TWI568070B

TWI568070B - 微型帶通濾波器

Info

Publication number: TWI568070B
Application number: TW104115511A
Authority: TW
Inventors: 王裕凱; 江叡涵; 黃宗鈺; 嚴大任
Original assignee: 國立清華大學
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2017-01-21
Also published as: TW201640734A; US20160336633A1; US9680197B2

Description

微型帶通濾波器

本發明為有關一種帶通濾波器，尤其是一種面積縮小的微型帶通濾波器。

隨著行動通訊逐漸普及與無線網路技術日益進步，於電子裝置中用以接收一頻帶訊號而衰減該頻帶以外的訊號，以達成擷取特定範圍的訊號、去除不必要雜訊的帶通濾波器是為不可或缺的重要元件之一。

習知的帶通濾波器，如中華民國發明專利公告第I381574號之「雙頻帶通濾波器」所示，其揭露一種雙頻帶通濾波器，包含一第一諧振器、一第二諧振器、一第三諧振器以及一第四諧振器。由該第一諧振器輸入的一訊號經由以下二條不同路徑來傳遞：一條路徑是經由該第一諧振器與該第二諧振器進行諧振，以將該訊號傳遞至該第二諧振器作輸出，另一條路徑是部分第一諧振器與部分第三諧振器進行諧振，接著部分第三諧振器與部分第四諧振器進行諧振，最後部分第四諧振器與部分第二諧振器進行諧振，以將該訊號傳遞至該第二諧振器作輸出。

然而，因該第一諧振器、該第二諧振器、該第三諧振器以及該第四諧振器的寬度較寬且少有彎折，使得習知的帶通濾波器具有面積偏大的問題。而隨著使用者的習慣及市場的需求，使得電子裝置(如手機及平板電腦等)的體積漸趨輕薄化，故發展面積較小的帶通濾波器以符合產業的應用實屬重要。

本發明的目的，在於解決習知帶通濾波器面積過大的問題。

為達上述目的，本發明提供一種微型帶通濾波器，包含有一基板、一第一訊號傳送部、一第二訊號傳送部以及一共振器結構。該第一訊號傳送部設置於該基板上，包含一訊號輸入端、一第一阻抗匹配線以及一第一L形耦合線，該第一阻抗匹配線連接於該訊號輸入端，該第一L形耦合線連接於該第一阻抗匹配線；該第二訊號傳送部與該第一訊號傳送部對稱設置，包含一訊號輸出端、一第二阻抗匹配線以及一第二L形耦合線，該第二阻抗匹配線連接於該訊號輸出端，該第二L形耦合線連接於該第二阻抗匹配線。

該共振器結構包含一中央區域、一第一共振器、一第二共振器以及一第三共振器，該中央區域位於該第一L形耦合線與該第二L形耦合線之間，該第一共振器自該中央區域朝橫向二端延伸，包括一第一L形微帶線、一第一線形微帶線、一第二L形微帶線以及一第二線形微帶線，該第一L形微帶線自該中央區域側向延伸且相鄰該第一L形耦合線，該第一線形微帶線連接於該第一L形微帶線，該第二L形微帶線與該第一L形微帶線對稱且自該中央區域側向延伸並相鄰該第二L形耦合線，該第二線形微帶線連接於該第二L形微帶線。

該第二共振器自該中央區域朝縱向二端延伸，包括一第三線形微帶線、一倒T形微帶線、一第四線形微帶線以及一第五線形微帶線，該第三線形微帶線自該中央區域縱向延伸，該倒T形微帶線遠離該第三線形微帶線，該第四線形微帶線連接於該倒T形微帶線的一端，該第五線形微帶線與該第四線形微帶線對稱且連接於該倒T形微帶線的另一端。

該第三共振器自該第三線形微帶線遠離該中央區域的一端朝橫向二端延伸，包括一第六線形微帶線、一第三L形微帶線、一第七線形微帶線以及一第四L形微帶線，該第六線形微帶線自該第三線形微帶線遠離該中央區域的一端側向延伸，該第三L形微帶線與該第六線形微帶線連接，該第七線形微帶線與該第六線形微帶線對稱且自該第三線形微帶線遠離該中央區域的一端側向延伸，該第四L形微帶線連接於該第七線形微帶線且與該第三L形微帶線對稱。

由上述可知，本發明將該第一訊號傳送部、該第二訊號傳送部以及該共振器結構進行彎折，故得以一微型的面積達成帶通濾波器的功能。

10‧‧‧基板

20‧‧‧第一訊號傳送部

21‧‧‧訊號輸入端

22‧‧‧第一阻抗匹配線

23‧‧‧第一L形耦合線

30‧‧‧第二訊號傳送部

31‧‧‧訊號輸出端

32‧‧‧第二阻抗匹配線

33‧‧‧第二L形耦合線

40‧‧‧共振器結構

41‧‧‧中央區域

42‧‧‧第三共振器

421‧‧‧第六線形微帶線

422‧‧‧第三L形微帶線

422a‧‧‧第八微帶線

422b‧‧‧第九微帶線

423‧‧‧第四L形微帶線

423a‧‧‧第十微帶線

423b‧‧‧第十一微帶線

424‧‧‧第七線形微帶線

43‧‧‧第一共振器

431‧‧‧第一L形微帶線

431a‧‧‧第一微帶線

431b‧‧‧第二微帶線

432‧‧‧第一線形微帶線

433‧‧‧第二L形微帶線

433a‧‧‧第三微帶線

433b‧‧‧第四微帶線

434‧‧‧第二線形微帶線

44‧‧‧第二共振器

441‧‧‧倒T形微帶線

441a‧‧‧第五微帶線

441b‧‧‧第六微帶線

441c‧‧‧第七微帶線

442‧‧‧第四線形微帶線

443‧‧‧第五線形微帶線

444‧‧‧第三線形微帶線

W1‧‧‧第一寬度

W2‧‧‧第二寬度

W3‧‧‧第三寬度

L1‧‧‧第一總和長度

L2‧‧‧第二總和長度

L3‧‧‧第三總和長度

Y‧‧‧第一方向

X‧‧‧第二方向

『圖1』，為本發明一實施例的結構示意圖。

『圖2』，為本發明一實施例，該微型帶通濾波器的S參數之頻率響應圖。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：請搭配參閱『圖1』所示，『圖1』為本發明一實施例的結構示意圖，如圖所示，本發明為一種微型帶通濾波器，包含有一基板10、一第一訊號傳送部20、一第二訊號傳送部30以及一共振器結構40。該基板10的介電常數為2.2且厚度為介於0.2mm至0.3mm之間，該第一訊號傳送部20設置於該基板10上，包含一訊號輸入端21、一第一阻抗匹配線22以及一第一L形耦合線23，該第一阻抗匹配線22連接於該訊號輸入端21，該第一L形耦合線23連接於該第一阻抗匹配線22，於本實施例中，該第一阻抗匹配線22以及該第一L形耦合線23的寬度為0.15mm。該第二訊號傳送部30與該第一訊號傳送部20對稱設置，包含一訊號輸出端31、一第二阻抗匹配線32以及一第二L形耦合線33，該第二阻抗匹配線32連接於該訊號輸出端31，該第二L形耦合線33連接於該第二阻抗匹配線32，於本實施例中，該第二阻抗匹配線32以及該第二L形耦合線33的寬度為0.15mm。

該共振器結構40包含一中央區域41、一第一共振器43、一第二共振器44以及一第三共振器42，該中央區域41位於該第一L形耦合線23與該第二L形耦合線33之間；該第一共振器43自該中央區域41朝橫向二端延伸，包括一第一L形微帶線431、一第一線形微帶線432、一第二L形微帶線433以及一第二線形微帶線434，該第一L形微帶線431自該中央區域41側向延伸且相鄰該第一L形耦合線23，其包括一第一微帶線431a以及一第二微帶線431b，該第一微帶線431a與該中央區域41連接且沿一第二方向X延伸，該第二微帶線431b自該第一微帶線431a沿一第一方向Y延伸，其中，該第一L形耦合線23與該第一L形微帶線431之間相鄰的距離為0.11mm，該第一線形微帶線432經由該第二微帶線431b與該第一L形微帶線431相連接且沿該第二方向X延伸；該第二L形微帶線433與該第一L形微帶線431對稱且自該中央區域41側向延伸並相鄰該第二L形耦合線33，該第二L形微帶線433包括一第三微帶線433a以及一第四微帶線433b，該第三微帶線433a與該第一微帶線431a對稱並連接於該中央區域41且沿該第二方向X延伸，該第四微帶線433b與該第二微帶線431b對稱並自該第三微帶線433a沿該第一方向Y延伸，其中，該第二L形耦合線33與該第二L形微帶線433之間相鄰的距離為0.11mm，該第二線形微帶線434經由該第四微帶線433b與該第二L形微帶線433相連接且沿該第二方向X延伸。

於本實施例中，該第一L形微帶線431以及該第一線形微帶線432具有一第一總和長度L1，該第一總和長度L1為10.3mm，該第二L形微帶線433以及該第二線形微帶線434的長度總和與該第一總和長度L1相同。另，該第一L形微帶線431、該第一線形微帶線432、該第二L形微帶線433以及該第二線形微帶線434具有一第一寬度W1，該第一寬度W1為0.12mm。

該第二共振器44自該中央區域41朝縱向二端延伸，包括一第三線形微帶線444、一倒T形微帶線441、一第四線形微帶線442以及一第五線形微帶線443，該第三線形微帶線444自該中央區域41沿該第一方向Y延伸，該倒T形微帶線441遠離該第三線形微帶線444，其包括一第五微帶線441a、一第六微帶線441b以及一第七微帶線441c，該第五微帶線441a與該中央區域41連接並沿該第一方向Y延伸，該第六微帶線441b自該第五微帶線441a沿該第二方向X延伸，該第七微帶線441c與該第六微帶線441b對稱並自該第五微帶線441a沿該第二方向X延伸；該第四線形微帶線442藉由該第六微帶線441b連接於該倒T形微帶線441且沿該第一方向Y延伸；該第五線形微帶線443與該第四線形微帶線442對稱並藉由該第七微帶線441c連接於該倒T形微帶線441且沿該第一方向Y延伸。

於本實施例中，該第五微帶線441a、該第六微帶線441b以及該第四線形微帶線442具有一第二總和長度L2，該第二總和長度L2為11.1mm，該第五微帶線441a、該第七微帶線441c以及該第五線形微帶線443的長度總和與該第二總和長度L2相同。另，該倒T形微帶線441、該第四線形微帶線442以及該第五線形微帶線443具有一第二寬度W2，該第二寬度W2為0.19mm。

該第三共振器42自該第三線形微帶線444遠離該中央區域41的一端朝橫向二端延伸，包括一第六線形微帶線421、一第三L形微帶線422、一第七線形微帶線424以及一第四L形微帶線423，該第六線形微帶線421自該第三線形微帶線444遠離該中央區域41的一端沿該第二方向X延伸，該第三L形微帶線422與該第六線形微帶線421連接並包括一第八微帶線422a以及一第九微帶線422b，該第八微帶線422a自該第六線形微帶線421沿該第一方向Y延伸，該第九微帶線422b自該第八微帶線422a沿該第二方向X延伸，該第七線形微帶線424與該第六線形微帶線421對稱且自該第三線形微帶線444遠離該中央區域41的一端沿該第二方向X延伸，該第四L形微帶線423連接於該第七線形微帶線424且與該第三L形微帶線422對稱並包括一第十微帶線423a以及一第十一微帶線423b，該第十微帶線423a對稱該第八微帶線422a且與該第七線形微帶線424連接，該第十一微帶線423b對稱該第九微帶線422b且與該第十微帶線423a連接。

於本實施例中，該第三線形微帶線444、該第七線形微帶線424、該第十微帶線423a以及該第十一微帶線423b具有一第三總和長度L3，該第三總和長度L3為7.4mm，該第三線形微帶線444、該第六線形微帶線421、該第八微帶線422a以及該第九微帶線422b的長度總和與該第三總和長度L3相同。另，該第三線形微帶線444、該第六線形微帶線421、該第三L形微帶線422、該第七線形微帶線424以及該第四L形微帶線423具有一第三寬度W3，該第三寬度W3為0.3mm。

請搭配參閱『圖2』所示，為本發明一實施例該微型帶通濾波器的S參數之頻率響應圖，由圖可知，該微型帶通濾波器的反射係數(S11)於介於4.9GHz至5.85GHz之間(17.7%)的阻抗頻寬時，可得一5.375GHz的中心頻率以及一0.95GHz的頻寬且於該頻寬內的S11皆小於-20dB；於阻抗頻寬範圍內的饋入損失(S21)則接近0dB，由此可知，該微型帶通濾波器的信號反射程度低且信號通過程度高。另，請搭配參閱『表一』，當該第一總和長度L1、該第二總和長度L2與該第三總和長度L3上升時，其對應的模將發生頻率降低的現象，反之，當該第一總和長度L1、該第二總和長度L2與該第三總和長度L3下降時，其對應的模將發生頻率升高的現象，請搭配參閱『表二』，當該第一寬度W1、該第二寬度W2與該第三寬度W3上升時，其對應的模將發生頻率升高或頻率降低的現象，故可藉由調整該第一總和長度 L1、該第二總和長度L2、該第三總和長度L3、該第一寬度W1、該第二寬度W2以及該第三寬度W3，以設計所需的該中心頻率及該頻寬。

由上述可知，本發明將該第一訊號傳送部、該第二訊號傳送部以及該共振器結構進行彎折，故得以一微型的面積達成帶通濾波器的功能，另外，更可藉由調整該第一總和長度、該第二總和長度、該第三總和長度、該第一寬度、該第二寬度以及該第三寬度，以設計所需的該中心頻率及該頻寬。因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。