TWI779819B - 雙頻轉換電路結構 - Google Patents

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Abstract

一種雙頻轉換電路結構包含第一傳輸線、第二傳輸線及導電層。第一傳輸線具有第一輸入端、第一輸出端與第二輸出端。第二傳輸線具有第二輸入端、第三輸入端、第三輸出端與第四輸出端。第二輸入端耦接第一輸出端，第三輸入端耦接第二輸出端。導電層與第一傳輸線及第二傳輸線層疊設置。導電層包含第一鏤空圖案。第一鏤空圖案與第二傳輸線在俯視圖上重疊。

Description

雙頻轉換電路結構
本發明是關於一種無線通信電路結構，特別是關於一種雙頻轉換電路結構。
在無線通信系統中，由於功率輸出級的線性度不夠理想，在輸出端或多或少會形成高次諧波並對其他頻段造成干擾。因此，如何將系統的高次諧波抑制於規範以內，以提升系統的效能並符合法規，已成為本領域被關注的問題之一。
本發明揭露一種雙頻轉換電路結構，其包含第一傳輸線、第二傳輸線及導電層。第一傳輸線具有第一輸入端、第一輸出端與第二輸出端。第二傳輸線具有第二輸入端、第三輸入端、第三輸出端與第四輸出端。第二輸入端耦接第一輸出端，第三輸入端耦接第二輸出端。導電層與第一傳輸線及第二傳輸線層疊設置。導電層包含第一鏤空圖案。第一鏤空圖案與第二傳輸線在俯視圖上重疊。
本發明揭露一種雙頻轉換電路結構，其包含第一導電層及第二導電層。第二導電層包含第一鏤空圖案。第二導電層與第一導電層層疊設置，且由介電材料隔開。第一導電層包含巴倫電路、濾波電路及共面帶狀線。濾波電路包含傳輸線。傳輸線包含第二鏤空圖案。第一鏤空圖案與傳輸線在俯視圖上重疊，且與第二鏤空圖案在俯視圖上不重疊。濾波電路耦接於巴倫電路與共面帶狀線之間。
本申請的雙頻轉換電路結構利用傳輸線與接地導電層上的鏤空圖案來對高頻訊號部分提供了更高的插入損失。相較於習知技術，本申請的雙頻轉換電路結構不使用額外元件、材料與佈線面積，並可以提高對於高次諧波的抑制能力。
本申請的實施例針對雙頻無線通訊中的雙頻轉換電路進行改良，以增加雙頻轉換電路本身抑制諧波的能力，進而降低整體系統的高次諧波。圖1為本發明的雙頻轉換電路結構10的實施例的示意圖。雙頻轉換電路結構10用以接收輸入訊號，並產生轉換訊號至功率輸出級（未繪示於圖中）。功率輸出級依據增益值將該轉換訊號增益為輸出訊號輸出。在一些實施例中，雙頻轉換電路結構10應用在雙頻無線通訊的發射機中，例如應用在符合IEEE 802.11 a/b/g/n/ac規範的發射機中。
雙頻轉換電路結構10設置於雙層印刷電路板，該雙層印刷電路包含導電層100與導電層200層疊設置，並由一介電材料隔開。導電層100設置於該雙層印刷電路板的頂部，包含雙頻微帶線（microstrip）以接收輸入訊號並進行信號處理，再通過共面帶狀線（coplanar strip）160將對處理後的信號輸出。導電層200作為參考接地層，設置於該雙層印刷電路板的底部。如圖1所示，雙頻微帶線包含巴倫電路（balun circuit）120（下稱傳輸線120）及濾波電路140（下稱傳輸線140）。在更進一步的實施例中，濾波電路140為低通濾波器。共面帶狀線160（下稱傳輸線160）包含第一帶狀線161與第一帶狀線162。
傳輸線120的輸入端N1用以接收該輸入訊號；傳輸線120的輸出端N2與輸出端N3分別連接傳輸線140的輸入端N4與輸入端N5；傳輸線140的輸出端N6與輸出端N7分別連接第一帶狀線161的輸入端N8與第二帶狀線162的輸入端N9。如圖1所示的俯視圖下，傳輸線120與傳輸線140設置於導電層200的範圍內且彼此重疊，傳輸線160的左端重疊導電層200並向右延伸出導電層200的範圍，具體來說第一帶狀線161與第一帶狀線162沿著遠離傳輸線140的一方向延伸。
為了易於理解導電層100與導電層200中元件的相對設置，圖2與圖3分別單獨繪示了導電層100與導電層200的示意圖。
請參考圖2，傳輸線140包含鏤空圖案T1、T2、T3與T4。而如圖3所示，導電層200包含具有鏤空圖案U1、U2、U3與U4的一整片金屬，如圖1所示，鏤空圖案U1~U4與傳輸線140部分重疊，但鏤空圖案U1~U4與傳輸線140的鏤空圖案T1~T4皆不重疊。
請同時參考圖4。圖4繪示了傳輸線140與鏤空圖案U1~U4的示意圖。傳輸線140包含第一段SG1、第二段SG2、第三段SG3與第四段SG4。第一段SG1連接於輸入端N4與第二段SG2之間；第二段SG21連接於第一段SG1與輸出端N6之間；第三段SG3連接於輸入端N5與第四段SG4之間；第四段SG4連接於第三段SG3與輸出端N7間。在俯視圖下，第一段SG1、第三段SG3、第一帶狀線161與第二帶狀線162平行設置，第二段SG2與第四段SG4平行設置，第一段SG1與第二段SG2垂直設置，及第三段SG3與第四段SG4垂直設置。
鏤空圖案T1設置於第一段SG1中；鏤空圖案T2設置於第二段SG2中；鏤空圖案T3設置於第三段SG3中；鏤空圖案T4設置於第四段SG4中。
在俯視圖下，傳輸線140中的鏤空圖案T1~T4不為封閉鏤空圖案，且為具有一缺口的T形鏤空圖案。鏤空圖案T1的缺口C1朝向遠離第三段SG3的方向；鏤空圖案T2的缺口C2朝向遠離傳輸線160的方向；鏤空圖案T3的缺口C3朝向遠離第一段SG1的方向；鏤空圖案T4的缺口C4朝向遠離傳輸線160的方向。第一段SG1、鏤空圖案T1、第二段SG2與鏤空圖案T2分別與第三段SG3、鏤空圖案T3、第四段SG4與鏤空圖案T4對稱設置。在一些實施例中，鏤空圖案T1與鏤空圖案T3的大小相同，及鏤空圖案T2與鏤空圖案T4的大小相同。在一些實施例中，鏤空圖案T1與鏤空圖案T2的大小不同。在其他實施例中，鏤空圖案T1~T4的缺口C1~C4方向可與圖2所示不同。
在俯視圖下，鏤空圖案U1與第一段SG1重疊，鏤空圖案U2與第一段SG2重疊，鏤空圖案U3與第一段SG3重疊，及鏤空圖案U4與第一段SG4重疊。鏤空圖案U1~U4為封閉鏤空圖案，且為具有一開口的U形鏤空圖案。第一段SG1穿過鏤空圖案U1的開口O1，且開口O1朝向輸入端N4；第二段SG2穿過鏤空圖案U2的開口O2，且開口O2朝向輸出端N6；第三段SG3穿過鏤空圖案U3的開口O3，且開口O3朝向輸入端N5；第四段SG4穿過鏤空圖案U4的開口O4，且開口O4朝向輸出端N7。在一些實施例中，鏤空圖案U1與鏤空圖案U3的大小相同，及鏤空圖案U2與鏤空圖案U4的大小相同。在一些實施例中，鏤空圖案U1與鏤空圖案U2的大小不同。
在一些實施例中，雙頻轉換電路結構10用以抑制輸出訊號中的高次諧波。換言之，雙頻轉換電路結構10用以增加在高頻部分的插入損失。舉例而言，當雙頻轉換電路結構10用於傳輸2.4GHz及/或5.5GHz的訊號時，訊號的高次諧波可介於10~18GHz之間（例如16.5GHz，其為5.5GHz訊號的三倍頻），雙頻轉換電路結構10利用傳輸線140與導電層200的鏤空設計來增加10~18GHz的止帶頻寬。在一些實施例中，雙頻轉換電路結構10對於頻帶在10~18GHz的訊號提供大約30dB以上的插入損失。
在一些實施例中，傳輸線140與鏤空圖案U1~U4作為低通濾波器，其可依據橢圓方程式、巴特沃斯（Butterworth）濾波器公式或柴比雪夫（Chebyshev）濾波器公式來取得其頻率響應。鏤空圖案T1、鏤空圖案U1、鏤空圖案T2與鏤空圖案U2延第一段SG1與第二段SG2依序串聯成一路，及鏤空圖案T3、鏤空圖案U3、鏤空圖案T4與鏤空圖案U4延第三段SG3與第四段SG4依序串聯成另一路。此兩路並聯成一雙通道的低通濾波器，其中鏤空圖案U1~U4與鏤空圖案T1~T4中的每一者均視為一個帶拒濾波器，每個帶拒濾波器均為低通濾波器提供一個傳輸零點。將該些帶拒濾波器串聯以組成上述的低通濾波器。
該些帶拒濾波器的止帶頻寬相關於鏤空圖案U1~U4與鏤空圖案T1~T4的尺寸大小與位置。在一些實施例中，當鏤空圖案U1~U4的尺寸（例如鏤空範圍的面積）愈小，其對應的傳輸零點的頻率越高。在一些實施例中，當鏤空圖案T1~T4的尺寸愈小，其對應的傳輸零點的頻率越高。
在其他實施例中，傳輸線140不包含鏤空圖案T1與鏤空圖案T3。
在其他實施例中，傳輸線140不包含鏤空圖案T2與鏤空圖案T4。
在其他實施例中，導電層200不包含鏤空圖案U1與鏤空圖案U3。
在其他實施例中，導電層200不包含鏤空圖案U2與鏤空圖案U4。
在一些實施例中，第一段SG1具有至少兩個大小不同的T形不封閉鏤空圖案，及第三段SG3具有至少兩個大小不同的T形不封閉鏤空圖案。在一些實施例中，第二段SG2具有至少兩個大小不同的T形不封閉鏤空圖案，及第四段SG4具有至少兩個大小不同的T形不封閉鏤空圖案。在更進一步的實施例中，第一段SG1與第二段SG2上的所有T形鏤空圖案的大小互不相同，及第三段SG3與第四段SG4上的所有T形鏤空圖案的大小互不相同。
在一些實施例中，導電層200更包含不同於鏤空圖案U1、U2的兩個大小相同的U形鏤空圖案並分別重疊於第一段SG1與第三段SG3。在一些實施例中，導電層200更包含不同於鏤空圖案U3、U4的兩個相同的U形鏤空圖案並分別重疊於第二段SG2與第四段SG4。在更進一步的實施例中，與第一段SG1和第二段SG2重疊的所有U形鏤空圖案的大小互不相同，及與第三段SG3和第四段SG4重疊的所有U形鏤空圖案的大小互不相同。
上文的敘述簡要地提出了本申請某些實施例之特徵，而使得本申請所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本申請內容的多種態樣。本申請所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本申請內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處該之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本申請所屬技術領域具有通常知識者應當明白，這些均等的實施方式仍屬於本申請內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本申請內容之精神與範圍。
10:雙頻轉換電路結構 100:導電層 200:導電層 120:傳輸線 140:傳輸線 160:傳輸線 161:第一帶狀線 162:第一帶狀線 T1:鏤空圖案 T2:鏤空圖案 T3:鏤空圖案 T4:鏤空圖案 U1:鏤空圖案 U2:鏤空圖案 U3:鏤空圖案 U4:鏤空圖案 C1:缺口 C2:缺口 C3:缺口 C4:缺口 O1:開口 O2:開口 O3:開口 O4:開口 N1:輸入端 N2:輸出端 N3:輸出端 N4:輸入端 N5:輸入端 N6:輸出端 N7:輸出端 N8:輸入端 N9:輸入端 SG1:第一段 SG2:第二段 SG3:第三段 SG4:第四段
在閱讀了下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本申請的多種態樣。應注意到，根據本領域的標準作業習慣，圖中的各種特徵並未依比例繪製。事實上，為了能夠清楚地進行描述，可能會刻意地放大或縮小某些特徵的尺寸。 圖1為本發明一些實施例中，雙頻轉換電路結構的示意圖。 圖2為本發明一些實施例中，雙頻轉換電路結構中第一導電層的示意圖。 圖3為本發明一些實施例中，雙頻轉換電路結構中第二導電層的示意圖。 圖4為本發明一些實施例中，雙頻轉換電路結構的部分細部示意圖。
10:雙頻轉換電路結構
100:導電層
200:導電層
120:傳輸線
140:傳輸線
160:傳輸線
161:第一帶狀線
162:第一帶狀線
T1:鏤空圖案
T2:鏤空圖案
T3:鏤空圖案
T4:鏤空圖案
U1:鏤空圖案
U2:鏤空圖案
U3:鏤空圖案
U4:鏤空圖案
N1:輸入端
N2:輸出端
N3:輸出端
N4:輸入端
N5:輸入端
N6:輸出端
N7:輸出端
N8:輸入端
N9:輸入端

Claims (10)

  1. 一種雙頻轉換電路結構，包含：一第一傳輸線，具有一第一輸入端、一第一輸出端與一第二輸出端；及一第二傳輸線，具有一第二輸入端、一第三輸入端、一第三輸出端與一第四輸出端，其中該第二輸入端耦接該第一輸出端，該第三輸入端耦接該第二輸出端，其中該第二傳輸線包含一第二鏤空圖案，其中該第二鏤空圖鏤空的部分為T形圖案，具有一缺口，及一導電層，與該第一傳輸線及該第二傳輸線層疊設置，包含：一第一鏤空圖案，其中該第一鏤空圖案與該第二傳輸線在一俯視圖上重疊。
  2. 如請求項1中的雙頻轉換電路結構，其中該第二鏤空圖案與該第一鏤空圖案在該俯視圖上不重疊。
  3. 如請求項2中的雙頻轉換電路結構，其中該導電層更包含一第三鏤空圖案，其中該第三鏤空圖案與該第二傳輸線在該俯視圖上重疊，且與該第一鏤空圖案相互分開，其中該第一鏤空圖案與該第三鏤空圖案為U形圖案。
  4. 如請求項3中的雙頻轉換電路結構，其中該第二傳輸線更包含一第四鏤空圖案，其中該第一鏤空圖案、該第二鏤空圖案、該第三鏤空圖案與該 第四鏤空圖案在該俯視圖上不重疊。
  5. 如請求項4中的雙頻轉換電路結構，其中該第四鏤空圖案為T形圖案，且不為封閉鏤空圖案。
  6. 一種雙頻轉換電路結構，包含：一第一導電層；及一第二導電層，包含一第一鏤空圖案，其中該第二導電層與該第一導電層層疊設置，且由一介電材料隔開，其中該第一導電層，包含：一巴倫電路；一濾波電路，包含一傳輸線，其中該傳輸線包含一第二鏤空圖案，其中該第一鏤空圖案與該傳輸線在一俯視圖上重疊，且與該第二鏤空圖案在該俯視圖上不重疊，其中該第二鏤空圖案鏤空的部分為T形圖案，具有一缺口；及一共面帶狀線，其中該濾波電路耦接於該巴倫電路與該共面帶狀線之間。
  7. 如請求項6中的雙頻轉換電路結構，其中該第二導電層更包含一第三鏤空圖案，及該傳輸線更包含一第四鏤空圖案，其中該第三鏤空圖案與該傳輸線在該俯視圖上重疊，且該第一鏤空圖案、該第二鏤空圖案、該第三鏤空圖案與該第四鏤空圖案在該俯視圖上相互不重疊。
  8. 如請求項7中的雙頻轉換電路結構，其中該傳輸線具有一第一段、一第二段、一第三段與一第四段，其中該第一段與該第三段平行，該第二段與該第四段平行，及該第一段與該第二段垂直，其中該第一鏤空圖案與該第一段在該俯視圖上重疊，及該第二鏤空圖案設置於該第一段中。
  9. 如請求項8中的雙頻轉換電路結構，其中該第一鏤空圖案為具有一開口的U形圖案。
  10. 如請求項7中的雙頻轉換電路結構，其中該第四鏤空圖案為T形圖案。
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