專利名稱：具有至少三個(gè)傳輸零點(diǎn)的器件和其中的帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少三個(gè)傳輸零點(diǎn)的器件和其中的帶通濾波器。
背景技術(shù)：
濾波器為使在特定范圍內(nèi)的頻率通過(通帶)并且濾去(衰減)在該范圍以外的頻率(阻帶)的電路器件。作為頻率函數(shù)的衰減被稱為濾波器傳輸函數(shù)。帶通濾波器可以包括諧振電路，在某些配置中，該諧振電路確定濾波器傳輸函數(shù)的特征出現(xiàn)的頻率。傳輸函數(shù)可以以高于或者低于特定頻率所傳輸?shù)姆让黠@下降(稱為截止)為特征。該特征可以包括一個(gè)或者多個(gè)頻率，其中，傳輸高比例信號(hào)功率(峰值)或者傳輸特定低比例信號(hào)功率(零或者空值)。盡管通常將低點(diǎn)稱作零或者空值，但是傳輸功率在這些頻率處通常不為零，該頻率僅為衰減最大的頻率。在一實(shí)例中，諸如包括無源電路元件的切比雪夫(Chebyshev)低通濾波器，基本 形式可以具有一個(gè)LC諧振元件(僅具有一個(gè)電感器)，該諧振元件確定截止頻率，高于該截止頻率時(shí)信號(hào)功率衰減。另一實(shí)例為帶通濾波器，具有兩個(gè)生成隔離的傳輸零點(diǎn)的LC諧振器。例如，可以通過在序列(sequence)中提供高通和/或低通級(jí)(stage)來提供帶通或者帶阻濾波器拓?fù)?，這是因?yàn)檫@些連接的級(jí)(stage)的濾波特征彼此疊加(即，相加(multiplied))。雙諧振帶通濾波器可以在低頻處具有不良阻帶衰減。可以通過增加額外的濾波器級(jí)來改善這種性能，從而進(jìn)一步衰減該阻帶或者可能改善在通帶和阻帶之間的截止銳利度。如果想得到額外傳輸零點(diǎn)以及其他特征和具有諧振元件的級(jí)，則需要更多電感器，占用額外物理面積。在這些實(shí)例和其他方法中，多個(gè)諧振元件(具有至少一個(gè)電感器和電容器)均有助于濾波器傳輸函數(shù)，但是會(huì)消耗電路的空間。諧振電路有時(shí)稱為L(zhǎng)C諧振器或儲(chǔ)能電路，可以包括根據(jù)不同配置串聯(lián)和/或并聯(lián)設(shè)置的電感器和電容器。例如，將諧振元件結(jié)合在梯形電路?？赡芾镁哂薪厝徊煌闹C振頻率的多個(gè)功能組合元件。每個(gè)元件通?？赡苡绊懚喾矫?，例如濾波器傳輸函數(shù)的特征的性質(zhì)(例如，峰值、空值、或者截止值)和該特征發(fā)生的截止頻率。每個(gè)諧振元件具有至少一個(gè)電感器。例如，如果以級(jí)聯(lián)方式來接連設(shè)置濾波器元件，則在確定級(jí)聯(lián)元件的傳輸函數(shù)時(shí)，將各個(gè)元件的傳輸函數(shù)相加。在集成電路中，可以將基板上設(shè)置有螺旋圖案(諸如所謂的匹配線圈(Baluncoil)的螺旋圖案)的導(dǎo)體作為實(shí)現(xiàn)的電感器。然而，這種電感器占用位于電路上的相當(dāng)大的物理面積，而空間非常寶貴。期望提供通過協(xié)作設(shè)置的多個(gè)諧振元件來確定帶通/帶阻函數(shù)，其中，獨(dú)立或級(jí)聯(lián)或者其他組合的諧振元件可以產(chǎn)生高通、低通、帶通、周期(例如，梳狀濾波器)和/或其他類似特征，但是與如果對(duì)于每個(gè)確定的諧振特征設(shè)置電感器，需要的空間相比較，能夠減小所需要的空間。為了使用較少集成電路空間達(dá)到良好阻帶衰減、銳利的截止等，期望提供具有多諧振和空值或者零的更復(fù)雜結(jié)構(gòu)。業(yè)界急待通過使用最小化的電路面積允許具有多個(gè)截止頻率來改善傳統(tǒng)帶通濾波器設(shè)計(jì)得到改善的帶通濾波器設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了ー種集成電路，包括第一電容器和第二電容器，彼此并聯(lián)，其中，第一電容器和第二電容器包括輸入端；第三電容器，連接在第一電容器和第二電容器之間的第一電容器和第二電容器各自的輸入端處；以及至少兩個(gè)諧振器，與第一電容器和第二電容器并聯(lián)，其中，諧振器的至少ー個(gè)部件以ー距離彼此相鄰設(shè)置，使得諧振器的至少ー個(gè)部件電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)。其中，諧振器中的至少ー個(gè)部件包括電感器，其中，電感器以ー距離彼此相鄰設(shè)置，使得電感器電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)。其中，至少兩個(gè)諧振器的電感器彼此距離大約100微米設(shè)置。其中，至少兩個(gè)諧振器包括輸入端，其中，第三電容器連接在至少兩個(gè)諧振器之間 的至少兩個(gè)諧振器各自的輸入端處。該集成電路進(jìn)一歩包括第四電容器和第五電容器，分別連接在至少兩個(gè)諧振器中的ー個(gè)和第一電容器之間的至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)的輸入端和第一電容器的輸入端處、以及連接在至少兩個(gè)諧振器中的另ー個(gè)和第二電容器之間的至少兩個(gè)諧振器中的另ー個(gè)的輸入端和第二電容器的輸入端處。其中，三個(gè)傳輸零點(diǎn)包括相隔大約200MHz生成的第一傳輸零點(diǎn)和第二傳輸零點(diǎn)，以及距離第二傳輸零點(diǎn)大約ー(I)GHz生成的第三傳輸零點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種帶通濾波器，包括第一電容器和第二電容器，彼此并聯(lián)，其中，第一電容器和第二電容器包括輸入端；第三電容器，連接在第一電容器和第二電容器之間的第一電容器和第二電容器各自的輸入端處；至少兩個(gè)諧振器，與第一電容器和第二電容器并聯(lián)，其中，諧振器的至少ー個(gè)部件以ー距離彼此相鄰設(shè)置，使得諧振器的至少ー個(gè)部件電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)；以及第四電容器和第五電容器，分別連接在至少兩個(gè)諧振器中的ー個(gè)和第一電容器之間的至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)的輸入端和第一電容器的輸入端處、以及連接在至少兩個(gè)諧振器中的另ー個(gè)和第二電容器之間的至少兩個(gè)諧振器中的另ー個(gè)的輸入端和第二電容器的輸入端處。其中，諧振器中的至少ー個(gè)元件包括電感器，其中，電感器以ー距離彼此相鄰設(shè)置，使得電感器電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)。其中，至少兩個(gè)諧振器的電感器彼此距離大約100微米設(shè)置。其中，至少兩個(gè)諧振器包括輸入端，其中，第三電容器連接在至少兩個(gè)諧振器之間的至少兩個(gè)諧振器各自的輸入端處。其中，三個(gè)傳輸零點(diǎn)包括相隔大約200MHz生成的第一傳輸零點(diǎn)和第二傳輸零點(diǎn)，以及距離第二傳輸零點(diǎn)大約ー(I)GHz生成的第三傳輸零點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種電子器件，包括模擬電路，包括帶通濾波器，對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行濾波，其中，帶通濾波器包括第一電容器和第二電容，彼此并聯(lián)，其中，第一電容器和第二電容器包括輸入端；第三電容器，連接在第一電容器和第二電容器之間的第一電容器和第二電容器各自的輸入端處；以及至少兩個(gè)諧振器，與第一電容和第二電容器并聯(lián)，其中，諧振器的至少ー個(gè)部件以ー距離彼此相鄰設(shè)置，使得諧振器的至少ー個(gè)部件電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將濾波信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字；以及數(shù)字電路，處理數(shù)字信號(hào)。其中，諧振器中的至少一個(gè)部件包括電感器，其中，電感器以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得電感器電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)。其中，至少兩個(gè)諧振器的電感器彼此距離大約100微米設(shè)置。其中，至少兩個(gè)諧振器包括輸入端，其中，第三電容器連接在至少兩個(gè)諧振器之間的至少兩個(gè)諧振器各自的輸入端處。該電子器件進(jìn)一步包括第四電容器和第五電容器，分別連接在至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)和第一電容器之間的至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)的輸入端和第一電容器的輸入端處、以及連接在至少兩個(gè)諧振器中的另一個(gè)和第二電容器之間的至少兩個(gè)諧振器中的另一個(gè)的輸入端和第二電容器的輸入端處。

其中，三個(gè)傳輸零點(diǎn)包括相隔大約200MHz生成的第一傳輸零點(diǎn)和第二傳輸零點(diǎn)，以及距離第二傳輸零點(diǎn)大約一(I)GHz生成的第三傳輸零點(diǎn)。


附圖示出了某些實(shí)例作為本發(fā)明的可能實(shí)施例以及與本發(fā)明相關(guān)的其他信息，其中圖I為示出具有帶通濾波器的電子器件的實(shí)施例的高層框圖；圖2為示出諸如在圖I中所示的帶通濾波器的實(shí)施例的電路圖；圖3為示出諸如在圖2中所示的帶通濾波器的布置實(shí)施例的布置圖；以及圖4為示出諸如在圖2中所示的帶通濾波器得到的三個(gè)傳輸零點(diǎn)的實(shí)例的傳輸與頻率的對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖論述了示例性系統(tǒng)。盡管詳細(xì)描述了這些系統(tǒng)，但是提供這些系統(tǒng)僅是為了說明，并且各種修改均是可行的。圖I為示出具有帶通濾波器125的電子器件100的實(shí)施例的高層框圖。電子器件100可以為在其他器件中的發(fā)射器、接收器、收發(fā)器。電子器件100包括模擬電路105，可以接收模擬信號(hào)并且經(jīng)由濾波器(諸如帶通濾波器125)對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行濾波，該濾波器具有作為頻率的函數(shù)的傳輸/衰減特征。濾波器為本發(fā)明的對(duì)象，并且進(jìn)一步結(jié)合圖2-4對(duì)其進(jìn)行描述。以下簡(jiǎn)單描述了在圖I中所示的剩余部件并且僅為了電子器件100的完整。模擬電路105處理模擬信號(hào)并且將所處理的模擬信號(hào)發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所處理的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字電路115接收來自ADC 110的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字電路115可以包括計(jì)算器件(沒有示出)，該計(jì)算器件接收和處理數(shù)字信號(hào)，以便用戶操作電子器件100。圖2為示出諸如圖I所示的帶通濾波器125A的實(shí)施例的電路圖。在該實(shí)例中，帶通濾波器125A包括彼此并聯(lián)的第一電容器C69和第二電容器C72。第一電容器C69和第二電容器C72包括輸入端。帶通濾波器125A進(jìn)一步包括第三電容器C74，連接在第一電容器C69和第二電容器C72之間的第一電容器和第二電容器各自的輸入端處；和兩個(gè)諧振器205,210,與第一電容器C69和第二電容器C72并聯(lián)。每個(gè)諧振器205、210包括電感器L67、L66、電容器C70、C71、以及端子。第二電容器C74連接在諧振器205、210之間的諧振器各自的輸入端處。帶通濾波器125可以包括第四電容器C75和第五電容器C73，分別連接在諧振器205和第一電容器C69之間、連接在在諧振器210和第二電容器C72之間。通常，所有電感器(L)和電容器(C)元件對(duì)濾波器的頻率響應(yīng)具有影響。圖3為示出諸如在圖2中所示的帶通濾波器125B的布置實(shí)施例的布置圖。在該實(shí)例中，圖3的帶通濾波器125B的結(jié)構(gòu)與如在圖2所示的帶通濾波器125A的結(jié)構(gòu)類似。相同的部件通過相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)出，例如，第一電容器C69、第二電容器C72、第三電容器C74、第四電容器C75、第五電容器C73、以及諧振器205、210。此外，兩個(gè)諧振器205、210的電感器L67、L66以一定距離臨近設(shè)置并且彼此共面，使得電感器L67和L66彼此電磁耦合。結(jié)果是提供三個(gè)(3)傳輸零點(diǎn)420、425、430。每個(gè)線圈的電感(電感系數(shù)，inductance)為導(dǎo)體尺寸和匝數(shù)的函數(shù)，并且線圈的電感和其間距 影響耦合程度。通過在物理上(physically)將電感器L66、L67設(shè)置為彼此足夠近，電感器L66、L67成為變壓器。通常，變壓器為兩個(gè)(2)磁耦合在一起的電感器，并且通過耦合系數(shù)(k)來限定耦合強(qiáng)度，其中，k在O I的范圍內(nèi)。所說明的實(shí)例基于為O. 15的較弱k。如圖3所示的實(shí)際實(shí)施例的尺寸為每個(gè)電感器可以占用約200X350 μ m2至約350X350 μ m2的典型面積?？紤]到通過兩個(gè)LC諧振元件能夠得到三個(gè)諧振器，可以去除一電感器和一個(gè)或者兩個(gè)電容器，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)空間節(jié)省。圖4為示出諸如在圖2中所示的帶通濾波器125得到的三個(gè)傳輸零點(diǎn)420、425、430的實(shí)例的傳輸與頻率的對(duì)比圖。如通過曲線圖415所示的，帶通濾波器125具有作為頻率的函數(shù)的傳輸/衰減轉(zhuǎn)移特性，該曲線圖包括三個(gè)傳輸零點(diǎn)420、425、430，傳輸零點(diǎn)通過以足夠小的距離進(jìn)行設(shè)置和/或充分對(duì)準(zhǔn)定向，使得電感器L67、L66彼此臨近并且電磁耦合在一起而得到。在所示實(shí)施例中，電感器被構(gòu)造為集成電路上彼此鄰近設(shè)置的螺旋導(dǎo)體，例如，具有約600 μ m中心間距，且在最外層螺旋線圈(匝)之間具有約100 μ m間隔。因此，與各自電感器的姆個(gè)相關(guān)聯(lián)的磁通量與其他電感器的阻(turn)相截(intercept),因此將電感器電磁耦合。在示例性實(shí)施例中，第一傳輸零點(diǎn)420和第二傳輸零點(diǎn)425分別在600MHz和800MHz處生成，這兩個(gè)頻率相隔大約200MHz。基于帶通濾波器125A和該帶通濾波器部件的值來生成第一傳輸零點(diǎn)420和第二傳輸零點(diǎn)425。第三傳輸零點(diǎn)430在I. 8GHz處生成，該頻率與第二傳輸425相隔約ー(l)GHz。第三傳輸零點(diǎn)基于諧振器205、210的電感器L66、L67的耦合而生成。所獲得的特定截止頻率隨著電感和電容的值以及電感的耦合程度而改變?？梢钥闯?，傳統(tǒng)的3階切比雪夫帶通濾波器(未示出)和量(2)個(gè)LC諧振器的帶通濾波器(未示出)的曲線圖405、401分別包括零(O)個(gè)傳輸零點(diǎn)和兩個(gè)(2)傳輸零點(diǎn)。如本文所述的，通過以電感器L67、L66電磁耦合在一起的距離將至少兩個(gè)諧振器205,210的電感器L67、L66設(shè)置為彼此鄰近，來表示改善的帶通濾波器125。該方法允許高性能帶通濾波器(BPF)具有以下優(yōu)點(diǎn)，包括但并不限干改善的阻帶衰減、和來自成對(duì)諧振元件的至少第三傳輸零點(diǎn)430。(也可能在一濾波器設(shè)置中采用兩個(gè)或者多個(gè)這樣耦合的電感器集。)除此之外，所公開的帶通濾波器125的一些其他優(yōu)點(diǎn)包括實(shí)現(xiàn)上述改善的性能優(yōu)勢(shì)而無需新工藝開發(fā)、在制造中沒有額外成本、與改善性能的改變需要涉及額外的諧振元件相比能減小芯片面積、不需要或需要更少的外圍電路(例如，緩沖器)、以及沒有額外的功率消耗。盡管根據(jù)示例性實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是沒有限定本發(fā)明。另外，在不背離本發(fā)明的范圍和等效范圍的情況下，應(yīng)該將所附權(quán)利要求寬泛理解為包括可以通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員制作的本發(fā)明的其他變型例和實(shí) 施例。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括 第一電容器和第二電容器，彼此并聯(lián)，其中，所述第一電容器和所述第二電容器包括輸入端; 第三電容器，連接在所述第一電容器和所述第二電容器之間的所述第一電容器和所述第二電容器各自的輸入端處；以及 至少兩個(gè)諧振器，與所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)，其中，所述諧振器的至少一個(gè)部件以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得所述諧振器的至少一個(gè)部件電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，其中，所述諧振器中的至少一個(gè)部件包括電感器，其中，所述電感器以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得所述電感器電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)；其中，所述至少兩個(gè)諧振器的所述電感器彼此距離大約100微米設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，其中，所述至少兩個(gè)諧振器包括輸入端，其中，所述第三電容器連接在所述至少兩個(gè)諧振器之間的所述至少兩個(gè)諧振器各自的輸入端處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，進(jìn)一步包括第四電容器和第五電容器，分別連接在所述至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)和所述第一電容器之間的所述至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)的輸入端和所述第一電容器的輸入端處、以及連接在所述至少兩個(gè)諧振器中的另一個(gè)和所述第二電容器之間的所述至少兩個(gè)諧振器中的另一個(gè)的輸入端和所述第二電容器的輸入端處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，其中，所述三個(gè)傳輸零點(diǎn)包括相隔大約200MHz生成的第一傳輸零點(diǎn)和第二傳輸零點(diǎn)，以及距離所述第二傳輸零點(diǎn)大約一(I)GHz生成的第三傳輸零點(diǎn)。
6.一種帶通濾波器，包括 第一電容器和第二電容器，彼此并聯(lián)，其中，所述第一電容器和所述第二電容器包括輸入端; 第三電容器，連接在所述第一電容器和所述第二電容器之間的所述第一電容器和所述第二電容器各自的輸入端處； 至少兩個(gè)諧振器，與所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)，其中，所述諧振器的至少一個(gè)部件以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得所述諧振器的至少一個(gè)部件電磁耦合在一起，從而提供三⑶個(gè)傳輸零點(diǎn)；以及 第四電容器和第五電容器，分別連接在所述至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)和所述第一電容器之間的所述至少兩個(gè)諧振器中的一個(gè)的輸入端和所述第一電容器的輸入端處、以及連接在所述至少兩個(gè)諧振器中的另一個(gè)和所述第二電容器之間的所述至少兩個(gè)諧振器中的另一個(gè)的輸入端和所述第二電容器的輸入端處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶通濾波器，其中，所述諧振器中的至少一個(gè)元件包括電感器，其中，所述電感器以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得所述電感器電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)；其中，所述至少兩個(gè)諧振器的所述電感器彼此距離大約100微米設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶通濾波器，其中，所述至少兩個(gè)諧振器包括輸入端，其中，所述第三電容器連接在所述至少兩個(gè)諧振器之間的所述至少兩個(gè)諧振器各自的輸入端處。
9.一種電子器件，包括模擬電路，包括帶通濾波器，對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行濾波，其中，所述帶通濾波器包括 第一電容器和第二電容，彼此并聯(lián)，其中，所述第一電容器和所述第二電容器包括輸入端; 第三電容器，連接在所述第一電容器和所述第二電容器之間的所述第一電容器和所述第二電容器各自的輸入端處；以及 至少兩個(gè)諧振器，與所述第一電容和所述第二電容器并聯(lián)，其中，所述諧振器的至少一個(gè)部件以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得所述諧振器的至少一個(gè)部件電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將所述濾波信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字；以及數(shù)字電路，處理所述數(shù)字信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子器件，其中，所述諧振器中的至少一個(gè)部件包括電感器，其中，所述電感器以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得所述電感器電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)；其中，所述至少兩個(gè)諧振器的所述電感器彼此距離大約100微米設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有至少三個(gè)傳輸零點(diǎn)的器件和其中的帶通濾波器，具體公開了一種帶通濾波器，包括第一電容器、第二電容器、第三電容器、以及至少兩個(gè)諧振器。第一電容器和第二電容器彼此并聯(lián)，并且第一電容和第二電容中的每個(gè)包括輸入端。第三電容器連接在第一電容器和第二電容器之間的第一電容器和第二電容器各自的輸入端處。至少兩個(gè)諧振器與第一電容器和第二電容器并聯(lián)，并且諧振器的至少一個(gè)部件以一距離彼此相鄰設(shè)置，使得諧振器的至少一個(gè)部件電磁耦合在一起，從而提供三(3)個(gè)傳輸零點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03H7/12GK102684633SQ20111022903
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者葉子禎, 蔡銘憲, 金俊德 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司