波濾波器係一整合功能方塊。在因為商業市場傾向不斷地力求低成本及高度整合的解決方案之後，具有高效能的同時利用小矽晶面積之濾波器係受到高度地尋求。
以矽晶為基礎之製造製程在低成本和達成一高程度整合之能力上業已佔主導地位的領先者。然而，被動濾波器在被整合至矽晶基板上係有其困難。首先，被動元件係極需矽晶面積且集總之元件、或者是傳輸線濾波器係已知為占用大量面積，而經常使前述構件被整合在一積體電路晶片上是不太實際。此解決方案在較低頻率之應用上係變得更糟，其中對於有效操作此等低頻濾波器之所需尺寸更大得多。第二，矽晶基板係極為耗損而對經整合濾波器具有一顯著影響。該等矽晶基板之耗損係造成不良的濾波效能。且在一較高頻率處，基板耗損係更為明確。
於是，為努力達成一高階整合，典型濾波器之發展係基於主動濾波器的拓樸。然而，主動濾波器係消耗電流而使得其本身非常不適合在以一有限電池來源進行操作之無線行動應用中。
在基於矽晶製程之被動濾波器的製作上業已存在多種作品和出版物。例如：一平面環形共振器業已被製作在一CMOS製造製程內。此環形共振器係包含一擾動短截線且在60 GHz處作用為一雙模帶通濾波器。不過，製作所需之矽晶面積係仍然大型且該共振器係具有不良選擇性。在另一實施方式中，操作在77 GHz處之一帶通濾波器業已被製作在一矽鍺(SiGe)製造製程內。該濾波器係運用集總元件、螺旋型電感器和金屬絕緣體金屬(MIM)電容器，不過仍然遭受高的插入損失。其它嘗試係包含試圖以單體方式納入一濾波器。
為努力達成一高整合，薄膜塊體聲波共振器(FBAR)係被使用在傳統的濾波器設計中。不同於陶瓷和表面聲波濾波器(SAW)，薄膜塊體聲波共振器濾波器之製作係相容於傳統的積體電路材料和製作技術。薄膜塊體聲波共振器元件係包含諸如氧化鋅或氮化鋁之一壓電層，經夾置在兩個電極之間且定位在一基板中的一空腔上方。透過串接和分流薄膜塊體聲波共振器處於一階梯組態之一組合，帶通濾波作用係能被實行。類似於薄膜塊體聲波共振器，高長寬比的互鎖變換器(IDT)和反射器係允許CMOS型表面聲波濾波器達成具有高品質功能性的多個GHz頻率。然而，以目前技術所實施之薄膜塊體聲波共振器濾波器或表面聲波濾波器係受限於操作在低於5 GHz之頻率處。
透過直通矽晶穿孔(TSV)結構之使用，其它的帶通濾波器設計係能被實現。並行的直通矽晶穿孔結構係能形成一對電氣耦合線路以實行濾波功能。然而，薄膜塊體聲波共振器、表面聲波濾波器和直通矽晶穿孔結構係皆需要特殊的處理步驟，而對諸如CMOS、SiGe、BiCMOS、GaAs和InP之標準積體電路技術的可擴展性有所限制。該些特殊的處理步驟係被在標準的矽晶製造製程內，藉此需要特殊的關切和材料而導致成本和可靠性兩者問題。
因此，需要小型矽晶面積的同時對一個或更多傳統的積體電路製作技術具有高度可擴展性之一高性能濾波器設計係所需要的。再者，自後續詳細說明和後附申請專利範圍連同隨附圖式及本揭示內容之背景技術，其它理想特性和特徵係將變為顯明。
依據一個觀點，茲提供一種多模帶通濾波器。該帶通濾波器係被製作在一積體電路上，且操作成一微波/毫米波濾波電路。該帶通濾波器係包含一第一組濾波器耦合元件和一第二組濾波器耦合元件，一具三連接埠T型傳輸線接合器以及一擾動元件。該具三連接埠T型傳輸線接合器係具有一第一連接埠和一第二連接埠，該第一連接埠係被耦合至該第一組濾波器耦合元件中一第一濾波器耦合元件之一第一末端，且該第二連接埠係被耦合至該第二組濾波器耦合元件中一第一濾波器耦合元件之一第一末端。該擾動元件係被耦合至該具三連接埠T型傳輸線接合器之一第三連接埠。該第一組濾波器耦合元件中一第二濾波器耦合元件係包含一輸入傳輸線，且使其一第一末端被耦合至一輸入連接埠而其一相對末端則具有一開路末端。該第二組濾波器耦合元件中一第二濾波器耦合元件係包含一輸出傳輸線，且使其一第一末端被耦合至一輸出連接埠而其一相對末端則具有一開路末端。
下文實施方式本質上係僅作為示範性且不打算用來限制本發明或其應用和用途。再者，無意被本發明的先前技術或接下來的實施方式中所呈現的任何理論所約束。
本發明之一目的係提供能夠克服先前計數之多個限制的一濾波器，諸如難以擴展且高成本和高矽晶面積的需求。所引入之一帶通濾波器結構係使用兩對耦合元件以提供帶外訊號的拒斥。依據本發明實施例，一擾動元件係被添加在該等耦合元件之間，以由於額外傳輸零點之建立而允許該濾波器以多模方式進行操作。多模功能性係允許該濾波器具有在一較廣頻寬上的選擇性，而帶有低量的插入損失。依據本發明實施例之一多模帶通濾波器的製作係完全地相容於基於矽晶的標準製程，而無須使用到額外的處理步驟。再者，由於能在一基於矽晶基板上製作的能力，所以該濾波器係可被微型化以供完全地整合於一完整的晶片上系統(SoC)解決方案。同樣，該濾波器係能有利地以一多層組態進行製作以供進一步微型化。前述和其它特性及據此所達成之優勢係更詳細地被敘述在後文中。
參考圖1，所描述係依據一本發明實施例之一非橢圓形多模帶通濾波器100的一網路表示方式。第一濾波器耦合元件11和第二濾波器耦合元件12係代表經耦合傳輸線之單位元件。將由偶模阻抗和奇模阻抗所代表之前述元件與具有一比率-1：1之一磁耦合變壓器相耦合係將該第一濾波器耦合元件11耦合至該第二濾波器耦合元件12。該些耦合元件係具有一特性阻抗Z0和一電氣長度Θo。具有一數值Ys之一擾動元件10係以分流方式被連接在該第一濾波器耦合元件11和該第二濾波器耦合元件12之經耦合傳輸線的等效網路的中間。
藉著引入Ys，從輸入連接埠P1到輸出連接埠P2之轉移函數係能被修改以引入更多傳輸零點。取決於所引入之傳輸零點，此帶通濾波器係能據此被改變。此濾波器係為一改良的多模濾波器設計而利用具有該擾動元件10之經電磁耦合傳輸線。藉由挑選該第一濾波器耦合元件11和該第二濾波器耦合元件12之經耦合傳輸線的寬度、間隔和開路(擾動)短截線10的尺寸之多項參數的某一組合，依據本發明實施例之多模濾波器係能夠任選地設定多模擾動和傳輸零點之產生的同時維持一濾波通過頻寬。
圖2係描述依據本發明實施例中一第一觀點的一非橢圓形多模濾波器200之一傳輸線模型的一頂部平面視圖。此多模帶通濾波器200係顯示所提出包含具有阻抗Z2和電氣長度Θ2之一開路短截線23的濾波器組態。該開路短截線23係被連接至一具三連接埠T型傳輸線接合器之一第三連接埠(3)，該具三連接埠T型傳輸線接合器係將一第一連接埠(1)耦合至一第一濾波器耦合元件21中一第一者之一第一末端，且將一第二連接埠(2)耦合至一第二濾波器耦合元件25中一第一者之一第一末端。該第一組濾波器耦合元件21中一第二濾波器耦合元件係包含一輸入傳輸線，且使其一第一末端被耦合至該輸入連接埠P1而其一相對末端則為開路末端。該第二組濾波器耦合元件25中一第二濾波器耦合元件係包含一輸出傳輸線，且使其一第一末端被耦合至該輸出連接埠P2而一相對末端則為開路末端。有利地，該經耦合傳輸線係分別提供Zoe和Θe之偶模阻抗和偶模電氣長度以及Zoo和Θo之奇模阻抗和電氣長度兩者。
一耦合間隙S 24與該開路短截線23之多項參數係一起決定此濾波器200的通帶頻寬和操作模式。因此，在不同的耦合條件下，予以產生之共振極點數目係有所不同。例如：對於在弱耦合條件來說，予以產生之極點數目係較低，而對於在強耦合條件來說，由開路短截線23所引入之多個額外極點係允許多模操作。
該等濾波器耦合元件21和25之經耦合傳輸線係能使用經耦合微帶線。此結構係亦能使用諸如經耦合CPW線之其他形式的微波傳輸媒體。同樣，除了對擾動元件23僅使用一筆直短截線架構，該擾動元件23係同樣能為一徑向短截線或一分段短截線。該些傳輸線和擾動結構之列表係未受限於前述所揭示，如同熟習該項技術人士將理解到：多種其它結構係能依據該等原理和在此濾波器設計中所提出之整體結構加以利用。再者，選用的傳輸線22係能被添加至此濾波器結構，以將該等濾波器耦合元件21和25連接至該具三連接埠T型傳輸線接合器之第一連接埠(1)和第一連接埠(2)。
參考圖3，一表示圖係例示依據本發明實施例中一第二觀點的一橢圓形多模濾波器300之一傳輸線模型。隨著對該濾波器200引入額外的經耦合傳輸線31，此濾波器300係能產生一橢圓形濾波器之轉移函數。最新引入之傳輸線31的一個末端係被終止於接地，而其它末端則是被耦合至該等第一濾波器耦合元件之輸入傳輸線和該等第二濾波器耦合元件之輸出傳輸線，兩者相對地分別耦合至該輸入連接埠P1和該輸出連接埠P2。相較於全極點濾波器，該橢圓形濾波器300係有利地改善通帶附近的拒斥。儘管圖3中被顯示為筆直短截線，然而。該等經耦合傳輸線31係能被形成作為具有一個末端被短路至接地之蜿蜒線路型(meander-line)的經耦合線路，經耦合變壓器或經耦合電感器。因此，該結構係能以一下述方式所建立：降低所需矽晶面積的同時仍對一橢圓形濾波器提供改善的效能。
圖4(包含圖4A和4B)係例示在一非橢圓形模式濾波器400和一橢圓形模式濾波器450兩者中具有被一集總元件電容器所取代之一開路短截線的多模濾波器之傳輸線模組的表示圖。圖4A係例示依據本發明之非橢圓形多模帶通濾波器400，其中該擾動短截線23(圖2)係被一等效的集總元件電容器41取代。圖4B係例示依據本發明之橢圓形多模帶通濾波器450，其中該擾動短截線23(圖2)係被一等效的集總元件電容器42取代。該等電容器41和42係能為已知的一金屬絕緣體金屬(MIM)電容器結構、一多晶矽絕緣體多晶矽(PIP)電容器結構、一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)電容器結構、一交叉指形電容器結構或任何電容性結構。
圖5(包含圖5A和5B)係例示依據本發明實施例中一非橢圓形多模濾波器500和一橢圓形多模濾波器550的傳輸線模型之前側，右側和頂部立體視圖。圖5A係該非橢圓形多模濾波器500的一立體視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。圖5B係該橢圓形多模濾波器550的一立體視圖，其中一接地屏蔽同樣未被描述。圖5A係描述圖2之非橢圓形濾波器200的三維傳輸線表示方式。相似地，圖5B係描述圖3之橢圓形濾波器300的三維傳輸線表示方式。在左手邊之經耦合傳輸線係由水平耦合線路52所代表，而在右手邊之經耦合線路則是由經耦合線路53所代表。該開放短截線係由結構51所代表。該等經耦合線路52和53及短截線51係被製作在相同的金屬化層內。選用的傳輸線未被顯示。
對於圖5中所例示結構500和550來說，該等經耦合元件係使用微帶傳輸線來製作。熟悉該項技術人士將理解到：其它的傳輸線結構係同樣能被運用。由於該等濾波器500和550能以單體方式來建構，所以此等濾波器係能被製作在任何金屬化層內，而僅受限於製程技術世代。接地係能藉由用於該等微帶傳輸線之一基板接地來提供。或者，在該等濾波器500和550下方之任何其它的金屬化層係能被使用作為一接地屏蔽。
例如：在具有六層金屬化層之一0.18微米互補金屬氧化物半導體(CMOS)的技術製程中，頂層6係能被使用於該等濾波器500和550的結構。該等基板層，金屬1層，金屬2層，金屬3層，金屬4層或金屬5層中任一層係能被使用於該接地屏蔽。該濾波器之製作係決不受限於如同此實例之說明中所使用的金屬層。熟悉該項技術人士將理解到：其它金屬層係同等地適用。任何金屬層所能被用來形成之濾波器係經耦合至用於該等微帶傳輸線中一相對下部的金屬接地屏蔽。如此係適用於整篇專利申請案中所敘述之結構，包含圖6、7、8、9、10和11之結構。
圖6(包含圖6A和6B)係描述所提出濾波器之另一實例。圖6A係依據本發明實施例中一非橢圓形多模濾波器610的一前側，右側和頂部立體視圖600，其中一接地屏蔽係未被描述。圖6B係依據本發明實施例中該非橢圓形多模濾波器610的一側邊平面視圖650，其中該接地屏蔽係被例示。在該非橢圓形多模濾波器610中之經耦合傳輸線61和63係以垂直方式被耦合，如立體視圖600中所示。輸入和輸出饋線及該等經耦合傳輸線61中一經耦合傳輸線之奇模阻抗線路係被形成在一下部金屬化層，而該等經耦合傳輸線63中一經耦合傳輸線之偶模阻抗線路則是被形成在一上部金屬化層。該側邊平面視圖650係該非橢圓形多模濾波器610在箭頭方向64中的一視圖(圖6A)。此視圖650係顯示此濾波器610之奇數阻抗線路61和偶數阻抗線路63剛好重疊。選用的傳輸線係未被顯示在視圖600和650中。
該濾波器610係一非橢圓形濾波器。圖6中所示之結構係亦適用於一橢圓形濾波器。同樣，儘管該等視圖600和650中描述出微帶傳輸線，然而其它傳輸線係亦能被使用。再者，由於該濾波器610能以單體方式來建構，所以該濾波器610係能被製作在任何金屬化層內，而僅受限於製程技術世代。接地係能由一基板接地所提供，或者是在納入有該濾波器610之微帶傳輸線61和63下方的任何金屬化層係能被使用作為該接地屏蔽。例如：藉由具有六層金屬化層之一技術世代，頂部金屬化層6係能被使用於該等偶數阻抗線路63以及擾動短截線62；該等奇數阻抗線路61係能被製作於金屬化層5內；且任何下部金屬化層和該基板係能充當該接地屏蔽。本文中所討論之金屬化層的結構係僅作為實例而已；該濾波器610之製作係決不受限於所敘述的金屬化層，因為其它金屬化層能被組合以達成相同的功能。
參考圖7，額外視圖700和750係描述一所提出濾波器710之另一實例。圖7(包含圖7A和7B)係例示依據本發明實施例中具有偏斜耦合的一非橢圓形多模帶通濾波器710的視圖700和750。圖7A係依據本發明實施例中具有偏移之非橢圓形多模帶通濾波器710的一前側，右側和頂部立體視圖700，其中一接地屏蔽係未被描述。經耦合傳輸線71和73係使用水平耦合和垂直耦合之一組合。輸入和輸出係饋入在一第一金屬化層中之奇數阻抗線路71，而一短截線72和偶數阻抗線路73則是被形成在一上部金屬化層內。圖7B係依據本發明實施例中具有偏移且例示有該接地屏蔽之非橢圓形多模帶通濾波器710的一側邊平面視圖750。此視圖750係該濾波器710從箭頭方向74看去的一視圖。該等奇數阻抗線路71和該等偶數阻抗線路73在垂直方向上係不會重疊。反之，該等奇數阻抗線路71和該等偶數阻抗線路73係被偏移某一距離。選用的傳輸線係未被顯示在視圖700和750中。
儘管圖7中描述有一非橢圓形濾波器710，然而此傳輸線的配置係同等地適用於依據本發明實施例之橢圓形濾波器的結構。此外，儘管顯示有微帶傳輸線，然而如此係僅作為例示性目的且理解到能利用其它傳輸線。由於該濾波器710能以單體方式來建構，所以依照關於圖6所討論之方式和所敘述之限制，該濾波器710係能被製作且該接地係能被提供在任何金屬化層中。
圖8所包含圖8A係依據本發明實施例中具有從一上部金屬化層饋入之輸入連接埠且具有偏移的一非橢圓形多模帶通濾波器810之一前側，右側和頂部立體視圖800。圖8所同樣包含圖8B係依據本發明實施例中具有從一上部金屬化層饋入之輸入連接埠且具有偏移的非橢圓形多模帶通濾波器810之一側邊平面視圖850，其中該接地屏蔽係被例示。與該等經耦合傳輸線71和73類似之經耦合傳輸線81和83係使用水平耦合和垂直耦合之一組合。輸入和輸出係透過該等經耦合傳輸線81和83之奇數阻抗線路81而自一上部金屬化層所饋入。一短截線82和偶數阻抗線路83係有所偏移且形成在一下部金屬化層內。
該視圖800係描述具有偏移之一非橢圓形模式帶通濾波器810，其中一接地屏蔽係未被描述；且該視圖850係具有偏移且描述有該接地屏蔽的非橢圓形模式帶通濾波器810之一側邊平面視圖(在圖8A之箭頭方向84上)。儘管該等奇數阻抗線路和偶數阻抗線路能如視圖600和650(圖6)中所示般剛好重疊，然而在該等視圖800和850中所觀看之濾波器850係使該等經耦合奇數阻抗線路81和偶數阻抗線路83被偏移某一距離。選用的傳輸線係未被顯示在視圖800和850中。
儘管圖8中描述有一非橢圓形濾波器810，然而此傳輸線的配置係同等地適用於依據本發明實施例之橢圓形濾波器的結構。此外，儘管顯示有微帶傳輸線，然而如此係僅作為例示性目的且理解到能利用其它傳輸線。由於該濾波器810能以單體方式來建構，所以依照關於圖6所討論之方式和所敘述之限制，該濾波器810係能被製作且該接地係能被提供在任何金屬化層中。
如所提及，所揭示之濾波器結構係由兩個濾波器區段，兩對經耦合元件和一擾動元件所組成。前述圖式和說明業已藉由使用筆直傳輸線來敘述該等經耦合元件。圖9係依據本發明實施例中具有蜿蜒線路之一非橢圓形多模帶通濾波器900的一頂部平面視圖。一接地屏蔽係未被描述在圖9中。
儘管此濾波器900使用蜿蜒的微帶傳輸線來製作，然而其它傳輸線係同等地適用。該等經耦合元件係具有以一蜿蜒形式彼此耦合之線路，而非筆直耦合的傳輸線，藉此有利地節省昂貴的矽晶面積。儘管此濾波器900為一非橢圓形多模帶通濾波器，然而圖9中經改良結構係同樣適用於一橢圓形濾波器。在該濾波器900中，所有該等傳輸線皆係被製作在相同的金屬化層內。然而，熟習本技術人士將理解到：該等傳輸線係能被製作在任何金屬層上，而僅受限於技術世代，且其中該接地屏蔽係能為一相對應的基板接地或被形成在一下部金屬化層內的一接地。為了進一步微型化，該等經蜿蜒耦合線路係能被製作在不同的金屬化層內。該等奇數阻抗線路係能被製作在一上部金屬化層內而該等偶數阻抗線路和短截線則是能被製作在一下部金屬化層內；或者反之亦是如此，該上部金屬化層和該下部金屬化層係藉由一基板接地及/或一經接地的下部金屬化層所屏蔽。再者，該等奇數阻抗線路和該等偶數阻抗線路係能剛好重疊或者是被偏斜一些距離。
參考圖10，使用多個交叉指形指狀部所製作之一非橢圓形濾波器係加以理描述。圖10(包含圖10A和10B)係例示依據本發明實施例中具有交叉指形線路之多模帶通濾波器1010和1020的頂部平面視圖1000和1050。圖10A係依據本發明實施例中具有用於經耦合傳輸線之互鎖指狀部的一非橢圓形多模帶通濾波器1010之一視圖1000，其中一接地屏蔽係未被描述。圖10B係依據本發明實施例中具有多重互鎖指狀部的一橢圓形多模帶通濾波器1020之一視圖1050，其中該接地屏蔽係未被例示。一指狀部101係被顯示在圖10A中。交叉指形係指稱一奇數阻抗線路與一偶數阻抗線路交替出現的過程。
從該視圖100可看出：存在有三個偶數阻抗指狀部被連接開路短截線和經連接至輸入連接埠及輸出連接部之兩個奇數阻抗指狀部。當偶數阻抗指狀部之數目和奇數阻抗指狀部之數目等於1時，該結構係與筆直傳輸線和蜿蜒傳輸線相同。因此，指狀部之數目係必須大於1。該奇數阻抗指狀部之數目和該偶數阻抗指狀部之數目係能相同。或者是，該奇數阻抗指狀部之數目係能大於或小於該偶數阻抗指狀部之數目。因此，相較於筆直耦合傳輸線，耦合作用係透過該等互鎖指狀部而發生，以節省昂貴的矽晶面積。
在該等視圖1000和1050中，微帶傳輸線係僅作為說明目的。熟悉該項技術人士將理解到：其它形式的傳輸線係同樣能被使用。此外，該等互鎖指狀部之數目係能遠高於該濾波器1020中所示。在該等視圖1000和1050中，該等指狀部和短截線係製作在相同的金屬化層內。然而，如先前所討論，該等指狀部和短截線係能被製作在任何金屬層上，而僅受限於技術世代，且具有一相對應的基板接地或被形成在一下部金屬化層中的一接地。為近一步微型化，該等經耦合線路之指狀部係能被製作在不同的金屬層上(亦即：該等奇數阻抗線路係能被製作在一上部金屬化層內且該等偶數阻抗線路和短截線則是能被製作在一下部金屬化層內；或者反之亦是如此)，該等不同的金屬層係藉由一基板接地及/或一經接地的下部金屬化層所屏蔽。再者，該等奇數阻抗線路和該等偶數阻抗線路係能剛好重疊，或者是在水平方向、垂直方向或水平和垂直兩者方向上被偏斜一些距離。
圖11(包含圖11A和11B)係例示依據本發明實施例中具有髮夾形共振器之多模帶通濾波器1110和1120之頂部平面視圖1100和1150。圖11A係依據本發明實施例中具有髮夾形共振器的一非橢圓形多模帶通濾波器1110之一視圖1110，其中一接地屏蔽係未被描述。圖11B係依據本發明實施例中具有微型化髮夾形共振器的一橢圓形多模帶通濾波器1120之一視圖1150，其中該接地屏蔽係同樣未被例示。相較於筆直耦合之傳輸線，髮夾形和微型化共振器係能被用來提供耦合作用，以供降低昂貴矽晶面積的需求。
在該等視圖1100和1150中，該擾動短截線和該等偶數阻抗線路係被製作在一上部金屬化層內，而該等奇數阻抗線路則是被製作在一下部金屬化層內。按照一類式形式，該等奇數阻抗線路係能被製作在一上部金屬化層內，而該擾動短截線和該等偶數阻抗線路則是能被製作在一下部金屬化層內。該接地屏蔽係能為該基板或該濾波器下方的任何金屬化層。
因此可以看出：高效能之橢圓形和非橢圓形多模帶通濾波器設計之數個方案業已揭示在一個或更多傳統的積體電路製作技術中有利地提供高度可擴展性和降減的矽晶面積需求。再者，依據本發明實施例之多模帶通濾波器設計係具有在一較廣頻寬上的選擇性且帶有低量的插入損失。
由於在一基於矽晶基板上製作的能力，所以該等濾波器設計係可被微型化以供完全地整合於一完整的晶片上系統(SoC)解決方案。同樣，該等濾波器設計係能有利地以一多層組態進行製作以供進一步微型化。儘管業已在本發明前述之詳細說明中呈現數個示範性實施例，應該要理解到：大量的變化例係存在，包含關於被用來形成磁性記錄媒體之各種疊層之材料的變化例。
應該要近一步理解到：該等示範性實例係僅為實例，且不打算以任何方式用來限制本發明的範疇，適用性，維度或組態。比較來說，前述的詳細說明係將對熟習該項技術人士提供用於實施本發明一示範性實施例之一便捷進度圖，以明瞭可對在一示範性實施例中所敘述之多項元件的功能和配置及多項運作步驟之方法進行各種改變，而不會悖離如後附申請專利範圍中所提及的本發明範疇。
10．．．開路短截線/擾動元件
11．．．第一濾波器耦合元件
12．．．第二濾波器耦合元件
21．．．第一濾波器耦合元件
22．．．傳輸線
23．．．開路短截線/擾動元件
24(S)．．．耦合間隙
25．．．第二濾波器耦合元件
31．．．傳輸線
41．．．集總元件電容器
42．．．集總元件電容器
51．．．短截線(結構)
52．．．(水平)耦合線路
53．．．經耦合線路
61．．．奇數阻抗線路/微帶傳輸線
62．．．擾動短截線
63．．．偶數阻抗線路/微帶傳輸線
64．．．箭頭方向
71．．．奇數阻抗線路/經耦合傳輸線
72．．．短截線
73．．．偶數阻抗線路/經耦合傳輸線
74．．．箭頭方向
81．．．奇數阻抗線路/經耦合傳輸線
82．．．短截線
83．．．偶數阻抗線路/經耦合傳輸線
84．．．箭頭方向
101．．．指狀部
100．．．非橢圓形多模帶通濾波器
200．．．非橢圓形多模帶通濾波器
300．．．橢圓形多模濾波器
400．．．橢圓形多模濾波器
450．．．橢圓形多模帶通濾波器
500．．．非橢圓形多模濾波(結構)
550．．．橢圓形多模濾波(結構)
600．．．前側，右側和頂部立體視圖
610．．．非橢圓形多模濾波器
650．．．側邊平面視圖
700．．．額外視圖
710．．．非橢圓形多模帶通濾波器
750．．．額外視圖
800．．．前側，右側和頂部立體視圖
810．．．非橢圓形多模帶通濾波器
850．．．側邊平面視圖
900．．．非橢圓形多模帶通濾波器
1000．．．頂部平面視圖
1010．．．非橢圓形多模帶通濾波器
1050．．．頂部平面視圖
1020．．．橢圓形多模帶通濾波器
1100．．．頂部平面視圖
1110．．．非橢圓形多模帶通濾波器
1150．．．頂部平面視圖
1120．．．橢圓形多模帶通濾波器
P1‧‧‧輸入連接埠
P2‧‧‧輸出連接埠
θe‧‧‧偶模電氣長度
θo‧‧‧奇模電氣長度
Zoe‧‧‧偶模阻抗
Zoo‧‧‧模阻抗
隨附圖式係有助於例示各種實施例且說明依據本發明之各種原理和優勢，其中類似地元件符號係指稱整個各別視圖相等或功能上相似的元件，且與上文詳細說明一起被納入且形成本說明書的一部分。
圖1係例示依據一本發明實施例中一多模濾波器的一網路表示方式之一表示圖。
圖2係例示依據本發明實施例中一第一觀點的一非橢圓形多模濾波器之一傳輸線模型的一頂部平面視圖。
圖3係例示依據本發明實施例中一第二觀點的一橢圓形多模濾波器之一傳輸線模型的一表示圖。
圖4(包含圖4A和4B)係例示具有被一集總元件電容器所取代之一開路短截線的多模濾波器之傳輸線的表示圖。圖4A係例示依據本發明之一非橢圓形多模帶通濾波器，其中的一擾動短截線係被一集總元件電容器取代。圖4B係例示依據本發明之一橢圓形多模帶通濾波器，其中的一擾動短截線係被一集總元件電容器取代。
圖5(包含圖5A和5B)係例示依據本發明實施例中一非橢圓形多模濾波器和一橢圓形多模濾波器的傳輸線模型之前側，右側和頂部立體視圖。圖5A係依據本發明實施例中該非橢圓形多模濾波器的一立體視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。圖5B係依據本發明實施例中該橢圓形多模濾波器的一立體視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。
圖6(包含圖6A和6B)係例示依據本發明實施例中一非橢圓形多模濾波器的視圖。圖6A係依據本發明實施例中該非橢圓形多模濾波器的一前側，右側和頂部立體視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。圖6B係依據本發明實施例中該非橢圓形多模濾波器的一側邊平面視圖，其中一接地屏蔽係被例示。
圖7(包含圖7A和7B)係例示依據本發明實施例中具有偏斜耦合的一非橢圓形多模帶通濾波器的視圖。圖7A係依據本發明實施例中具有偏移之非橢圓形多模帶通濾波器的一前側，右側和頂部立體視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。圖7B係依據本發明實施例中具有偏移之非橢圓形多模帶通濾波器的一側邊平面視圖，其中接地屏蔽係被例示。
圖8(包含圖8A和8B)係例示依據本發明實施例中具有從一上部金屬化層饋入之輸入連接埠且具有偏移的一非橢圓形多模帶通濾波器的視圖。圖8A係依據本發明實施例中具有從一上部金屬化層饋入之輸入連接埠且具有偏移的非橢圓形多模帶通濾波器之一前側，右側和頂部立體視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。圖8B係依據本發明實施例中具有從一上部金屬化層饋入之輸入連接埠且具有偏移的非橢圓形多模帶通濾波器之一側邊平面視圖，其中的接地屏蔽係被例示。
圖9係依據本發明實施例中具有蜿蜒線路之一非橢圓形多模帶通濾波器的一頂部平面視圖，其中一接地屏蔽係未被例示。
圖10(包含圖10A和10B)係例示依據本發明實施例中具有交叉指形線路之多模帶通濾波器的頂部平面視圖。圖10A係依據本發明實施例中具有用於經耦合傳輸線之互鎖指狀部的一非橢圓形多模帶通濾波器之一視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。圖10B係依據本發明實施例中具有多重互鎖指狀部的一橢圓形多模帶通濾波器之一視圖，其中該接地屏蔽係未被例示。
圖11(包含圖11A和11B)係例示依據本發明實施例中具有髮夾形共振器之多模帶通濾波器的頂部平面視圖。圖11A係依據本發明實施例中具有髮夾形共振器的一非橢圓形多模帶通濾波器之一視圖，其中一接地屏蔽係未被描述。圖11B係依據本發明實施例中具有微型化髮夾形共振器的一橢圓形多模帶通濾波器之一視圖，其中該接地屏蔽係未被例示。
熟習本技術人士業已理解到：圖式中的元件係就簡化和清楚而被例示，且未必要依照比例進行繪製。例如：該等圖式中用以例示積體電路架構之一些元件的維度係可相對其它元件而被誇大化，以有助於改善本發明實施例和替代性實施例的領悟。
10．．．開路短截線/擾動元件
11．．．第一濾波器耦合元件
12．．．第二濾波器耦合元件
100．．．非橢圓形多模帶通濾波器
P1．．．輸入連接埠
P2．．．輸出連接埠
Θ e．．．偶模電氣長度
Θ o．．．奇模電氣長度
Z oe．．．偶模阻抗
Z oo．．．奇模阻抗

Claims (15)

  1. 一種被製作在一積體電路上且操作成一微波/毫米波濾波電路之多模帶通濾波器，其係包括：一第一組濾波器耦合元件；一第二組濾波器耦合元件；一具三連接埠T型傳輸線接合器，其係具有一第一連接埠和一第二連接埠，該第一連接埠係被耦合至該第一組濾波器耦合元件中一第一濾波器耦合元件之一第一末端，且該第二連接埠係被耦合至該第二組濾波器耦合元件中一第一濾波器耦合元件之一第一末端，其中該第一組濾波器耦合元件中一第二濾波器耦合元件係包括一輸入傳輸線，該輸入傳輸線係使其一第一末端被耦合至一輸入連接埠而一相對末端則是包括一開路末端，且其中該第二組濾波器耦合元件中一第二濾波器耦合元件係包括一輸出傳輸線，該輸出傳輸線係使其一第一末端被耦合至一輸出連接埠而一相對末端則是包括一開路末端；以及一擾動元件，其係被耦合至該具三連接埠T型傳輸線接合器之一第三連接埠，其中該多模帶通濾波器係被組態設定成一橢圓形多模濾波器，其中該輸入傳輸線之開路末端和該輸出傳輸線之開路末端各者係與經耦合線路之一區段相連接，其中該經耦合線路之一末端區段係被連接至接地，該末端區段係相對於該經耦合線路中被連接至該輸入傳輸線和該輸出傳輸線之該區段。
  2. 如申請專利範圍第1項之多模帶通濾波器，其中該擾動元件係包括一開路短截線的傳輸線。
  3. 如申請專利範圍第1項之多模帶通濾波器，其中該第一組濾波器耦合元件和該第二組濾波器耦合元件中的各個濾波器耦合元件係包括一對強耦合傳輸線。
  4. 如申請專利範圍第1項之多模帶通濾波器，其中該擾動元件係包括經耦合至該具三連接埠T型傳輸線接合器之一第三連接埠的一開路短截線，以及其中該多模帶通濾波器之一結構所具有維度係對稱於該開路短截線之一中心線路且垂直於該開路短截線。
  5. 如申請專利範圍第1到4項中任一項之多模帶通濾波器，其係進一步包括：一第一選用傳輸線，其係被連接在該T型傳輸線接合器的第一連接埠和該第一組濾波器耦合線路中第一濾波器耦合線路的第一末端之間；以及一第二選用傳輸線，其係被連接在該T型傳輸線接合器的第二連接埠和該第二組濾波器耦合線路中第一濾波器耦合線路的第一末端之間。
  6. 如申請專利範圍第1到4項中任一項之多模帶通濾波器，其中經連接在該輸入連接埠和該輸入連接埠之間的一電路之一負載係包括50歐姆。
  7. 如申請專利範圍第1到4項中任一項之多模帶通濾波器，其中該等第一濾波器耦合元件和該等第二濾波器耦合元件各者之各個傳輸線係被挑選自包括下述的群組中：一 微帶線路，一共平面波導元件，一帶狀線路，和其他類型的傳輸線。
  8. 如申請專利範圍第1到4項中任一項之多模帶通濾波器，其中該等第一濾波器耦合元件和該等第二濾波器耦合元件係被挑選自包括下述的群組中：邊緣耦合型耦合傳輸線，寬邊耦合型耦合傳輸線，蜿蜒型耦合傳輸線和螺旋型耦合傳輸線。
  9. 如申請專利範圍第1到4項中任一項之多模帶通濾波器，其中該等第一濾波器耦合元件和該等第二濾波器耦合元件係包括一個或更多單一電容器或π型網路電容器，且其中該單一電容器或該π型網路電容器各者係被挑選自包括下述的群組中：一金屬絕緣體金屬電容器，一交叉指形電容器，和另一電容性類型的耦合元件。
  10. 如申請專利範圍第2項之多模帶通濾波器，其中該開路短截線係被挑選自包括下述的群組中：一金屬絕緣體金屬電容器，一多晶矽絕緣體多晶矽(PIP)電容器，一交叉指形電容器，一金屬氧化物半導體(MOS)電容器，另一電容性元件，或是前述構件的任何組合。
  11. 如申請專利範圍第1項之多模帶通濾波器，其係進一步包括一基板，其上係形成有該等第一濾波器耦合元件和該等第二濾波器耦合元件各者，該T型傳輸線接合器和該擾動元件，該基板所包括一材料係被挑選自包括下述的群組：矽晶，二氧化矽，和另一基板材料。
  12. 如申請專利範圍第11項之多模帶通濾波器，其中該 等第一濾波器耦合元件和該等第二濾波器耦合元件中至少一個濾波器耦合元件係包括一多層的積體電路結構。
  13. 如申請專利範圍第11項之多模帶通濾波器，其中該積體電路係操作成一微波/毫米波濾波電路，並且係由被挑選自包括下述之群組的一積體電路技術所形成：CMOS，GaAs，SiGe和InP。
  14. 一種帶通濾波器，其係包括：一第一濾波電路；以及一個或更多第二濾波電路，其中該第一濾波電路和該一個或更多第二濾波電路中各者係透過高達N階之輸入連接埠和輸出連接埠進行串接，其中N係遠大於1之一整數，以定義經設計且最佳化為符合一預定濾波響應的多項參數，且其中該第一濾波電路和該一個或更多第二濾波電路中各者係包括：一第一組濾波器耦合元件；一第二組濾波器耦合元件；一具三連接埠T型傳輸線接合器，其係具有一第一連接埠和一第二連接埠，該第一連接埠係被耦合至該第一組濾波器耦合元件中一第一濾波器耦合元件之一第一末端，且該第二連接埠係被耦合至該第二組濾波器耦合元件中一第一濾波器耦合元件之一第一末端，其中該第一組濾波器耦合元件中一第二濾波器耦合元件係包括一輸入傳輸線，該輸入傳輸線係使其一第一末端被耦合至一輸入連接埠而一相對末端則是包 括一開路末端，且其中該第二組濾波器耦合元件中一第二濾波器耦合元件係包括一輸出傳輸線，該輸出傳輸線係使其一第一末端被耦合至一輸出連接埠而一相對末端則是包括一開路末端；以及一擾動元件，其係被耦合至該具三連接埠T型傳輸線接合器之一第三連接埠，其中該第一濾波電路和該一個或更多第二濾波電路中的至少一者係被組態設定成一橢圓形多模濾波器，其中該輸入傳輸線之開路末端和該輸出傳輸線之開路末端各者係與經耦合線路之一區段相連接，其中該經耦合線路之一末端區段係被連接至接地，該末端區段係相對於該經耦合線路中被連接至該輸入傳輸線和該輸出傳輸線之該區段。
  15. 如申請專利範圍第14項之帶通濾波器，其中該第一濾波電路和該一個或更多第二濾波電路各者係包括：一第一選用傳輸線，其係被連接在該T型傳輸線接合器的第一連接埠和該第一組濾波器耦合線路中第一濾波器耦合線路的第一末端之間；以及一第二選用傳輸線，其係被連接在該T型傳輸線接合器的第二連接埠和該第二組濾波器耦合線路中第一濾波器耦合線路的第一末端之間。
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