專利名稱：邊緣耦合共面波導帶通濾波器的制作方法
技朮領域本發(fā)明為一種有關于共面波導濾波器，是應用于窄頻帶通濾波器上，特別是一種邊緣耦合共面波導帶通濾波器。
背景技朮隨著無線通訊科技的發(fā)展，無線信號傳輸件為目前大眾所使用，雖然無線傳輸較有線傳輸方便，但由于日漸增多的電子產品，其所產生的噪聲，對無線信號來說無疑是一種干擾，這使得濾波器在無線通訊中重要的角色，而有關濾波器的研究，近年來朝向體積小、頻寬窄、頻帶外衰減特性佳、高質量因素等方面發(fā)展，其中一種共面波導濾波器在近年來逐漸研究發(fā)展中。
共面波導(Coplanar Waveguide)的結構是于1969由C.P.Wen所提出的，請參照「第一圖」，為習知共面波導的結構圖，其主要特色為信號線(Signal)10與地線(Ground)20在同一個平面的基板(Substrate)30上，這使得電路在串聯及并聯上都非常容易，不像微帶傳輸線需額外穿孔，而穿孔在高頻時往往會帶來不可忽視的電感效應，降低電路的效率，再者，共面波導的電氣特性不受基板30的厚度影響，其特性阻抗可由空隙與信號線10的寬度比例來決定，所以特性阻抗可達的范圍較大。
而濾波器依其特性可分為高通(High-pass)、低通(Low-pass)、帶通(Band-pass)及帶拒(Band-stop)濾波器，其中在帶通濾波器的設計上，不論是電容耦合型帶通濾波器或是電容電感耦合型濾波器，在饋入端都需要相當大的耦合電容，利用間隙耦合的方式不易實現，且需要外加一段傳輸線來匹配電路，在電路的設計上頗為麻煩，因此，如何簡化帶通濾波器的電路及縮小其電路面積，成為研究人員待解決問題的一。
發(fā)明內容
有鑒于先前技術無法解決的問題與存在的缺點，本發(fā)明提出一種邊緣耦合共面波導帶通濾波器，通過將邊緣耦合傳輸線饋入濾波器電路的輸入及輸出部，來匹配系統所需的耦合電容值，并利用步階阻抗共振器取代電容電感共振器，以簡化電路設計及縮小電路面積。
所以為達上述目的，本發(fā)明所提的邊緣耦合共面波導帶通濾波器中，包含有一輸入部40、濾波器電路50及一輸出部60，其中輸入部40與輸出部60分別具有一段1/4λ(λ波長)長度的邊緣耦合傳輸線，用于匹配系統所需的耦合電容值，而濾波器電路50可由電容濾波器、電容電感濾波器或步階阻抗共振器組成，且可設計所需的電路階數(N)，通常階數愈大，濾波器具有衰減特性越佳的截止帶。
通過這種邊緣耦合共面波導帶通濾波器，利用饋入邊緣耦合傳輸線于輸入及輸出部，來匹配系統所需的耦合電容值，可以簡化帶通濾波器的電路設計，而且通過步階阻抗共振器取代電容電感共振器，以縮小電路面積，達到簡化帶通濾波器的電路及縮小其電路面積的目的。
第1圖為已知技術的共面波導結構示意圖；第2圖為本發(fā)明所提的濾波器系統方塊圖；第3A圖為本發(fā)明所提的3階邊緣耦合電容型共面波導帶通濾波器的電路布局示意圖；第3B圖為本發(fā)明所提的6階邊緣耦合電容電感型共面波導帶通濾波器的電路布局示意圖；第4圖為本發(fā)明所提的步階阻抗共振器等效電路示意圖；第5A圖為本發(fā)明的3階邊緣耦合電容型共面波導帶通濾波器在空氣中仿真及量測頻率響應比較圖；第5B圖為本發(fā)明的3階邊緣耦合電容型共面波導帶通濾波器加金屬封裝仿真及量測頻率響應比較圖；第6A圖為本發(fā)明的6階邊緣耦合電容電感型共面波導帶通濾波器在空氣中仿真及量測頻率響應比較圖；及第6B圖為本發(fā)明的6階邊緣耦合電容電感型共面波導帶通濾波器加金屬封裝仿真及量測頻率響應比較圖。
具體實施例方式
請參照「第2圖」，為本發(fā)明的系統方塊圖，包含有輸入部40、濾波器電路50及輸出部60。
輸入部40，具有一段1/4λ長度的邊緣耦合傳輸線，以匹配系統所需的耦合電容值，其中1/4λ長度的邊緣耦合傳輸線可以等效為一個導納反轉器與兩段1/4λ長度的傳輸線，因此可簡化電路設計。
濾波器電路50，與輸入部40耦接，由電容串、并聯組成或由電容電感串、并聯組成，用于對無線信號濾波，讓所需的特定頻率范圍內的信號通過(Pass)。
輸出部60，與濾波器電路50耦接，具有一段1/4λ長度的邊緣耦合傳輸線，以匹配系統所需的耦合電容值，并將通過濾波器電路50的特定頻帶范圍信號，輸出至電子裝置(例，信號放大器電路等)。
接下來，請參照「第3A圖」，為本發(fā)明所提的3階邊緣耦合電容型共面波導帶通濾波器的電路布局示意圖，包含有輸入部40、電容濾波器電路51、52及輸出部60，通過1/4λ長度的邊緣耦合傳輸線饋入輸入40端及輸出部60，以匹配系統所需的耦合電容值，來簡化電路設計。
請參照「第3B圖」，為本發(fā)明所提的6階邊緣耦合電容電感型共面波導帶通濾波器的電路布局示意圖，包含有輸入部40、電容電感濾波器電路53、54及輸出部60，通過1/4λ長度的邊緣耦合傳輸線饋入輸入40端及輸出部60，來簡化電路設計，電容電感濾波器電路53，54為步階阻抗共振器所組成。
另外，請參照「第4圖」，為本發(fā)明的步階阻抗共振器等效電路圖，利用兩段特性阻抗不同的傳輸線組成，傳輸線低阻抗的一端開路，高阻抗的一端與地線20相接，由于彎角的存在，造成電荷的累積，可等效為并聯電容C1；信號線10與地線20間額外的磁通變數，可等效為串聯電感L1與L2，且由于高、低阻抗間的不連續(xù)，提供的電氣長度被傳輸線吸收，而使傳輸線長度減少，藉以縮小電路面積。
由于設計的濾波器電路是應用于窄頻，所以電路中所需的耦合電容值相當小，因此信號線的間隙相當大，此一情形將造成電路的輻射損耗變大，于是本發(fā)明在量測時，分別就空氣中與加金屬封裝的情形作說明接下來，請參照「第5A圖」，為本發(fā)明的3階邊緣耦合電容型共面波導帶通濾波器在空氣中仿真及量測頻率響應比較圖，通帶區(qū)的S11、S21植入損失大約都大于3dB，請參照「第5B圖」，為本發(fā)明的3階邊緣耦合電容型共面波導帶通濾波器加金屬封裝仿真及量測頻率響應比較圖，在加入金屬封裝后，通帶區(qū)的S11、S21植入損失較佳，大約都小于2.6dB。
請參照請參照「第6A圖」，為本發(fā)明的6階邊緣耦合電容電感型共面波導帶通濾波器在空氣中仿真及量測頻率響應比較圖，通帶區(qū)的S11、S21植入損失大約都大于3dB，請參照「第6B圖」，為本發(fā)明的6階邊緣耦合電容電感型共面波導帶通濾波器加金屬封裝仿真及量測頻率響應比較圖，在加入金屬封裝后，通帶區(qū)的S11、S21植入損失較佳，大約都小于3.1dB。
由此可知加入金屬封裝后，通帶區(qū)的植入損失會減少，且階數(N)愈高的濾波器具有衰減特性越佳的截止帶。
通過這種邊緣耦合共面波導帶通濾波器，利用饋入1/4λ長度的邊緣耦合傳輸線到輸入部及輸出部，可以簡化電路設計，并通過步階阻抗共振器來減少傳輸線長度，以縮小電路面積，達到簡化及縮小濾波器的目的。
權利要求
1.一種邊緣耦合共面波導帶通濾波器，該濾波器包含一輸入部，具有一預定長度之邊緣耦合傳輸線，用以接收一無線信號；一濾波器電路，與該輸入部耦接，以接收該無線信號，并對該無線信號加以濾波，以使特定頻率范圍之信號通過；一輸出部，與該濾波器電路耦接，具有一預定長度之邊緣耦合傳輸線，用以將該濾波器輸出之該特定頻率范圍之信號輸出。
2.根據權利要求1所述之邊緣耦合共面波導帶通濾波器，其特征在于，該邊緣耦合傳輸線之該預定長度為1/4波長。
3.根據權利要求1所述之邊緣耦合共面波導帶通濾波器，其特征在于，該濾波器之階數(N)可任意選擇。
4.根據權利要求1所述之邊緣耦合共面波導帶通濾波器，其特征在于，該濾波器電路由復數個電容相互串并聯組成。
5.根據權利要求1所述之邊緣耦合共面波導帶通濾波器，其特征在于，該濾波器電路由復數個電容與復數個電感串并聯組成。
6.根據權利要求1所述之邊緣耦合共面波導帶通濾波器，其特征在于，該濾波器電路由一步階阻抗共振器所組成。
7.根據權利要求1所述之邊緣耦合共面波導帶通濾波器，其特征在于，該濾波器系藉由金屬封裝方式減少其輻射損失。
全文摘要
一種邊緣耦合共面波導帶通濾波器包含有一輸入部、一濾波器電路及一輸出部，通過饋入一段預定長度的邊緣耦合傳輸線到輸入部及輸出部，來匹配系統所需的耦合電容值，再利用步階阻抗共振器取代電容電感共振器的設計，可簡化電路設計及縮小電路面積。
文檔編號H01P3/00GK1988247SQ20051012095
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者池榮圣 申請人:佛山市順德區(qū)順達電腦廠有限公司, 神達電腦股份有限公司