![]() 交錯耦合帶通濾波器
专利摘要:
一種交錯耦合濾波器電路,用以在拒帶產生兩個傳輸零點。本發明所提出的帶通濾波器係採用四階交錯耦合組構,具有第一共振器、第二共振器、第三共振器以及第四共振器,其中,該第一與第二共振器之間、該第三與第四共振器之間、該第一共振器與該第四共振器之間、該第三與第四共振器之間具有磁場耦合、以及該第二與第三共振器之間具有電容耦合,且該第一及第四共振器之間的磁場耦合具有與該第二及第三共振器之間的電容耦合相反的極性。因此,本發明所提出的交錯耦合帶通濾波器能夠以磁場交錯耦合組構於傳輸拒帶產生兩個傳輸零點。 公开号:TW201324940A 申请号:TW100146132 申请日:2011-12-14 公开日:2013-06-16 发明作者:莊明翰;賴佳助;方柏翔;林河全;吳松峻 申请人:矽品精密工業股份有限公司; IPC主号:H01P1-00
专利说明:
交錯耦合帶通濾波器 本發明係有關於交錯耦合濾波器電路,更具體而言,係關於用以在傳輸拒帶(transmission rejection band)產生傳輸零點(transmission zero)的交錯耦合帶通濾波器電路。 現今許多可攜式通訊裝置對於通帶選擇性(pass band selectivity)有相當高的要求。四階交錯耦合帶通濾波器(quadruplet cross-coupled band pass filter)經常用以實現此類高選擇性的帶通濾波器。一般而言,採用電場交錯耦合(electric cross-coupling)設計的微帶線濾波器(microstrip filter)能夠於拒帶(rejection band)產生兩個傳輸零點(transmission zero)。 如第1A圖所示,描繪採用電場交錯耦合實現的習知四階交錯耦合帶通濾波器的電路示意圖。如圖所示,習知帶通濾波器係由四組微帶線開路共振器12,14,16,18形成於介電基板11上。第1B圖描繪第1A圖的帶通濾波器的輸入埠(共振器12)至輸出埠(共振器14)信號傳輸的測量結果,曲線C11顯示出輸入埠(共振器12)本身的反射係數(S11),曲線C12則顯示出輸入埠(共振器12)至輸出埠(共振器14)的正向傳輸係數(S21)在拒帶具有兩個傳輸零點。然而,在整合被動裝置(integrated passive device;IPD)製程中,輸入埠與輸出埠必須在電容器(capacitor)的位置上饋入,倘若採用上述架構則,輸入埠(共振器12)與輸出埠(共振器14)之間的電容會過於接近,可能造成短路。由於在整合被動裝置(IPD)製程中實現電場交錯耦合有相當程度的困難,難以利用此製程實現高頻拒帶的傳輸零點,故利用磁場交錯耦合達成上述在拒帶具有兩個傳輸零點的目標係目前業界主要的研究方向。 如第2A圖所示,描繪以整合被動裝置(IPD)製程製作的習知三階磁場交錯耦合帶通濾波器20的電路示意圖。如圖所示,該帶通濾波器20具有由電感22與電容器23a所構成的共振器、由電感24與電容器25a(包含電容器下極片25b)所構成的共振器以及由電感26與電容器27a(包含電容器下極片27b)所構成的共振器。該電感24與電容器25a作為信號輸入埠,而電感26與電容器27a作為信號輸出埠。該開口22a的兩端係透過電容器23a而相互電性連接,該開口24a的兩端係透過電容器25a及通孔25c而相互電性連接,同樣地,該開口26a的兩端係透過電容器27a及通孔27c而相互電性連接。請參照第2B圖,描繪三階磁場交錯耦合帶通濾波器20的信號傳輸的測量結果,曲線C21顯示出輸入埠(電感24與電容器25a)至輸出埠(電感26與電容器27a)的正向傳輸係數S21在低頻拒帶可產生傳輸零點,但是無法於高頻拒帶亦產生傳輸零點,曲線C22則顯示出在對稱組構下近乎相同的輸入埠反射係數S11與輸出埠反射係數S22。 由此可知,以習知技術而言,在整合被動裝置(IPD)製程中,難以實現電場交錯耦合,且習知磁場交錯耦合技術亦難以設計可於拒帶實現兩個傳輸零點的帶通濾波器。因此,如何提出一種可應用於整合被動裝置(IPD)製程中,且能夠有效利用磁場交錯耦合於拒帶同時實現兩個傳輸零點之交錯耦合帶通濾波器,實為目前各界亟欲解決之技術問題。 有鑒於上述習知技術之缺點,本發明提供一種交錯耦合帶通濾波器,包括:具有第一開口之第一共振器,係由第一電感與第一電容器所構成,該第一開口係由該第一電感的兩端點所構成,其中,該第一電感的兩端點透過該第一電容器相互電性連接;具有第二開口之第二共振器,係由第二電感與第二電容器所構成,該第二開口係由該第二電感的兩端點所構成,其中,該第二電感的兩端點透過第一互連電感相互電性連接;具有第三開口之第三共振器,係由第三電感與第三電容器所構成,該第三開口係由該第三電感的兩端點所構成,其中,該第三電感的兩端點透過第二互連電感相互電性連接;以及具有第四開口之第四共振器,係由第四電感與第四電容器所構成,該第四開口係由該第四電感的兩端點所構成,其中,該第四電感的兩端點透過該第四電容器相互電性連接,其中,該第一共振器與該第二共振器之間具有磁場耦合,該第三共振器與該第四共振器之間具有磁場耦合,該第一共振器與該第四共振器之間具有磁場耦合,且該第二共振器與該第三共振器之間具有電容耦合。 於本發明之另一實施態樣中,該第一、第二、第三、第四、第一互連、第二互連電感係由導磁半導體或金屬材料所形成。 本發明復提供一種交錯耦合帶通濾波器,包括:第一共振器,具有第一開口;第二共振器,具有第二開口;第三共振器,具有第三開口;以及第四共振器,具有第四開口,其中,該第一共振器與該第二共振器之間具有磁場耦合,該第三共振器與該第四共振器之間具有磁場耦合,該第一共振器與該第二共振器之間具有磁場耦合,且該第二共振器與該第三共振器之間具有電容耦合。 此外,於本發明之又一實施態樣中,該第一及第四共振器之間的磁場耦合具有與該第二及第三共振器之間的電容耦合相反的極性。 再者,於本發明之再一實施態樣中,該第一共振器係信號輸入埠,且該第四共振器係信號輸出埠,且該第二共振器與該第三共振器之間電性連接有第五電容器,形成串聯電容結構。 相較於習知技術,本發明不但能夠達到較佳的傳輸零點效果,亦能夠克服習知技術難以利用磁場交錯耦合及在整合被動裝置(IPD)製程下在拒帶產生兩個傳輸零點的問題,進一步提高帶通濾波器的頻帶選擇性,同時改善製程的相容性。 以下係藉由特定的具體實施形態說明本發明之技術內容,熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施形態加以施行或應用,本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用,在未悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。 須知,本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等,均僅用以配合說明書所揭示之內容,以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀,並非用以限定本發明可實施之限定條件,故不具技術上之實質意義,任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整,在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下,均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時,本說明書中所引用之如“第一”、“第二”、“開口”、及“兩端”等之用語,亦僅為便於敘述之明瞭,而非用以限定本發明可實施之範圍,其相對關係之改變或調整,在無實質變更技術內容下,當亦視為本發明可實施之範疇。 本發明所提出的四階交錯耦合帶通濾波器能夠應用在整合被動裝置製程(IPD)中,克服因不易實施電場交錯耦合,而導致難以於拒帶產生兩個傳輸零點之缺點,進而利用磁場交錯耦合以整合被動裝置製程實現高頻傳輸零點,以實現高選擇性帶通濾波器。 請參照第3A圖,示意地描繪本發明實施例的四階磁場交錯耦合帶通濾波器30的電路圖。如圖所示,該帶通濾波器30係由第一、第二、第三及第四共振器所構成的四階磁場交錯耦合組構,包含由電感32與電容器33所構成的第一共振器、由電感34與電容器35所構成的第二共振器、由電感36與電容器37所構成的第三共振器、以及由電感38與電容器39所構成的第四共振器。該等電感32,34,36,38係由例如導磁半導體或金屬材料所形成。 該第一共振器係由電感32與電容器33所構成,具有開口32a,該開口32a係由該電感32的兩端點32b,32c所構成,其中,該電感32的兩端點32b,32c透過電容器33而相互電性連接。舉例而言,該電感32的端點32b經由電容器33及其電容器下極片33a電性連接至貫穿電感32之通孔33b,再經由該通孔33b進一步電性連接至該端點32c,形成開路共振器組構。 該第二共振器係由電感34與電容器35所構成,具有開口34a,該開口34a係由該電感34的兩端點34b,34c所構成,其中,該電感34的兩端點34b,34c係透過該電容器35及互連電感42而相互電性連接。舉例而言,該電感34的端點34b,經由該電容器35及電容器下極片35a電性連接至互連電感42之一端,再經由該互連電感42之另一端進一步電性連接至貫穿電感34之通孔35b,進而電性連接至該端點34c,形成開路共振器組構。 該第三共振器係由電感36與電容器37所構成,具有開口36a,該開口36a係由該電感36的兩端點36b,36c所構成,其中,該電感36的兩端點36b,36c係透過電容器37及互連電感44而相互電性連接。舉例而言,該電感36的端點36b,經由電容器37及其電容器下極片37a電性連接至互連電感44之一端,再經由該互連電感44之另一端進一步電性連接至貫穿電感36之通孔37b,進而電性連接至該端點36c,形成開路共振器組構。 該第四共振器係由電感38與電容器39所構成,具有開口38a,該開口38a係由該電感38的兩端點38b,38c所構成,其中,該電感38的兩端點38b,38c係透過電容器39而相互電性連接。舉例而言,該電感38的端點38b經由電容器39及電容器下極片39a電性連接至貫穿電感38之通孔39b,再經由該通孔39b進一步電性連接至該端點38c,形成開路共振器組構。 如圖所示,部份該電感32及電感38分別設置於該第二及第三共振器的開口34a,36a內。該第一共振器的開口32a與該第四共振器的開口38a係對稱地設置於該等開口34a,36a外,且在相反方向上相互遠離。此外,該第一共振器係作為信號輸入埠,而該第四共振器係作為信號輸出埠。 於本實施例中,該第一共振器與該第二共振器之間、該第三共振器與該第四共振器之間、以及該第一共振器與該第四共振器皆可產生磁場耦合。此外,為了在該第二及該第三共振器之間提供額外的耦合,係於該第二及該第三共振器之間串聯電容器以提供電容耦合,本實施例中,該第二共振器係經由電容器31電性連接至該電容器31的電容器下極片31a,再經由該電容器下極片31a進一步電性連接至該第三共振器(亦即,電性連接於該電容器35與該電容器37之間),在該第二及該第三共振器之間形成串聯電容器,以產生電容耦合。此外,該第一及第四共振器之間所產生的磁場耦合之極性可與該第二及第三共振器之間所產生的電容耦合之極性相反(against polarity)。 也就是說,信號輸入埠(第一共振器)與該信號輸出埠(第四共振器)之間具有磁場耦合,且該第二及第三共振器之間所產生的電容耦合具有與該磁場耦合相反的極性,如此一來,使得本發明的四階磁場交錯耦合帶通濾波器30能夠在傳輸拒帶有效地產生兩個傳輸零點(於本實施例中,一個傳輸零點係產生於高頻拒帶,另一傳輸零點係產生於低頻拒帶),得以克服先前技術無法利用整合被動裝置(IPD)製程實現高頻拒帶傳輸零點的缺點。 請參照第3B圖,描繪四階磁場交錯耦合帶通濾波器30的信號傳輸的測量結果,曲線C31(S21)顯示出在傳輸拒帶能夠有效地產生兩個傳輸零點,特別的是,其中一個傳輸零點係產生在高頻拒帶,而曲線C32則顯示出在對稱組構下近乎相同的輸入埠反射(S11)與輸出埠反射(S22)。如圖所示,四階磁場交錯耦合帶通濾波器30能夠於接近3.531GHz的高頻拒帶產生-67.464dB的傳輸零點,相較於第1B圖所示帶通濾波器的信號傳輸的測量結果(在約2.5GHz頻率處產生傳輸零點),本發明不僅具有較佳的高頻零點產生效果,且同時克服習知技術難以利用整合被動裝置(IPD)製程下在傳輸拒帶產生兩個傳輸零點的問題。 經上述說明,應了解到,本發明相較於習知技術,更能夠實現具高度選擇性的帶通濾波器,因應可攜式通訊裝置產業對於帶通濾波器通帶選擇性要求不斷提升的商業需求。此外,本發明所揭露的四階交錯耦合帶通濾波器係以磁場耦合的組構來實現以習知技術須採用電場交錯耦合方能實現的高頻拒帶傳輸零點,使得本發明無論在帶通濾波器的高選擇性或者製程的相容性上皆較習知技術有著顯著的改善與提升。 上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效,而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下,對上述實施形態進行修飾與改變。因此,本發明之權利保護範圍,應如後述之申請專利範圍所列。 11...介電基板 12...開路共振器 14...開路共振器 16...開路共振器 18...開路共振器 20...帶通濾波器 22...電感 22a...開口 23a...電容器 23b...電容器下極片 24...電感 24a...開口 25a...電容器 25b...電容器下極片 25c...通孔 26...電感 26a...開口 27a...電容器 27b...電容器下極片 27c...通孔 30...帶通濾波器 31...電容器 31a...電容器下極片 32...電感 32a...開口 32b...端點 32c...端點 33...電容器 33a...電容器下極片 33b...通孔 34...電感 34a...開口 34b...端點 34c...端點 35...電容器 35a...電容器下極片 35b...通孔 36...電感 36a...開口 36b...端點 36c...端點 37...電容器 37a...電容器下極片 37b...通孔 38...電感 38a...開口 38b...端點 38c...端點 39...電容器 39a...電容器下極片 39b...通孔 42...互連電感 44...互連電感 48...接地線 C11...曲線 C12...曲線 C21...曲線 C22...曲線 C31...曲線 C32...曲線 第1A圖係顯示習知採用電場交錯耦合的習知四階交錯耦合帶通濾波器的電路示意圖; 第1B圖係顯示第1A圖的帶通濾波器的輸入埠至輸出埠信號傳輸的測量結果; 第2A圖係顯示以整合被動裝置(IPD)製程實施的習知三階磁場交錯耦合帶通濾波器的電路示意圖; 第2B圖係顯示第2A圖的三階磁場交錯耦合帶通濾波器的信號傳輸的測量結果; 第3A圖係顯示根據本發明實施例的四階磁場交錯耦合帶通濾波器的電路示意圖;以及 第3B圖係顯示第3A圖的四階磁場交錯耦合帶通濾波器的信號傳輸的測量結果。 30...四階磁場交錯耦合帶通濾波器 31...電容器 31a...電容器下極片 32...電感 32a...開口 32b...端點 32c...端點 33...電容器 33a...電容器下極片 33b...通孔 34...電感 34a...開口 34b...端點 34c...端點 35...電容器 35a...電容器下極片 35b...通孔 36...電感 36a...開口 36b...端點 36c...端點 37...電容器 37a...電容器下極片 37b...通孔 38...電感 38a...開口 38b...端點 38c...端點 39...電容器 39a...電容器下極片 39b...通孔 42...互連電感 44...互連電感 48...接地線
权利要求:
Claims (10) [1] 一種交錯耦合帶通濾波器,包括:具有第一開口之第一共振器,係由第一電感與第一電容器所構成,該第一開口係由該第一電感的兩端點所構成,其中,該第一電感的兩端點透過該第一電容器相互電性連接;具有第二開口之第二共振器,係由第二電感與第二電容器所構成,該第二開口係由該第二電感的兩端點所構成,其中,該第二電感的兩端點透過該第二電容器及第一互連電感相互電性連接;具有第三開口之第三共振器,係由第三電感與第三電容器所構成,該第三開口係由該第三電感的兩端點所構成,其中,該第三電感的兩端點透過該第三電容器及第二互連電感相互電性連接;以及具有第四開口之第四共振器,係由第四電感與第四電容器所構成,該第四開口係由該第四電感的兩端點所構成,其中,該第四電感的兩端點透過該第四電容器相互電性連接,其中,該第一共振器與該第二共振器之間具有磁場耦合,該第三共振器與該第四共振器之間具有磁場耦合,該第一共振器與該第四共振器之間具有磁場耦合,且該第二共振器與該第三共振器之間具有電容耦合。 [2] 如申請專利範圍第1項所述之交錯耦合帶通濾波器,其中,該第一、第二、第三、第四、第一互連、第二互連電感係由導磁半導體材料或導磁金屬材料所形成。 [3] 如申請專利範圍第1項所述之交錯耦合帶通濾波器,復包括電性連接於該第二共振器與該第三共振器之間的第五電容器。 [4] 如申請專利範圍第1項所述之交錯耦合帶通濾波器,其中,該第一及第四共振器之間的磁場耦合具有與該第二及第三共振器之間的電容耦合相反的極性。 [5] 如申請專利範圍第1項所述之交錯耦合帶通濾波器,其中,該第一共振器係信號輸入埠,且該第四共振器係信號輸出埠。 [6] 如申請專利範圍第5項所述之交錯耦合帶通濾波器,其中,該第一開口與該第四開口係對稱地設置,且相互遠離。 [7] 一種交錯耦合帶通濾波器,包括:第一共振器,具有第一開口;第二共振器,具有第二開口;第三共振器,具有第三開口;以及第四共振器,具有第四開口,其中,該第一共振器與該第二共振器之間具有磁場耦合,該第三共振器與該第四共振器之間具有磁場耦合,該第一共振器與該第二共振器之間具有磁場耦合,且該第二共振器與該第三共振器之間具有電容耦合。 [8] 如申請專利範圍第7項所述之交錯耦合帶通濾波器,其中,該第一及第四共振器之間的磁場耦合具有與該第二及第三共振器之間的電容耦合相反的極性。 [9] 如申請專利範圍第7項所述之交錯耦合帶通濾波器,其中,該第一共振器係信號輸入埠,且該第四共振器係信號輸出埠。 [10] 如申請專利範圍第7項所述之交錯耦合帶通濾波器,其中,該第一開口與該第四開口係對稱地設置,且相互遠離。
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申请号 | 申请日 | 专利标题 TW100146132A|TWI499123B|2011-12-14|2011-12-14|交錯耦合帶通濾波器|TW100146132A| TWI499123B|2011-12-14|2011-12-14|交錯耦合帶通濾波器| CN201210007512.1A| CN103166593B|2011-12-14|2012-01-11|交错耦合带通滤波器| US13/435,422| US9196941B2|2011-12-14|2012-03-30|Cross-coupled bandpass filter| 相关专利
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