專利名稱：微型帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型帶通濾波器，特別是涉及一種雙頻帶通濾波器。
背景技術(shù)：
于一微帶線(micro-strip line)設(shè)計微波濾波器(microwave filter)時，電磁波在微帶線上的電壓呈現(xiàn)弦波函數(shù)狀態(tài)分布，即一段微帶線上電壓為周期性弦波函數(shù)分布。因此，應(yīng)用微帶線設(shè)計微波濾波器時，其頻率響應(yīng)會出現(xiàn)通帶成周期性方式出現(xiàn)，此即濾波器的倍頻效應(yīng)(frequency doublingeffect)。使用微帶線所制作的微波濾波器通常會遇到倍頻效應(yīng)的問題，所以當設(shè)計出一帶通微波濾波器(Band-pass microwave filter) 時，都需要再串接一低通微波濾波器(low pass microwave filter)以消除倍頻的問題。然而，利用低通微波濾波器消除倍頻的方式，將會導(dǎo)致整體微帶線路非常復(fù)雜且占用的面積非常龐大。另外，在單頻帶通微波濾波器(SingleBand-pass Filter)不敷使用， 以及雙頻帶通微波濾波器(Dual Band-pass Filter)需求因應(yīng)而生的情況下，如果仍是利用低通微波濾波器來消除倍頻的問題，則將會導(dǎo)致整體微帶線路更為復(fù)雜，且占用的面積更為龐大。由于，在對雙頻帶通微波濾波器進行電磁波干擾測試時，發(fā)射訊號主頻的二倍、三倍及四倍頻的諧波最難達到標準。因此，如何在不大幅增加產(chǎn)品制作成本及體積的前提下， 設(shè)計制作出符合相關(guān)法規(guī)的雙頻帶通微波濾波器，已經(jīng)成為各該設(shè)計及制造廠商亟待克服與解決的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服整體微帶線路復(fù)雜且占用面積龐大的缺陷， 提供了一種微型帶通濾波器，其利用共振器上所連接的波長阻抗轉(zhuǎn)換器來決定零點的位置，進而有效抑制倍頻效應(yīng)的問題。同時，共振器兩端采用指插型電容(inter-digital capacitor)結(jié)構(gòu)，以增加共振器彼此之間的耦合(Couple)量。這樣，在相同頻率響應(yīng)條件下，本發(fā)明的微型帶通濾波器所使用的共振器的長度可以大幅縮短，進而縮小微型帶通濾波器所需占用的面積。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的—種微型帶通濾波器，包括一第一共振器與一第二共振器。其中，第一共振器的兩端分別具有一第一指插單元與一第二指插單元，且該第二指插單元連接一第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器。第二共振器的兩端分別具有一第三指插單元與一第四指插單元，且該第四指插單元連接一第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器。其中，第三指插單元與第二指插單元的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第一指插耦合結(jié)構(gòu)，第四指插單元與第一指插單元的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第二指插耦合結(jié)構(gòu)。較佳地，該第一指插單元與該第二指插單元的尺寸用以決定一第一通帶頻率與一第二通帶頻率。
較佳地，該第三指插單元與該第四指插單元的尺寸用以決定一第三通帶頻率與一第四通帶頻率。較佳地，該第一指插耦合結(jié)構(gòu)的間距與該第二指插耦合結(jié)構(gòu)的間距用以決定耦合量。 較佳地，該第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器提供一第一傳輸零點。較佳地，該第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器為一彎折狀微帶線，并呈反向?qū)ΨQ設(shè)置。更進一步，本發(fā)明中微型帶通濾波器的第一共振器更具有一第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器，第二共振器更具有一第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器。其中，第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器設(shè)置在第一指插單元與第二指插單元之間，以及，第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器設(shè)置在第三指插單元與第四指插單元之間。較佳地，該第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器提供一第二傳輸零點。較佳地，該第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器為一彎折狀微帶線，并呈反向?qū)ΨQ設(shè)置。更進一步，本發(fā)明的微型帶通濾波器更包括二個以上的耦合共振器，該二個以上的耦合共振器是配置在該第一指插耦合結(jié)構(gòu)與該第二指插耦合結(jié)構(gòu)之間，以提供一第二傳輸零點。本發(fā)明的積極進步效果在于其一，電路上不需要任何集總元件(lump)，可以有效降低零件成本。其二，利用波長阻抗轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生傳輸零點，用以抑制倍頻效應(yīng)，讓0 IOGHz的頻率范圍內(nèi)只存在所設(shè)計出的雙頻帶(2. 4GHz與5. 25GHz)。其三，共振器兩端的指插單元能夠提升耦合(Couple)量，讓相同頻率響應(yīng)條件下的共振器的長度可以大幅縮短，進而縮小濾波器占用的面積，使得基板的利用率更佳提升。因此，本發(fā)明上述的多頻帶通微波濾波器不需要串接一低通微波濾波器仍可有效解決倍頻問題，達成雙頻帶的目標，進而大幅減少微波濾波器所占用的面積。


圖1為本發(fā)明第一實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的頻率響應(yīng)示意圖；圖3為本發(fā)明第一實施例的耦合系數(shù)曲線示意圖；圖4為本發(fā)明第二實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第三實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明第四實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明第四實施例的一頻率響應(yīng)示意圖；圖8為本發(fā)明第四實施例的另一頻率響應(yīng)示意圖。附圖標記說明1、2、3、1，微型帶通濾波器10 第一共振器102 第一指插單元
104第二指插單元
12第二共振器
122第三指插單元
124第四指插單元
14第—-波長阻抗轉(zhuǎn)換器
16第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器
A第—-指插耦合結(jié)構(gòu)
B第二指插耦合結(jié)構(gòu)
17a第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器
17b第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器
18耦合共振器
IN射頻信號輸入端口
OUT射頻信號輸出端口
X、Y間距
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。參考圖1，圖1為本發(fā)明第一實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。微型帶通濾波器1包括一第一共振器10與一第二共振器12。一第一共振器10的兩端分別具有一第一指插單元102與一第二指插單元104，其中，第二指插單元104連接一第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器 14。另外，第二共振器12的兩端分別具有一第三指插單元122與一第四指插單元124。其中，第四指插單元124連接一第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器16。再參考圖1，第一指插單元102、第二指插單元104、第三指插單元122及第四指插單元124都采用一種指插型電容(inter-digital capacitor)結(jié)構(gòu)，其中，第三指插單元 122與該第二指插單元104的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第一指插耦合結(jié)構(gòu)A，同時，第四指插單元124與第一指插單元102的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第二指插耦合結(jié)構(gòu) B。在前面的敘述中，第三指插單元122與該第二指插單元104之間存在有間距X與間距Y。 同樣，第四指插單元124與第一指插單元102之間也存在有間距X與間距Y。再參考圖1，在相同頻率響應(yīng)條件下，相較于傳統(tǒng)步階共振器所構(gòu)成的帶通濾波器，本實施例的微型帶通濾波器1的二端采用指插型電容(inter-digital capacitor)結(jié)構(gòu)，是能夠減小共振器的長度(約1/4波長)，及寬度(約1/4倍)。因此，在相同頻率響應(yīng)條件下，本實施例的微型帶通濾波器1占用的面積將可以大幅降低，使得基板的利用率更為提升。另外，本實施例的微型帶通濾波器1的第一共振器10與第二共振器12利用兩端的指插型電容結(jié)構(gòu)彼此平行設(shè)置與電磁耦合，使得微型帶通濾波器1的值入損失(Insertion Loss)大為降低，進而減少射頻功率的損耗。結(jié)合圖1，參考圖2。圖2為本發(fā)明第一實施例的頻率響應(yīng)示意圖。第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器14與第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器16可視為一開路樁(open stub)的裝置，兩者所設(shè)計的長度相同。微型帶通濾波器1通過相同長度的第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器14與第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器16來產(chǎn)生一第一傳輸零點(transmission zero)，其可提升通帶外的衰減速率，并且
5有效阻隔通帶外的噪聲干擾。前面敘述的第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器14與第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器 16可以為一彎折狀微帶線，并呈反向?qū)ΨQ設(shè)置在微型帶通濾波器1，用以減少占用的面積。由圖2可知，改變第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器14與第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器16的導(dǎo)波長度會分別得到不同的第一傳輸零點，因此，通過調(diào)整第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器14與第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器16的導(dǎo)波長度，可直接調(diào)整微型帶通濾波器1的頻率通帶(pass-band)的衰減特性。結(jié)合圖1，參考圖3。圖3為本發(fā)明第一實施例的耦合系數(shù)曲線示意圖。在第一指插耦合結(jié)構(gòu)A中，第二指插單元104與第三指插單元122的間距X的長短，會得到不同大小的耦合系數(shù)。在第二指插單元104與第三指插單元122的間距Y固定下，間距X與耦合系數(shù)成反比例的關(guān)系。同樣的，在第二指插耦合結(jié)構(gòu)B中，第一指插單元102與第四指插單元 124的間距Y固定下，間距X與耦合系數(shù)同樣成反比例的關(guān)系。另外，微型帶通濾波器1中，第一共振器10的頻率響應(yīng)可以產(chǎn)生一第一通帶頻率與一第二通帶頻率，同時，第二共振器12的頻率響應(yīng)可以產(chǎn)生一第三通帶頻率與一第四通帶頻率。其中，通過調(diào)整第一指插單元102與第二指插單元104的尺寸，可用以決定第一通帶頻率與第二通帶頻率的頻帶位置。同樣的，通過調(diào)整第三指插單元122與第四指插單元124的尺寸，同樣可用以決定第三通帶頻率與第四通帶頻率的頻帶位置。在本實施例中，第一共振器10產(chǎn)生的第一通帶頻率與第二共振器12的第三通帶頻率相迭合 (congruency)，并且，第一共振器10產(chǎn)生的第二通帶頻率與第二共振器12的第四通帶頻率相迭合(congruency)。結(jié)合圖1，參考圖4。圖4為本發(fā)明第二實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。相較于圖ι所示的微型帶通濾波器1，圖4所示的微型帶通濾波器2更包括一第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器17a與一第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器17b。第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器17a連接于第一微帶線共振器10的第一指插單元102與第二指插單元104之間。同時，第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器17b則是連接于第二微帶線共振器12的第三指插單元122與第四指插單元124之間。第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器17a與第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器17b兩者具有相同的長度，并且所設(shè)計的長度不同于前述的第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器14與第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器16。再參考圖4，第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器17a與第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器17b同樣可視為另一開路樁(open stub)的裝置。如此，微型帶通濾波器2除了第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器14與第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器16所產(chǎn)生的第一傳輸零點之外，更利用第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器17a與第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器17b產(chǎn)生一第二傳輸零點，以提升通帶外的衰減速率，并且有效阻隔通帶外的噪聲干擾。另外，通過調(diào)整第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器17a與第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器17b的導(dǎo)波長度，可直接調(diào)整微型帶通濾波器2的頻率通帶(pass-band)的衰減特性。配合圖1，參考圖5。圖5為本發(fā)明第三實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。相較于圖ι所示的微型帶通濾波器1，圖5所示的微型帶通濾波器3更包括二個以上的耦合共振器18。耦合共振器18是配置在微型帶通濾波器3的第一指插耦合結(jié)構(gòu)A與第二指插耦合結(jié)構(gòu)B之間，以產(chǎn)生第二傳輸零點，提升通帶外的衰減速率，并且有效阻隔通帶外的噪聲干擾。另外，藉由調(diào)整耦合共振器18的尺寸，可直接調(diào)整微型帶通濾波器3的頻率通帶 (pass-band)的衰減特性。配合圖4，參考圖6。圖6為本發(fā)明第四實施例的微型帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。第四實施例為本發(fā)明較佳實施例，第六圖所示的濾波器包括一個微型帶通濾波器1與一個微型帶通濾波器1’。其中，微型帶通濾波器1與微型帶通濾波器1’是平行耦合方式設(shè)置而成，用以增強高次諧波的抑制，并增加所設(shè)計的帶通頻率的鑒別率。再參考圖6，使用一射頻信號輸入端口 IN連接于微型帶通濾波器1的第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器17a，及使用一射頻信號輸出端口 OUT連接于第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器17b，并且進行頻率響應(yīng)的測試。從圖7可以得知，使用微型帶通濾波器1與微型帶通濾波器1’平行耦合設(shè)置而成的帶通濾波器，其頻率響應(yīng)產(chǎn)生第一通帶頻率約在2. 4GHz附近，并且，產(chǎn)生第二通帶頻率約在5. 25GHz附近。因此，利用電磁方式耦合微型帶通濾波器1與微型帶通濾波器1’所構(gòu)成的帶通濾波器即可以達成雙頻帶的目標。前面敘述的圖7為本發(fā)明第四實施例的一頻率響應(yīng)示意圖。結(jié)合圖6，參考圖8。圖8為本發(fā)明第四實施例的另一頻率響應(yīng)示意圖。從圖8可以得知，使用微型帶通濾波器1與微型帶通濾波器1’平行耦合設(shè)置而成的帶通濾波器在頻率響應(yīng)時，在0 IOGHz的頻率范圍內(nèi)只存在所設(shè)計出的雙頻帶(2. 4GHz與5. 25GHz)，并不會出現(xiàn)其他倍頻的通帶，進而有效提高了使用的頻寬。綜上所述，本發(fā)明前述各實施例的微型帶通濾波器具有以下效果，其一，電路上不需要任何集總元件(lump)，可以有效降低零件成本。其二，利用波長阻抗轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生傳輸零點，用以抑制倍頻效應(yīng)，讓0 IOGHz的頻率范圍內(nèi)只存在所設(shè)計出的雙頻帶(2. 4GHz與 5.25GHz)。其三，共振器二端的指插單元能夠提升耦合(Couple)量，讓相同頻率響應(yīng)條件下之共振器，其長度可以大幅縮短，進而縮小濾波器占用的面積，使得基板的利用率更佳提升。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種微型帶通濾波器，其特征在于，包括一第一共振器，兩端分別具有一第一指插單元與一第二指插單元，該第二指插單元連接一第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器；及一第二共振器，兩端分別具有一第三指插單元與一第四指插單元，該第四指插單元連接一第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器；其中，該第三指插單元與該第二指插單元的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第一指插耦合結(jié)構(gòu)，該第四指插單元與該第一指插單元的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第二指插耦合結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第一指插單元與該第二指插單元的尺寸用以決定一第一通帶頻率與一第二通帶頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第三指插單元與該第四指插單元的尺寸用以決定一第三通帶頻率與一第四通帶頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第一指插耦合結(jié)構(gòu)的間距與該第二指插耦合結(jié)構(gòu)的間距用以決定耦合量。
5.如權(quán)利要求1所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器提供一第一傳輸零點。
6.如權(quán)利要求5所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器為一彎折狀微帶線，并呈反向?qū)ΨQ設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第一微帶線共振器更具有一第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器，該第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器設(shè)置在該第一指插單元與該第二指插單元之間，以及，該第二微帶線共振器更具有一第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器，該第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器設(shè)置在該第三指插單元與該第四指插單元之間。
8.如權(quán)利要求7所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器提供一第二傳輸零點。
9.如權(quán)利要求8所述的微型帶通濾波器，其特征在于，該第三波長阻抗轉(zhuǎn)換器與該第四波長阻抗轉(zhuǎn)換器為一彎折狀微帶線，并呈反向?qū)ΨQ設(shè)置。
10.如權(quán)利要求1所述的微型帶通濾波器，其特征在于，更包括二個以上的耦合共振器，該二個以上的耦合共振器是配置在該第一指插耦合結(jié)構(gòu)與該第二指插耦合結(jié)構(gòu)之間， 以提供一第二傳輸零點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型帶通濾波器，包括一第一共振器與一第二共振器。第一共振器的兩端分別具有一第一指插單元與第二指插單元，該第二指插單元連接一第一波長阻抗轉(zhuǎn)換器。第二共振器的兩端分別具有一第三指插單元與第四指插單元，該第四指插單元連接一第二波長阻抗轉(zhuǎn)換器。其中，第三指插單元與第二指插單元的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第一指插耦合結(jié)構(gòu)，第四指插單元與第一指插單元的開口相對，且相互平行設(shè)置成一第二指插耦合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用共振器上所連接的波長阻抗轉(zhuǎn)換器來決定零點的位置，且共振器兩端采用了指插型電容結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的微型帶通濾波器所使用的共振器的長度可以大幅縮短，進而縮小微型帶通濾波器所需占用的面積。
文檔編號H01P1/203GK102447152SQ201010505269
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者葉洧豪, 黃威翔 申請人:環(huán)旭電子股份有限公司, 環(huán)鴻科技股份有限公司