TWI675550B - 平衡濾波器 - Google Patents
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Abstract
本發明在於抑制平衡濾波器之插入損耗，並且將平衡濾波器小型化。
本發明之一實施形態之平衡濾波器100，具備端子P11~P15、電感器L110、L113、L116、及低通濾波器LP32。端子P11為不平衡訊號用。端子P12~P15為平衡訊號用。電感器L110連接於端子P11與接地點之間。電感器L113連接於端子P12與P13之間。電感器L116連接於端子P14與端子P15之間。低通濾波器LP32連接於電感器L113之一端與端子P12之間。低通濾波器LP32連接於電感器L113之另一端與端子P13之間。
Description
本發明係關於一種將不平衡訊號與平衡訊號相互轉換之平衡濾波器。
於通訊機器之RF(Radio Frequency，射頻)電路及其周邊電路中，為減小來自外部之雜訊之影響，有時會使用將不平衡訊號與平衡訊號相互轉換之平衡濾波器。例如，於日本特開2013-138410號公報(專利文獻1)中，揭示有一種以多個介電體層之積層體之形式形成的平衡濾波器。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-138410號公報
圖4係平衡濾波器200之等效電路圖，其中該平衡濾波器200為以往已知之平衡濾波器之一例。如圖4所示，平衡濾波器200具有不平衡端子UB、及包含端子B1與B2之平衡端子B。平衡濾波器200將輸入至不平衡端子UB之通帶之不平衡訊號自平衡端子B(端子B1及B2)作為平衡訊號而輸出。平衡濾波器200將輸入至平衡端子B之通帶之平衡訊號自不平衡端子UB作為不平衡訊號而輸出。配置於不平衡端子UB與平衡端子B之間之LC並聯共振器LC1、LC2構 成帶通濾波器，而讓通帶之訊號通過。再者，所謂平衡訊號，係指振幅之最大值大致相等且相位差異互為180度之2個訊號。所謂不平衡訊號，係指具有以接地電位為基準之振幅之訊號。
以往，作為利用1個天線進行發送及接收之通訊電路，已知有具備分路器及2個平衡濾波器之構成。圖5係通訊電路400之等效電路圖，其中該通訊電路400為以往已知之通訊電路之一例。如圖5所示，通訊電路400具備分路器300、及圖4之2個平衡濾波器200。通訊電路400具有發送模式及接收模式作為動作模式。
分路器300包含端子301~303。分路器300分配輸入至端子301之訊號並將其等自端子302及303輸出。分路器300合成輸入至端子302及303之訊號並將其等自端子301輸出。
於圖5所示之通訊電路400中，天線Ant與端子301連接。端子302與一平衡濾波器200之不平衡端子UB連接，並且端子303與另一平衡濾波器200之不平衡端子UB連接。2個平衡濾波器200之各平衡端子B連接於未圖示之RF電路。
於通訊電路400之發送模式下，來自未圖示之RF電路之通帶之平衡訊號(Tx訊號)經由平衡濾波器200作為不平衡訊號向端子302輸出。輸入至端子302之不平衡訊號經由分路器300自端子301輸出，並自天線Ant向外部發送。於接收模式下，被天線Ant接收到之訊號向端子301輸入。輸入至端子301之訊號被分配至端子302及303並分別自端子302及303輸出。來自端子303之不平衡訊號經由平衡濾波器200作為平衡訊號(Rx訊號)向未圖示之RF電路輸出。
於圖5所示之通訊電路400中，在將連接於天線Ant之訊號線路分支之分路器300中產生插入損耗。例如，自天線Ant向RF電路傳送之Rx訊號因通 過分路器而衰減約3dB。在各平衡濾波器200中亦會產生插入損耗。因此，於圖5所示之通訊電路400中，難以抑制插入損耗。
又，通訊電路400需要用以安裝分路器300及2個平衡濾波器200之空間。因此，難以將通訊電路400小型化。
本發明係為解決如上所述之課題而完成者，其目的在於抑制平衡濾波器之插入損耗，並且將平衡濾波器小型化。
本發明之一實施形態之平衡濾波器，具備第1至第5端子、第1至第3電感器、及第1低通濾波器。第1端子為不平衡訊號用。第2至第5端子為平衡訊號用。第1電感器連接於第1端子與接地點之間。第2電感器連接於第2端子與第3端子之間。第3電感器連接於第4端子與第5端子之間。第1低通濾波器連接於第2電感器之一端與第2端子之間。第1低通濾波器連接於第2電感器之另一端與第3端子之間。
於本發明之平衡濾波器中，第1電感器所接收到之不平衡訊號經由電磁場耦合向第2及第3電感器傳送。因此，無需用以分配不平衡訊號之分路器等構成。又，可使接收不平衡訊號之第1電感器於第2與第3電感器間共用化。
再者，所謂電磁場耦合係指一種經由磁通而實現之耦合，即隨著於一電感器流動之電流之變化而電感器間之磁通發生變化，從而於另一電感器產生感應電動勢。
根據本發明之平衡濾波器，能抑制平衡濾波器之插入損耗，並且能將平衡濾波器小型化。
100、100A、200‧‧‧平衡濾波器
300‧‧‧分路器
301~303、B1、B2、P11~P15‧‧‧端子
400‧‧‧通訊電路
Ant‧‧‧天線
B‧‧‧平衡端子
C120~C124、C121A‧‧‧電容器
L101~L104、L110~L118、L110A‧‧‧電感器
L133、LC1、LC2、LC131、LC132、LC133‧‧‧LC並聯共振器
LC131A‧‧‧串聯共振器
LP31、LP32‧‧‧低通濾波器
Pdc‧‧‧饋入端子
UB‧‧‧不平衡端子
圖1係實施形態之平衡濾波器之等效電路圖。
圖2係表示圖1之平衡濾波器之插入損耗之圖。
圖3係實施形態之變化例之平衡濾波器之等效電路圖。
圖4係表示以往已知之平衡濾波器之一例之等效電路圖。
圖5係表示以往已知之通訊電路之一例之等效電路圖。
以下，參照圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。再者，對圖中相同或相當部分標附有相同符號。
圖1係實施形態之平衡濾波器100之等效電路圖。平衡濾波器100具有發送模式及接收模式作為動作模式。平衡濾波器100將平衡訊號與不平衡訊號相互轉換而進行平衡濾波器100之通帶之訊號之發送及接收。發送訊號之頻率及接收訊號之頻率只要處於通帶內即可，其等可相同亦可不同。
如圖1所示，平衡濾波器100具備端子P11~P15、DC饋入端子Pdc、LC並聯共振器LC131~LC133、低通濾波器LP31、LP32、及電感器L102。LC並聯共振器LC131~LC133分別於平衡濾波器100之通帶之頻率下共振。
端子P11為不平衡訊號用之端子。端子P11連接於未圖示之天線。端子P12~P15分別為平衡訊號用之端子。端子P12~P15連接於未圖示之RF電路。自端子P12輸出之訊號之相位與自端子P13輸出之訊號之相位之差為180度。向端子P12輸入之訊號之相位與向端子P13輸入之訊號之相位之差為180度。自端子P14輸出之訊號之相位與自端子P15輸出之訊號之相位之差為180度。向端子P14輸入之訊號之相位與向端子P15輸入之訊號之相位之差為180 度。
於平衡濾波器100中，端子P12及P13被用作發送用之Tx端子。端子P14及P15被用作接收用之Rx端子。於發送模式下，輸入至Tx端子之通帶之平衡訊號作為不平衡訊號而自端子P11輸出。於接收模式下，輸入至端子P11之通帶之不平衡訊號係自Rx端子獲取。
於端子P11與接地點之間，自端子P11向接地點依序串聯連接有低通濾波器LP31、電感器L102及LC並聯共振器LC131。
低通濾波器LP31連接於端子P11與電感器L102之間。低通濾波器LP31包含電感器L101及電容器C120。電感器L101連接於端子P11與電感器L102之間。電容器C120連接於電感器L101及L102與接地點之間。低通濾波器LP31讓通帶之訊號通過，並且減少該訊號之諧波。所謂某頻率之諧波，係指該頻率之整數倍頻率之訊號。作為諧波之產生源，例如可列舉與端子P12~P15連接之未圖示之RF電路、或與端子P11連接之未圖示之天線。
LC並聯共振器LC131連接於電感器L102與接地點之間。LC並聯共振器LC131包含電感器L110及電容器C121。電感器L110連接於電感器L102與接地點之間。電容器C121與電感器L110於電感器L102與接地點之間並聯連接。
電感器L102連接於電感器L101與L110之間。電感器L102與電容器C121一同形成低通濾波器。該低通濾波器讓通帶之訊號通過，並且減少該訊號之諧波。
LC並聯共振器LC132連接於端子P12與P13之間。LC並聯共振器LC132包含電感器L113~L115及電容器C122。電容器C122與電感器L113於端子P12與P13之間並聯連接。電感器L113與電感器L110電磁場耦合。電感器L113連接於DC饋入端子Pdc。電感器L113之兩端分別電性連接於端子P12與P13，因此藉由使對DC饋入端子Pdc所施加之電壓變化，能調整端子P12及P13之直流電 位。
電感器L114連接於電容器C122之一電極與電感器L113之一端之間。電感器L115連接於電容器C122之另一電極與電感器L113之另一端之間。電感器L114之電感大致等於電感器L115之電感。電感器L114及L115係為將LC並聯共振器LC132之阻抗調整為所期望之值而設置。電感器L113~L115亦能以1個電感器之形式形成。
低通濾波器LP32連接於電感器L113之一端與端子P12之間，並且連接於電感器L113之另一端與端子P13之間。低通濾波器LP32包含電感器L103、L104、及電容器C124。電感器L103連接於電感器L113之一端與端子P12之間。電感器L104連接於電感器L113之另一端與端子P13之間。電感器L103之電感大致等於電感器L104之電感。電容器C124連接於電感器L103及端子P12之連接點與電感器L104及端子P13之連接點之間。
低通濾波器LP32於發送模式下，讓通帶之發送訊號通過，並且減少自與端子P12及P13連接之未圖示之RF電路產生之諧波。於接收模式下，減少輸入至端子P11之接收訊號及該接收訊號之諧波。
LC並聯共振器LC133連接於端子P14與P15之間。LC並聯共振器LC133包含電感器L116~L118及電容器C123。電容器C123與電感器L116於端子P14與P15之間並聯連接。電感器L116與電感器L110電磁場耦合。
電感器L117連接於電容器C123之一電極與電感器L116之一端之間。電感器L118連接於電容器C123之另一電極與電感器L116之另一端之間。電感器L117之電感大致等於電感器L118之電感。電感器L117及L118係為將LC並聯共振器LC133之阻抗調整為所期望之值而設置。電感器L116~L118亦能以1個電感器之形式形成。
於發送模式下，若將作為通帶之平衡訊號之發送訊號輸入至端 子P12及P13，則輸入至電感器L113之兩端部之平衡訊號會自電感器L113經由電磁場耦合作為不平衡訊號向電感器L110傳送。該不平衡訊號係自端子P11輸出。
於接收模式下，若將作為通帶之不平衡訊號之接收訊號輸入至端子P11，則接收訊號會自電感器L110經由電磁場耦合向電感器L113及L116傳送。
自電感器L116之兩端部分別輸出之訊號之相位差為180度。電感器L117之電感大致等於電感器L118之電感。訊號通過電感器L117之情形時之相位偏移與通過電感器L118之情形時之相位偏移大致相等。因此，自電感器L116之端子P14側之端部通過電感器L117而自端子P14輸出之訊號之相位、自電感器L116之端子P15側之端部通過電感器L118而自端子P15輸出之訊號之相位兩者的差保持大致180度不變。即，自端子P14及P15輸出通帶之平衡訊號。
自電感器L110經由電磁場耦合傳送至電感器L113之接收訊號自LC並聯共振器LC132經由低通濾波器LP32向端子P12及P13輸出。
於被輸入發送訊號之端子P12及P13與作為平衡訊號之發送訊號通過之電感器L113之間連接低通濾波器LP32，藉此能於發送模式下減少發送訊號之諧波。雖然於接收模式下可能因低通濾波器LP32導致接收訊號減少，但可自端子P14及P15獲取大致維持著自電感器L110傳送之訊號之強度之接收訊號。藉由平衡濾波器100，既能於接收模式下大致維持所獲取之接收訊號之強度，又能減少發送訊號之諧波。
進而，於平衡濾波器100中，電感器L110與端子P11之間連接有低通濾波器LP31。由於發送訊號通過低通濾波器LP31，故而能進而減少發送訊號之諧波。
於平衡滤波器100中，電感器L110所接收到之不平衡訊號經由 電磁場耦合向電感器L113及L116傳送。因此，無需用以分配不平衡訊號之分路器等構成。又，可使接收不平衡訊號之電感器L110於電感器L113與L116間共用化。其結果，能抑制平衡濾波器100之插入損耗，並且能將平衡濾波器100小型化。
圖2係表示圖1之平衡濾波器100之插入損耗IL21及IL22之圖。於圖2中，縱軸之衰減量(dB)係以負值加以表示。衰減量之絕對值越大則插入損耗越大。所謂插入損耗，係表示輸入至某端子之訊號中傳送至其他端子之訊號之比率的指標。插入損耗越大則表示輸入至電子零件之訊號中於該電子零件之內部損失之訊號之比率越大。
插入損耗IL21表示輸入至端子P11之訊號中傳送至端子P12之訊號之比率。輸入至端子P11之訊號中傳送至端子P13之訊號之比率亦表現出與插入損耗IL21相同之變化態樣。插入損耗IL22表示輸入至端子P11之訊號中傳送至端子P14之訊號之比率。輸入至端子P11之訊號中傳送至端子P15之訊號之比率亦表現出與插入損耗IL22相同之變化態樣。
於圖2所示之頻帶，插入損耗IL21及IL22均於頻率f10附近達到極小。在高於頻率f10之頻帶，插入損耗IL21大於插入損耗IL22。
於將輸入至端子P11之訊號向端子P12傳送之情形時，自電感器L110傳送至L113之訊號通過低通濾波器LP32到達端子P12。另一方面，於將輸入至端子P11之訊號向端子P14傳送之情形時，自電感器L110傳送至L116之訊號不通過低通濾波器而到達端子P14。由於插入損耗IL21中包含低通濾波器LP32所致之訊號之衰減量，故而在高於頻率f10之頻帶，插入損耗IL21大於IL22。
於實施形態中，對接收不平衡訊號之LC共振器為LC並聯共振器之情形進行了說明。亦可如圖3所示之平衡濾波器100A般，該LC共振器為LC串聯共振器。圖3所示之平衡濾波器100A之構成係將圖1之平衡濾波器100之LC並 聯共振器LC131替換成LC串聯共振器LC131A所成之構成。因除此以外之構成相同，故不重複加以說明。
如圖3所示，LC串聯共振器LC131A包含電感器L110A及電容器C121A。電感器L110A與電容器C121A於端子P11與接地點之間串聯連接。LC串聯共振器LC131A於平衡濾波器100A之通帶之頻率下共振。電感器L110A與電感器L113及L116分別電磁場耦合。
以上，根據實施形態及變化例之平衡濾波器，能抑制平衡濾波器之插入損耗，並且能將平衡濾波器小型化。
又，根據實施形態及變化例之平衡濾波器，既能於接收模式下大致維持將被獲取之接收訊號之強度，又能於發送模式下減少發送訊號之諧波。
此次所揭示之各實施形態亦設定有於不矛盾之範圍內加以適當組合而實施。此次所揭示之實施形態應被理解成其所有方面均為例示而非進行限制者。本發明之範圍係藉由申請專利範圍而非藉由上述說明進行表示，且意圖包括與申請專利範圍同等之含義及範圍內之全部變更。
Claims (12)
- 一種平衡濾波器，具備：第1端子，其為不平衡訊號用；第2至第5端子，其等為平衡訊號用；第1電感器，其連接於上述第1端子與接地點之間；第2電感器，其連接於上述第2端子與上述第3端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；第3電感器，其連接於上述第4端子與上述第5端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；及第1低通濾波器，其連接於上述第2電感器之一端與上述第2端子之間，並且連接於上述第2電感器之另一端與上述第3端子之間；上述第1低通濾波器包含：第4電感器，其連接於上述第2電感器之一端與上述第2端子之間；第5電感器，其連接於上述第2電感器之另一端與上述第3端子之間；及第1電容器，其連接於上述第4電感器及上述第2端子之間之連接點與上述第5電感器及上述第3端子之間之連接點之間。
- 如請求項1所述之平衡濾波器，其進而具備連接於上述第1端子與上述第1電感器之間之第2低通濾波器。
- 一種平衡濾波器，具備：第1端子，其為不平衡訊號用；第2至第5端子，其等為平衡訊號用；第1電感器，其連接於上述第1端子與接地點之間；第2電感器，其連接於上述第2端子與上述第3端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合； 第3電感器，其連接於上述第4端子與上述第5端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；及第1低通濾波器，其連接於上述第2電感器之一端與上述第2端子之間，並且連接於上述第2電感器之另一端與上述第3端子之間；其進而具備連接於上述第1端子與上述第1電感器之間之第2低通濾波器。
- 如請求項3所述之平衡濾波器，其中，上述第2低通濾波器包含：第6電感器，其連接於上述第1端子與上述第1電感器之間；及第2電容器，其連接於上述第1端子與上述接地點之間。
- 如請求項4所述之平衡濾波器，其中，上述第2低通濾波器包含：第6電感器，其連接於上述第1端子與上述第1電感器之間；及第2電容器，其連接於上述第1端子與上述接地點之間。
- 如請求項1至5中任一項所述之平衡濾波器，其進而具備在上述第1端子與上述接地點之間與上述第1電感器並聯連接之第3電容器。
- 如請求項1至5中任一項所述之平衡濾波器，其進而具備在上述第1端子與上述接地點之間與上述第1電感器串聯連接之第3電容器。
- 如請求項1至5中任一項所述之平衡濾波器，其中，上述平衡濾波器之動作模式包含第1及第2模式，於上述第1模式下，輸入至上述第2及第3端子之第1平衡訊號被變換成第1不平衡訊號而自上述第1端子輸出，於上述第2模式下，輸入至上述第1端子之第2不平衡訊號被轉換成第2平衡訊號而自上述第4及第5端子輸出。
- 如請求項6所述之平衡濾波器，其中，上述平衡濾波器之動作模 式包含第1及第2模式，於上述第1模式下，輸入至上述第2及第3端子之第1平衡訊號被變換成第1不平衡訊號而自上述第1端子輸出，於上述第2模式下，輸入至上述第1端子之第2不平衡訊號被轉換成第2平衡訊號而自上述第4及第5端子輸出。
- 一種平衡濾波器，具備：第1端子，其為不平衡訊號用；第2至第5端子，其等為平衡訊號用；第1電感器，其連接於上述第1端子與接地點之間；第2電感器，其連接於上述第2端子與上述第3端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；第3電感器，其連接於上述第4端子與上述第5端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；第1低通濾波器，其連接於上述第2電感器之一端與上述第2端子之間，並且連接於上述第2電感器之另一端與上述第3端子之間；及第3電容器，在上述第1端子與上述接地點之間與上述第1電感器並聯連接；上述平衡濾波器之動作模式包含第1及第2模式，於上述第1模式下，輸入至上述第2及第3端子之第1平衡訊號被變換成第1不平衡訊號而自上述第1端子輸出，於上述第2模式下，輸入至上述第1端子之第2不平衡訊號被轉換成第2平衡訊號而自上述第4及第5端子輸出。
- 一種平衡濾波器，具備：第1端子，其為不平衡訊號用； 第2至第5端子，其等為平衡訊號用；第1電感器，其連接於上述第1端子與接地點之間；第2電感器，其連接於上述第2端子與上述第3端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；第3電感器，其連接於上述第4端子與上述第5端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；第1低通濾波器，其連接於上述第2電感器之一端與上述第2端子之間，並且連接於上述第2電感器之另一端與上述第3端子之間；及第3電容器，在上述第1端子與上述接地點之間與上述第1電感器串聯連接。
- 一種平衡濾波器，具備：第1端子，其為不平衡訊號用；第2至第5端子，其等為平衡訊號用；第1電感器，其連接於上述第1端子與接地點之間；第2電感器，其連接於上述第2端子與上述第3端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；第3電感器，其連接於上述第4端子與上述第5端子之間，且與上述第1電感器電磁場耦合；及第1低通濾波器，其連接於上述第2電感器之一端與上述第2端子之間，並且連接於上述第2電感器之另一端與上述第3端子之間；上述平衡濾波器之動作模式包含第1及第2模式，於上述第1模式下，輸入至上述第2及第3端子之第1平衡訊號被變換成第1不平衡訊號而自上述第1端子輸出，於上述第2模式下，輸入至上述第1端子之第2不平衡訊號被轉換成第2平衡 訊號而自上述第4及第5端子輸出。
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