TWM445817U - 雙頻高通濾波器 - Google Patents

Description

雙頻高通濾波器

本創作係關於一種無線通訊元件，特別是指一種雙頻高通濾波元件。

在通訊系統中，因為受到信號轉換、信號調變、元件特性、傳輸媒介等許多不同因素的影響，無線信號中難以避免雜訊的產生。為了防止雜訊過度干擾無線信號而降低品質，必須設法儘可能地消除雜訊，普遍的作法是利用濾波元件的特性來過濾或削減雜訊的強度，因此濾波元件於通訊領域中始終扮演著非常重要的角色。除了一般常用的低通濾波器與帶通濾波器，隨著高頻通訊產品的迅速發展，可用來隔離低頻區段雜訊的高通濾波器也漸漸受到重視。

目前濾波器的設計發展趨勢以朝著高選擇性、高隔離度、體積縮小及和多頻帶應用等方向研發。以高頻濾波器而言，大多數是以電感及電容組成多階電路，若要獲得較高的信號隔離度，電路的階數必須相對提高，但整體電路的體積也會增加而不利於電子產品的縮小化。

本創作之主要目的係提供一種在確保體積精簡的前提之下，可提供高選擇性、高隔離特性的雙頻高通濾波器，濾除低頻區段的通信信號及雜訊，且高頻頻段可視需求調整，以滿足高頻通訊所需。

為達成前述目的，本創作雙頻高通濾波器係包含有：複數個電容，串接於一輸入端與一輸出端之間；複數個諧振電路，各諧振電路的一端連接在前述兩相鄰電容的串接，另一端連接至接地，且每一諧振電路中包含有串接的一諧振電感及一諧振電容；一調整電感，連接於該輸出端及接地之間。

本創作利用多階的電容及諧振電路構成一高通濾波器，又於輸出端設置一調整電感，如此可提高本創作的低頻帶拒效果，且隨著該調整電感的電感值逐漸降低，高頻頻段的頻率可相對增加，因此，可根據高頻通訊的需求規劃出應用的高頻頻段。

請參考圖1所示，本創作雙頻高頻高通濾波器包含有一輸入端11、一輸出端12、多個電容C1~C4、多個諧振電路13a~13c及一調整電感L。

該複數個電容C1~C4串聯在該輸入端11與輸出端12之間，本實施例中具有第一、第二、第三、第四電容C1~C4；每一諧振電路13a~13c連接在兩相鄰電容C1~C4的串接點與接地之間，本實施例中具有第一、第二、第三諧振電路13a~13c，該第一諧振電路13a中包含相串聯的一第一諧振電感L1及一第一諧振電容C5，該第二諧振電路13b中包含相串聯的一第二諧振電感L2及一第二諧振電容C5，該第三諧振電路13c中包含相串聯的一第三諧振電感L3及一第三諧振電容C6。該調整電感L4連接在輸出端12及接地之間。

前述電容C1~C4及諧振電路13的數目可依據濾波器欲應用的頻段改變，不侷限於前述實施例的數量。

請參考圖2，本創作在實際製作時，是以堆疊複數層基材的方式，構成積層式的高通濾波器而具有前述的等效電路架構，例如可採用陶瓷低溫共燒(Low temperature co-fired ceramic,LTCC)製程製作，使本創作能夠達成微型化與薄型化之產品外觀。在一較佳實施例中，包含有九層的基材，由上而下依序稱為第一基材21至第九基材29，在各層基材上形成適當的導體圖案，該些導體圖案以導通孔電性連接並在不同層之間形成耦合而成為電容或電感，藉此實現上述的濾波器等效電路。

在第一基材21與第三基材23的一端表面分別形成一第一電容耦合面31a、31b。

在第一基材21與第三基材23的另一端表面上分別形成一第三電容耦合面33及一第五電容耦合面35；在第三基材23上形成一帶狀的耦合帶50，該耦合帶50的中段位置藉由一導通孔連接至第一基材21上的第三電容耦合面33。

在第二基材22與第四基材24的一端表面分別形成一第二電容耦合面32a、32b，且該兩個第二電容耦合面32a、32b經由一導通孔電性連接。

在第二基材22與第四基材24的另一端表面分別形成一第四電容耦合面34a、34b，且該兩個第四電容耦合面34a、34b以一導通孔電性連接。

其中，前述兩第一電容耦合面31a、31b與兩第二電容耦合面32a、32b共同耦合構成第一電容C1。

前述兩第二電容耦合面32a、32b與該耦合帶50重疊的右半部構成該第二電容C2。

前述第三電容耦合面33、兩第四電容耦合面34a、34b與耦合帶50重疊的左半部共同耦合構成第三電容C3。

前述兩第四電容耦合面34a、34b與該第五電容耦合面35構成該第四電容C4。

在第五基材25、第六基材26及第七基材27的一端表面上分別形成一第一諧振電感線段36a、36b、36c，該第一諧振電感線段36a、36b、36c的端部藉由導通孔構成串聯，形成立體螺旋狀的繞線排列而構成該第一諧振電感L1，其中，該位在第五基材25上的第一諧振電感線段36a經由一導通孔電連接到第四基材24的第二電容耦合面32b。

在第六基材26與第七基材27的中段位置表面上分別形成一第二諧振電感線段37a、37b，兩第二諧振電感線段37a、37b的端部藉由導通孔構成串聯，形成立體螺旋狀的繞線排列而構成該第二諧振電感L2；其中，位在第六基材26上的第二諧振電感線段37a經由一導通孔電連接到前述耦合帶50。

在第六基材26與第七基材27的中段位置表面上再分別形成一第三諧振電感線段38a、38b，兩第三諧振電感線段38a、38b的端部藉由導通孔構成串聯，形成立體螺旋狀的繞線排列而構成該第三諧振電感L3；其中，位在第六基材26上的第三諧振電感線段38a經由一導通孔電連接到前述第四基材24上的第四電容耦合面34b。

在第六基材26與第七基材27相對於該第一諧振電感線段36a、36b的一端表面上，分別形成一調整電感線段39a、39b，諧振電感線段39a、39b的端部藉由導通孔構成串聯，形成立體螺旋狀的繞線排列而構成該調整電感L4。

在第八基材28上係形成獨立而未相連的一第一諧振電容耦合面41、一第二諧振電容耦合面42、一第三諧振電容耦合面43，其個別與形成在第九基材29上的一接地面44耦合而構成該第一諧振電容C5、該第二諧振電容C6與該第三諧振電容C7。

其中，該第一諧振電容耦合面41藉由一導通孔電連接至該第七基材27上的第二諧振電感線段37b；第二諧振電容耦合面42藉由一導通孔電連接至該第七基材27上的第一諧振電感線段36c；第三諧振電容耦合面43藉由一導通孔電連接至該第七基材27上的第三諧振電感線段38b。該接地面44藉由一導通孔電連接至該第七基材27上的調整電感線段39b。

請參考圖3所示，為本創作高通濾波器之S參數波形圖，虛線代表返射(reflected)係數(S₁₁ )，實線代表傳送(transmitted)係數(S₂₁ )。根據圖中可以看出本創作具有雙頻特性，可應用於2.4GHz與5GHz的高頻頻段，且在高衰減下依舊具有低損耗的特性。

藉由改變該調整電感L4的大小，能達到調整高頻頻段的應用領域。請參考圖4及圖5所示，當調整電感L4逐漸變小時，可選用的高頻頻段可相對提高。本創作藉由在輸出端12上加入該調整電感L4，將可提升濾波器的隔離度。

綜上所述，本創作以多階結構的設計，而可提供數個可調外頻傳輸零點，達到高選擇性、高隔離特性，對於GSM850/900/1800及LTE頻段等手機通訊頻段能有效隔離。利用三維單一方向的螺旋繞線方式形成電感，可提升其自諧振頻率(SRF)與Q值。

11‧‧‧輸入端

12‧‧‧輸出端

13a~13c‧‧‧第一諧振電路~第三諧振電路

C1~C4‧‧‧第一電容~第四電容

L1~L3‧‧‧第一諧振電感~第三諧振電感

C5~C7‧‧‧第一諧振電容~第三諧振電容

L4‧‧‧調整電感

31a、31b‧‧‧第一電容耦合面

32a、32b‧‧‧第二電容耦合面

33‧‧‧第三電容耦合面

34a、34b‧‧‧第四電容耦合面

35‧‧‧第五電容耦合面

50‧‧‧耦合帶

36a、36b、36c‧‧‧第一諧振電感線段

37a、37b‧‧‧第二諧振電感線段

38a、38b‧‧‧第三諧振電感線段

39a、39b‧‧‧調整電感線段

41‧‧‧第一諧振電容耦合面

42‧‧‧第二諧振電容耦合面

43‧‧‧第三諧振電容耦合面

44‧‧‧接地面

圖1：本創作之等效電路圖。

圖2：本創作一較佳實施例之分解立體圖。

圖3：當調整電感L4為第一長度時，本創作之S參數特性圖。

圖4：當調整電感L4為第二長度時，本創作之S參數特性圖。

圖5：當調整電感L4為第三長度時，本創作之S參數特性圖。

11‧‧‧輸入端

12‧‧‧輸出端

13a~13c‧‧‧第一諧振電路~第三諧振電路

C1~C4‧‧‧第一電容~第四電容

L1~L3‧‧‧第一諧振電感~第三諧振電感

C5~C7‧‧‧第一諧振電容~第三諧振電容

L4‧‧‧調整電感

Claims (5)

1. 一種雙頻高通濾波器，包含有：複數個電容，串接於一輸入端與一輸出端之間；複數個諧振電路，各諧振電路的一端連接在前述兩相鄰電容的串接，另一端連接至接地，且每一諧振電路中包含有串接的一諧振電感及一諧振電容；一調整電感，連接於該輸出端及接地之間。
2. 如請求項1所述之雙頻高通濾波器，該複數個電容、該複數個諧振電路及調整電感係形成在堆疊的多層基材。
3. 如請求項2所述之雙頻高通濾波器，該複數個電容包含第一電容至第四電容；該複數個諧振電路包含第一諧振電路至第三諧振電路；該多層基材包含第一基材至第九基材。
4. 如請求項3所述之雙頻高通濾波器，其中：該第一基材與第三基材的一端表面分別形成一第一電容耦合面；該第一基材與第三基材的另一端表面上分別形成一第三電容耦合面及一第五電容耦合面；該第二基材與第四基材的一端表面分別形成一第二電容耦合面，該兩個第二電容耦合面係電性連接；該第二基材與第四基材的另一端表面分別形成一第四電容耦合面，該兩個第四電容耦合面係電性連接；該第三基材上形成一耦合帶，該耦合帶電性連接至第一基材上的第三電容耦合面；前述兩第一電容耦合面與兩第二電容耦合面共同耦合 構成第一電容；前述兩第二電容耦合面與該耦合帶相重疊的部分構成該第二電容；前述第三電容耦合面、兩第四電容耦合面與耦合帶重疊的部分共同耦合構成第三電容；前述兩第四電容耦合面與該第五電容耦合面構成該第四電容；該第五基材、第六基材與第七基材的一端表面上分別形成一第一諧振電感線段，該些第一諧振電感線段串聯而構成該第一諧振電路中的一第一諧振電感，其中，該位在第五基材上的第一諧振電感線段電連性接到第四基材的第二電容耦合面；該第六基材與第七基材上各別形成一第二諧振電感線段，兩第二諧振電感線段串聯而構成該第二諧振電路中的一第二諧振電感；其中，在第六基材上的第二諧振電感線段電性連接到前述耦合帶；該第六基材與第七基材上再各別形成一第三諧振電感線段，兩第三諧振電感線段串聯而構成該第三諧振電路中的一第三諧振電感；其中，該第六基材上的第三諧振電感線段電性連接該第四基材上的第四電容耦合面；該第六基材與第七基材相對於該第一諧振電感線段的一端表面上，分別形成一調整電感線段，兩諧振電感線段串聯而構成該調整電感；該第八基材上係形成分離未相連的一第一諧振電容耦合面、一第二諧振電容耦合面、一第三諧振電容耦合面， 其分別與形成在該第九基材上的一接地面耦合而構成一第一諧振電容、一第二諧振電容與一第三諧振電容，該第一至第三諧振電容分別為前述第一至第三諧振電路中的諧振電容；其中，該第一諧振電容耦合面電性連接至該第七基材上的第二諧振電感線段；該第二諧振電容耦合面電性連接至該第七基材上的第一諧振電感線段；該第三諧振電容耦合面電性連接至該第七基材上的第三諧振電感線段；該接地面電性連接至該第七基材上的調整電感線段。
5. 如請求項4所述之雙頻高通濾波器，該第一諧振電感、第二諧振電感、第三諧振電感及該調整電感係為立體螺旋狀的繞線。