TWI589056B - 具有缺陷接地結構之濾波組件 - Google Patents

Description

具有缺陷接地結構之濾波組件

本發明係關於一種具有缺陷接地結構之濾波組件，尤其是一種藉由使用缺陷接地結構以改善濾波效能之濾波組件。

無線通訊技術改變了人們收發訊息的方式，為了滿足使用者在收發訊息時的不同需求，具有多模式(Multi-mode)及多頻帶(Multi-bandwidth)之無線收發機成了通訊系統中不可或缺的必要構件。以無線通訊標準IEEE802.11a及IEEE802.11g為例，由於上述二標準的操作頻帶包含2.4GHz及5.2GHz，為了使無線收發機能同時在上述雙頻帶正常工作，該無線收發機必須設置一帶通濾波器(Bandpass Filter)，且該帶通濾波器可在頻率為2.4GHz及5.2GHz處形成通帶，並抑制通帶外的訊號，藉此達到多頻帶傳輸之目的。

帶通濾波器可透過步階式阻抗諧振器(Step Impedance Resonator，SIR)組成，舉例而言，該帶通濾波器可具有二個諧振器，該二個諧振器之電子長度(electrical length)通常為半波長或四分之一波長，且該二個諧振器係分別由數個微帶線(microstrip line)所構成，藉由控制該數個微帶線彼此間的耦合關係，即可使該帶通濾波器能在特定頻率處具有通帶的效果。

一般而言，通帶頻率的控制準確度與回波損失的衰減值向來是評斷濾波器之濾波效能的重要指標。惟，習知帶通濾波器在控制通 帶頻率及增加回波損失的衰減值時，通常僅改變該微帶線之長度或寬度，並未進一步考量缺陷接地結構(Defected Ground Structure，DGS)對整體濾波效能的影響，使得習知帶通濾波器無法進一步的準確控制通帶頻率，以及增加回波損失的衰減值。

有鑑於此，遂提供一種具有缺陷接地結構之濾波組件，以解決習知帶通濾波器之濾波效能不佳的問題。

本發明之目的係提供一種具有缺陷接地結構之濾波組件，該濾波組件可使用適當的缺陷接地結構以準確控制通帶頻率，以及增加回波損失的衰減值，具有提升濾波效能的效果。

為達到前述發明目的，本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件包含：一基板，該基板具有一第一表面及一第二表面，該第二表面為一接地面；一主微帶線，該主微帶線設置於該第一表面且沿一第一方向延伸；及一第一缺陷接地結構，該第一缺陷接地結構設置於該第二表面，該第一缺陷接地結構具有一第一線段、一第一圓形區段、一第二線段、一第二圓形區段及一第三線段，該第一線段、該第一圓形區段、該第二線段、該第二圓形區段及該第三線段係沿一第二方向依序連接，且該第一方向垂直該第二方向，在該第二方向上，該第一線段的最小長度小於該第二線段的最小長度，該第一線段的最小長度等於該第三線段的最小長度；其中，在該第一表面朝該第二表面的垂直投影方向上，該主微帶線係覆蓋該第二線段，且在該第二方向上，該主微帶線的寬度等於該第二線段的最小長度。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，在該第二方向上，該第一線段、該第二線段及該第三線段具有共同之一第一中心延伸線，且該第一中心延伸線係通過該第一圓形區段之圓心及該第二圓形區段之圓心。藉此具有提升濾波效能的 效果。

其中，在第一方向上，該第一線段的寬度、該第二線段的寬度及該第三線段的寬度相等。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，該第一圓形區段之半徑等於該第二圓形區段之半徑。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，另具有一第二缺陷接地結構，該第二缺陷接地結構設置於該第二表面，該第二缺陷接地結構具有一第四線段、一第三圓形區段、一第五線段、一第四圓形區段及一第六線段，該第四線段、該第三圓形區段、該第五線段、該第四圓形區段及該第六線段係沿該第二方向依序連接，且在該第一表面朝該第二表面的垂直投影方向上，該主微帶線係覆蓋該第五線段，且在該第二方向上，該主微帶線的寬度等於該第五線段的最小長度。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，在該第二方向上，該第四線段、該第五線段及該第六線段具有共同之一第二中心延伸線，且該第二中心延伸線係通過該第三圓形區段之圓心及該第四圓形區段之圓心。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，在該第二方向上，該第一線段、該第二線段及該第三線段具有共同之一第一中心延伸線，該主微帶線具有用以結合一副微帶線之一結合端，該第二中心延伸線係位於該第一中心延伸線及該結合端之間，且在該第一方向上，該第一中心延伸線與該第二中心延伸線之間具有一第一間隔距離，該第二中心延伸線與該結合端之間具有一第二間隔距離，該第一間隔距離大於該第二間隔距離。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，在該第一方向上，該第四線段的寬度、該第五線段的寬度及該第六線段的寬度相等。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，在該第二方向上，該第四線段的最小長度小於該第五線段的最小長度，該第四線段的最小長度等於該第六線段的最小長度。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，在該第二方向上，該第一線段的最小長度小於該第二線段的最小長度，該第一線段的最小長度等於該第三線段的最小長度，且該第一線段的最小長度大於該第四線段的最小長度，該第二線段的最小長度等於該第五線段的最小長度。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，該第三圓形區段之半徑等於該第四圓形區段之半徑。藉此具有提升濾波效能的效果。

其中，該第一圓形區段之半徑等於該第二圓形區段之半徑，且該第一圓形區段之半徑大於該第三圓形區段之半徑。藉此具有提升濾波效能的效果。

〔本發明〕

1‧‧‧基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

2‧‧‧主微帶線

21‧‧‧結合端

3‧‧‧第一缺陷接地結構

31‧‧‧第一線段

32‧‧‧第一圓形區段

33‧‧‧第二線段

34‧‧‧第二圓形區段

35‧‧‧第三線段

4‧‧‧第一缺陷接地結構

41‧‧‧第四線段

42‧‧‧第三圓形區段

43‧‧‧第五線段

44‧‧‧第四圓形區段

45‧‧‧第六線段

A1‧‧‧第一方向

A2‧‧‧第二方向

D1‧‧‧第一間隔距離

D2‧‧‧第二間隔距離

M‧‧‧副微帶線

R1‧‧‧第一諧振器

R11‧‧‧第一饋送線

R12‧‧‧第一耦合線

R12a‧‧‧第一部份線段

R12b‧‧‧第二部份線段

R12c‧‧‧第三部份線段

R2‧‧‧第二諧振器

R21‧‧‧第二饋送線

R22‧‧‧第二耦合線

R22a‧‧‧第四部份線段

R22b‧‧‧第五部份線段

R22c‧‧‧第六部份線段

第1圖：本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件的結構圖。

第2圖：本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件的結構圖。

第3圖：本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件的結構圖。

第4圖：本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件的結構圖。

第5圖：本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件的實施結構圖。

第6圖：未設置缺陷接地結構之濾波組件的頻率響應圖。

第7圖：具有缺陷接地結構之濾波組件的頻率響應圖。

第8圖：具有二組缺陷接地結構之濾波組件的頻率響應圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 本發明全文所述之「耦合」，係指能量由一介質傳遞至另一介質之連接方式。

請參照第1及2圖所示，其係本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件的結構圖，係包含一基板1、一主微帶線2及一第一缺陷接地結構3，該主微帶線2及該第一缺陷接地結構3係分別設置於該基板1之不同的二個表面。

該基板1具有一第一表面11及一第二表面12，該第二表面12為一接地面。其中，該基板1可為一印刷電路板，且該基板1之主要材質在此並不設限，例如一玻璃纖維材質。

該主微帶線2設置於該基板1之該第一表面11且沿一第一方向A1延伸。其中，該主微帶線2可為一諧振器中用以耦合之耦合線，或者用以作為訊號輸入端或訊號輸出端之饋送線(Tapped Line)，在此並不設限，在本實施例中，該主微帶線2係為該饋送線。

該第一缺陷接地結構3設置於該基板1之該第二表面12，該第一缺陷接地結構3具有一第一線段31、一第一圓形區段32、一第二線段33、一第二圓形區段34及一第三線段35，該第一線段31、該第一圓形區段32、該第二線段33、該第二圓形區段34及該第三線段35係沿一第二方向A2依序連接，且該第一方向A1垂直該第二方向A2。其中，在該第一表面11朝該第二表面12的垂直投影方向上，該主微帶線2係覆蓋該第二線段33，且在該第二方向A2上，該主微帶線2的寬度等於該第二線段33的最小長度，亦即該主微帶線2不會覆蓋該第一圓形區段32及該第二圓形區段34。藉此，若於濾波組件中設置該第一缺陷接地結構3，且該第一缺陷接地結構3與該主微帶線2具有上述設置關係時，即可透過該第一缺陷接地結構3改善整體的濾波效能，具有提升濾波效能的效果。

更詳言之，在該第二方向A2上，該第一線段31、該第二線段33及該第三線段35具有共同之一第一中心延伸線L1，且該第一中心延伸線L1係通過該第一圓形區段32之圓心及該第二圓形區段34之圓心。此外，在該第一方向上A1，該第一線段31的寬度、該第二線段33的寬度及該第三線段35的寬度相等；在該第二方向A2上，由於該第一線段31、該第二線段33及該第三線段35均具有至少一端連接該第一圓形區段32或該第二圓形區段34，因此，當該第一中心延伸線L1通過該第一圓形區段32之圓心及該第二圓形區段34之圓心時，該第一線段31、該第二線段33及該第三線段35在該第一中心延伸線L1上會具有最小長度，該第一線段31的最小長度小於該第二線段33的最小長度，該第一線段31的最小長度等於該第三線段35的最小長度；又，該第一圓形區段32之半徑等於該第二圓形區段34之半徑。藉此，若於濾波組件中設置該第一缺陷接地結構3，且該第一缺陷接地結構3之各部件具有上述尺寸關係時，即可透過該第一缺陷接地結構3改善整體的濾波效能，具有提升濾波效能的效果。

請參照第3、4圖所示，在本發明具有該基板1、該主微帶線2及該第一缺陷接地結構3的情況下，可另具有一第二缺陷接地結構4，該第二缺陷接地結構4設置於該基板1之該第二表面12，該第二缺陷接地結構4具有一第四線段41、一第三圓形區段42、一第五線段43、一第四圓形區段44及一第六線段45，該第四線段41、該第三圓形區段42、該第五線段43、該第四圓形區段44及該第六線段45係沿該第二方向A2依序連接，且在該第一表面11朝該第二表面12的垂直投影方向上，該主微帶線2係覆蓋該第五線段43，且在該第二方向A2上，該主微帶線2的寬度等於該第五線段43的最小長度，亦即該主微帶線2不會覆蓋該第三圓形區段42及該第四圓形區段44。藉此，若於濾波組件中設置該第二 缺陷接地結構4，且該第二缺陷接地結構4與該主微帶線2具有上述設置關係時，即可透過該第二缺陷接地結構4改善整體的濾波效能，具有提升濾波效能的效果。

更詳言之，在該第二方向A2上，該第四線段41、該第五線段43及該第六線段45具有共同之一第二中心延伸線L2，且該第二中心延伸線L2係通過該第三圓形區段42之圓心及該第四圓形區段44之圓心。此外，在第一方向上A1，該第四線段41的寬度、該第五線段43的寬度及該第六線段45的寬度相等；在該第二方向A2上，由於該第四線段41、該第五線段43及該第六線段45均具有至少一端連接該第三圓形區段42或該第四圓形區段44，因此，當該第二中心延伸線L2通過該第三圓形區段42之圓心及該第四圓形區段44之圓心時，該第四線段41、該第五線段43及該第六線段45在該第二中心延伸線L2上會具有最小長度，該第四線段41的最小長度小於該第五線段43的最小長度，該第四線段41的最小長度等於該第六線段45的最小長度；又，該第三圓形區段42之半徑等於該第四圓形區段44之半徑。藉此，若於濾波組件中設置該第二缺陷接地結構4，且該第二缺陷接地結構4之各部件具有上述尺寸關係時，即可透過該第二缺陷接地結構4改善整體的濾波效能，具有提升濾波效能的效果。

請再參照第5圖所示，再者，當本發明同時具有該第一缺陷接地結構3及該第二缺陷接地結構4的情況下，若該主微帶線2具有用以結合一副微帶線M之一結合端21，該第二中心延伸線L2係位於該第一中心延伸線L1及該結合端21之間，且在該第一方向A1上，該第一中心延伸線L1與該第二中心延伸線L2之間具有一第一間隔距離D1，該第二中心延伸線L2與該結合端21之間具有一第二間隔距離D2，該第一間隔距離D1大於該第二間隔距離D2。又，在該第一方向A1上，該第一 線段31的寬度、該第二線段33的寬度、該第三線段35的寬度、該第四線段41的寬度、該第五線段43的寬度及該第六線段45的寬度均相等；在該第二方向A2上，該第一線段31的最小長度大於該第四線段41的最小長度，該第二線段33的最小長度等於該第五線段43的最小長度。又，該第一圓形區段32之半徑大於該第三圓形區段42之半徑。藉此，若於濾波組件中設置該第二缺陷接地結構4，且該第二缺陷接地結構4與該第一缺陷接地結構3具有上述設置關係時，即可透過該第二缺陷接地結構4改善整體的濾波效能(例如透過該第一缺陷接地結構3抑制頻率6.5GHz之後的諧波，並透過該第二缺陷接地結構4將通帶位置控制於頻率2.4GHz及5.2GHz)，具有提升濾波效能的效果。

請參照第5圖所示，此為本發明之濾波組件應用於一步階式阻抗諧振濾波器的實施結構，其中，該步階式阻抗諧振濾波器包含一第一諧振器R1及一第二諧振器R2，該第一諧振器R1及該第二諧振器R2係彼此耦合且設置於該基板1，該第一諧振器R1具有一第一饋送線R11及一第一耦合線R12，該第一饋送線R11可作為本發明之該主微帶線2，該第一耦合線R12係於該第二方向A2依序具有一第一部份線段R12a、一第二部份線段R12b及一第三部份線段R12c；該第二諧振器R2具有一第二饋送線R21及一第二耦合線R22，該第二饋送線R21可作為本發明之該主微帶線2，該第二耦合線R22係於該第二方向A2依序具有一第四部份線段R22a、一第五部份線段R22b及一第六部份線段R22c，該第一缺陷接地結構3的數量為二個，且該第一缺陷接地結構3與該第一饋送線R11的設置關係，以及該第一缺陷接地結構3與該第二饋送線R21的設置關係，係如前述之該第一缺陷接地結構3與該主微帶線2的設置關係。

為證明本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件確實具有 提升濾波效能的效果，以下特以上述實施結構進行模擬，該模擬可透過一處理器執行，且該模擬軟體可為習知任何用以進行頻率響應分析之軟體，此為本領域技術人員所熟知，於此不再贅述。該第一諧振器R1及該第二諧振器R2的長度或寬度可如表一所示：

其中，該第一諧振器R1及該第二諧振器R2之耦合長度、耦合間距、該第一饋送線R11與該第一耦合線R12的連接位置、以及該第二饋送線R21與該第二耦合線R22的連接位置等相關設置參數，可由本領域技術人員依實際需求而自行設定，於此並不設限。當該第一諧振器R1及該第二諧振器R2之長度與寬度為上述數值時，該第一缺陷接地結構3之該第一圓形區段32的半徑及該第二圓形區段34的半徑係介於0.8mm至1.4mm之間，且較佳為0.8mm；在該第二方向A2上，該第一線段31、該第一圓形區段32、該第二線段33、該第二圓形區段34及該第三線段35的總長度係介於7.2mm至11.2mm之間，且較佳為7.2mm。

請參照第5至7圖所示，第6圖係為未設置該第一缺陷接地結構3之頻率響應圖，第7圖係為設置該第一缺陷接地結構3之頻率響應圖，S11為回波損失，S21為插入損失，其中，在第7圖之頻率響應圖的實施結構中，該第一圓形區段32的半徑及該第二圓形區段34的半徑均為0.8mm；在該第一方向A1上，該第一線段31的寬度、該第二線段33的寬度及該第三線段35的寬度均為0.6mm；在該第二方向A2上，該第一線段31、該第一圓形區段32、該第二線段33、該第二圓形區段34及該第三線段35的總長度為7.2mm；在該第一諧振器R1中，該第一中心延伸線L1至該第二部份線段R12b的距離為6mm；在該第二諧振器R2中，該第一中心延伸線L1至該第五部份線段R22b的距離為6mm。透過比較該第6及7圖可知，當濾波器中設有該第一缺陷接地結構3時，可將通帶頻率準確控制於2.4GHz及5.2GHz，且在上述頻率值時，插入損失分別為0.23dB及0.9dB，並可在頻率為1.98GHz及4.27GHz處產生二個傳輸零點；此外，更可確實增加回波損失的衰減值。上述頻率響應圖可證明本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件可準確控制通帶頻率，以及增加回波損失的衰減值，具有提升濾波效能的效果。

請再參照表二所示，若本發明之濾波組件以第5圖之方式實施，當該第一圓形區段32的半徑及該第二圓形區段34的半徑相同， 且為上述尺寸時，可以抑制較高頻率的諧波(例如當該第一圓形區段32的半徑及該第二圓形區段34的半徑為1.4mm時，可抑制7.0GHz之後的諧波)，進而使通帶頻率能準確控制於2.4GHz及5.2GHz，具有準確控制通帶頻率的功效。

請參照第8圖所示，第8圖係以第7圖之實施方式為基礎，並另設置該第二缺陷接地結構4之頻率響應圖，其中，在第8圖之頻率響應圖的實施結構中，該第一圓形區段32的半徑及該第二圓形區段34的半徑均為1.4mm；該第三圓形區段42的半徑及該第四圓形區段44的半徑均為0.8mm；在該第二方向A2上，該第一線段31、該第一圓形區段32、該第二線段33、該第二圓形區段34及該第三線段35的總長度為11.2mm；在該第二方向A2上，該第四線段41、該第三圓形區段42、該第五線段43、該第四圓形區段44及該第六線段45的總長度為7.2mm；該第一間隔距離D1為6mm；該第二間隔距離D2為4mm。由該第8圖可知，當濾波器中設有該第一缺陷接地結構3及該第二缺陷接地結構4時，不僅可在頻率2.4GHz及5.2GHz處分別增加衰減值，且可在頻率約為6.5GHz之後具有諧波抑制的效果，此功效為習知具有缺陷接地結構之濾波器所無法預期，本發明具有提升濾波效能的效果。

綜上所述，本發明之具有缺陷接地結構之濾波組件可使用適當的缺陷接地結構以準確控制通帶頻率，以及增加回波損失的衰減值，具有提升濾波效能的效果。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

2‧‧‧主微帶線

3‧‧‧第一缺陷接地結構

31‧‧‧第一線段

32‧‧‧第一圓形區段

33‧‧‧第二線段

34‧‧‧第二圓形區段

35‧‧‧第三線段

Claims (12)

1. 一種具有缺陷接地結構之濾波組件，包含：一基板，該基板具有一第一表面及一第二表面，該第二表面為一接地面；一主微帶線，該主微帶線設置於該第一表面且沿一第一方向延伸；及一第一缺陷接地結構，該第一缺陷接地結構設置於該第二表面，該第一缺陷接地結構具有一第一線段、一第一圓形區段、一第二線段、一第二圓形區段及一第三線段，該第一線段、該第一圓形區段、該第二線段、該第二圓形區段及該第三線段係沿一第二方向依序連接，且該第一方向垂直該第二方向，在該第二方向上，該第一線段的最小長度小於該第二線段的最小長度，該第一線段的最小長度等於該第三線段的最小長度；其中，在該第一表面朝該第二表面的垂直投影方向上，該主微帶線係覆蓋該第二線段，且在該第二方向上，該主微帶線的寬度等於該第二線段的最小長度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中在該第二方向上，該第一線段、該第二線段及該第三線段具有共同之一第一中心延伸線，且該第一中心延伸線係通過該第一圓形區段之圓心及該第二圓形區段之圓心。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中在第一方向上，該第一線段的寬度、該第二線段的寬度及該第三線段的寬度相等。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中該第一圓形區段之半徑等於該第二圓形區段之半徑。
5. 如申請專利範圍第2項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中另 具有一第二缺陷接地結構，該第二缺陷接地結構設置於該第二表面，該第二缺陷接地結構具有一第四線段、一第三圓形區段、一第五線段、一第四圓形區段及一第六線段，該第四線段、該第三圓形區段、該第五線段、該第四圓形區段及該第六線段係沿該第二方向依序連接，且在該第一表面朝該第二表面的垂直投影方向上，該主微帶線係覆蓋該第五線段，且在該第二方向上，該主微帶線的寬度等於該第五線段的最小長度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中在該第二方向上，該第四線段、該第五線段及該第六線段具有共同之一第二中心延伸線，且該第二中心延伸線係通過該第三圓形區段之圓心及該第四圓形區段之圓心。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中在該第二方向上，該第一線段、該第二線段及該第三線段具有共同之一第一中心延伸線，該主微帶線具有用以結合一副微帶線之一結合端，該第二中心延伸線係位於該第一中心延伸線及該結合端之間，且在該第一方向上，該第一中心延伸線與該第二中心延伸線之間具有一第一間隔距離，該第二中心延伸線與該結合端之間具有一第二間隔距離，該第一間隔距離大於該第二間隔距離。
8. 如申請專利範圍第5項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中在該第一方向上，該第四線段的寬度、該第五線段的寬度及該第六線段的寬度相等。
9. 如申請專利範圍第5項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中在該第二方向上，該第四線段的最小長度小於該第五線段的最小長度，該第四線段的最小長度等於該第六線段的最小長度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中在 該第二方向上，該第一線段的最小長度小於該第二線段的最小長度，該第一線段的最小長度等於該第三線段的最小長度，且該第一線段的最小長度大於該第四線段的最小長度，該第二線段的最小長度等於該第五線段的最小長度。
11. 如申請專利範圍第5項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中該第三圓形區段之半徑等於該第四圓形區段之半徑。
12. 如申請專利範圍第11項所述之具有缺陷接地結構之濾波組件，其中該第一圓形區段之半徑等於該第二圓形區段之半徑，且該第一圓形區段之半徑大於該第三圓形區段之半徑。