TWI601379B - Duplexer circuit and duplexer circuit module - Google Patents

Description

雙工器電路及雙工器電路模組

本發明係關於一種具備複數個低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器，且切換使用複數個低通濾波器之雙工器電路，更詳細而言，係關於一種可抑制高通濾波器或帶通濾波器之通過頻帶內產生之多餘衰減的雙工器電路。

而且，本發明係關於一種於一個模組基板構成有本發明之雙工器電路的雙工器電路模組。

作為利用有線電視之線路的高速資料通訊之規格，指定有DOCSIS(註冊商標)(Data Over Cable Service Interface Specifications，纜線數據服務介面規格)，且多個國家採用該規格進行資料通訊服務。

目前為止，DOCSIS多次得到改善，且進行了修訂。而且，預計今後還會修訂。

DOCSIS之修訂中，通訊頻率有時會變更。

作為DOCSIS，當修訂中通訊頻率變更時，有義務使新版本之通訊機器亦可用於舊版本，換而言之，使新版本之通訊機器亦可對應於舊版本之通訊頻率。即，有義務使新的通訊機器於採用舊版本之服務地區及採用新版本之服務地區均具有相容性而可兼用。故而，當依照DOCSIS，使用一個通訊機器、以複數個通訊頻率進行雙向通訊時，於使來自外部之 天線或線纜與內部(室內)之通訊配線相連之機頂盒，有時採用切換使用對應於最新版本之DOCSIS或舊版本之DOCSIS之複數個濾波器的雙工器電路。

此種雙工器電路係公開於專利文獻1(美國專利第7020186號公報)中。作為該雙工器電路，藉由切換使用兩個低通濾波器，可以兩個不同頻率進行發送。

圖5中表示專利文獻1中揭示之雙工器電路(具備可切換之低通濾波器之雙工器)300。

雙工器電路300具備三個端子X、Y、Z。

而且，雙工器電路300具備分別由電感器與電容器構成之、第1低通濾波器LPF1、第2低通濾波器LPF2及高通濾波器HPF。圖6(A)中表示第1低通濾波器LPF1之等效電路。圖6(B)中表示第2低通濾波器LPF2之等效電路。圖6(C)中表示高通濾波器HPF之等效電路。

而且，雙工器電路300具備連動地切換之第1開關SW1及第2開關SW2。

雙工器電路300係藉由連動地切換第1開關SW1及第2開關SW2而使第1低通濾波器LPF1及第2低通濾波器LPF中之任一者擇一性地連接於端子X與端子Y之間。端子X與端子Z之間始終連接有高通濾波器HPF。

雙工器電路300中，將端子X連接於提供內容之運營商等之線纜。而且，雙工器電路300中，將端子Y連接於發送電路(上行處理電路，upstream processing circuitry)。進而，雙工器電路300中，將端子Z連 接於接收電路(下行處理電路，downstream processing circuitry)。

雙工器電路300可藉由連動地切換第1開關SW1及第2開關SW2而選擇第1低通濾波器LPF1及第2低通濾波器LPF2中之任一者，且以不同之兩個頻率中之一頻率進行發送。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]美國專利第7020186號公報

利用專利文獻1中揭示之雙工器電路300，製作能以兩個不同頻率進行發送之雙工器電路。

具體而言，將第1低通濾波器LPF1之截止頻率設定為42MHz。而且，將第2低通濾波器LPF2之截止頻率設定為65MHz。進而，將高通濾波器HPF之截止頻率設定為88MHz。該等截止頻率係藉由選定構成各濾波器之電感器及電容器之常數而決定。

而且，第1開關SW1及第2開關SW2分別使用SPDT(Single Pole Double Throw，單刀雙擲)開關。第1開關SW1與第2開關SW2係連動切換。

圖7(A)、(B)中表示於雙工器電路300之第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第1低通濾波器LPF1的情況下的頻率特性。而且，圖8(A)、(B)中表示於雙工器電路300之第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第2低通濾波器LPF2的情況下的頻率特性。再者，圖7 (A)中將圖7(B)局部放大表示，圖8(A)中將圖8(B)局部放大表示。

根據圖7(B)可知，當於雙工器電路300之第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第1低通濾波器LPF1時，於高通濾波器HPF之通過頻帶內之1.4GHz附近產生多餘衰減D1。而且，根據圖8(B)可知，當於雙工器電路300之第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第2低通濾波器LPF2時，亦同樣會於高通濾波器HPF之通過頻帶內之1.4GHz附近產生多餘衰減D2。

該等多餘衰減D1、D2係由於因圖5所示之X端子處之輸入阻抗與第1開關SW1所具有之阻抗不同所導致之阻抗不匹配而產生之共振現象引起。再者，當雙工器電路300之高通濾波器HPF置換為帶通濾波器BPF(未圖示)時，亦會產生同樣的問題。

專利文獻1中揭示之雙工器電路300中，於高通濾波器HPF之通過頻帶內之1.4GHz附近會產生多餘衰減D1、D2，故而，於依照DOCSIS 3.1之系統中，實際上無法用作能以兩個頻率進行發送之雙工器電路。

本發明係為了解決上述之先前之問題而完成，作為其解決手段，本發明之雙工器電路具備：共用端子；發送端子；接收端子；雙工器，其包含第1端子、第2端子、第3端子、第1低通濾波器及高通濾波器或帶通濾波器，於第1端子與第2端子之間插入有第1低通濾波器，於第1端子與第3端子之間插入有高通濾波器或帶通濾波器；第2低通濾波器；第3低通濾波器；及連動地切換之第1開關及第2開關；雙工器之第1端子連接於共用端子，雙工器之第2端子連接於第1開關，雙工器之第3端子連 接於接收端子，第2開關連接於發送端子，藉由連動地切換第1開關及第2開關，而使第2低通濾波器及第3低通濾波器中之任一者擇一性地連接於第1開關與第2開關之間。

較佳為，由第1低通濾波器與高通濾波器或帶通濾波器構成之雙工器係形成於一個模組基板。該情況下，藉由使用由多層基板構成之雙工器模組、或於多層基板安裝電容器等電子零件而構成之雙工器模組，可容易地製作本發明之雙工器電路。

而且，雙工器之第1低通濾波器較佳為T型濾波器，該T型濾波器具備連接於第1端子之第1電感器、連接於第1電感器與第2端子之間之第2電感器、及連接於第1電感器和第2電感器之連接點與接地之間的電容器。該情況下，利用T型濾波器，可容易地形成第1低通濾波器所要求之通過特性。

而且，較佳為，上述第2電感器與電容器並聯連接，第2電感器與該電容器形成LC共振器。該情況下，利用該LC共振器，可分別將由第1低通濾波器及第2低通濾波器形成之通過頻帶特性、及由第1低通濾波器及第3低通濾波器形成之通過頻帶特性改善得更優異。

而且，較佳為，上述LC共振器之共振頻率設於高通濾波器或帶通濾波器之通過頻帶內。其原因在於，該情況下，能利用該LC共振器來抑制接收信號經過第1低通濾波器及第2低通濾波器或經過第1低通濾波器及第3低通濾波器而干擾發送電路。

進而，較佳為，第3低通濾波器之截止頻率高於第2低通濾波器之截止頻率，第3低通濾波器具備至少1個LC共振器，且該LC共振 器之共振頻率設於高通濾波器或帶通濾波器之通過頻帶內。該情況下，能利用該LC共振器來抑制接收信號經過第1低通濾波器及第3低通濾波器而干擾發送電路。

可將本發明之雙工器電路構成於由陶瓷或樹脂等構成之模組基板，製作雙工器電路模組。

本發明之雙工器電路中，能抑制第1開關與高通濾波器或帶通濾波器之間的多餘之共振，高通濾波器或帶通濾波器之通過頻帶內不會產生多餘衰減。

而且，本發明之雙工器電路中具備由第1低通濾波器與第2低通濾波器構成之發送濾波器電路、及由第1低通濾波器與第3低通濾波器構成之發送濾波器電路該等兩個發送濾波器電路，兩者中之一部分分別兼用第1低通濾波器，故而，能減少製作雙工器電路時所需之電子零件個數。

X‧‧‧共用端子

Y‧‧‧發送端子

Z‧‧‧接收端子

DPLX‧‧‧雙工器

T1‧‧‧第1端子

T2‧‧‧第2端子

T3‧‧‧第3端子

LPF1‧‧‧第1低通濾波器

HPF‧‧‧高通濾波器

BPF‧‧‧帶通濾波器

LPF2‧‧‧第2低通濾波器

LPF3‧‧‧第3低通濾波器

SW1‧‧‧第1開關

SW2‧‧‧第2開關

圖1係表示第1實施形態之雙工器電路100之等效電路圖。

圖2(A)、(B)分別係表示選擇第2低通濾波器LPF2時雙工器電路100之頻率特性的圖表。其中，圖2(A)中將圖2(B)局部放大表示。

圖3(A)、(B)分別係表示選擇第3低通濾波器LPF3時雙工器電路100之頻率特性的圖表。其中，圖3(A)中將圖3(B)局部放大表示。

圖4係表示第2實施形態之雙工器電路200之方塊圖。

圖5係表示專利文獻1中揭示之雙工器電路300之等效電路圖。

圖6(A)係雙工器電路300之第1低通濾波器LPF1之等效電路圖。圖6(B)係雙工器電路300之第2低通濾波器LPF2之等效電路圖。圖6(C)係雙工器電路300之高通濾波器HPF之等效電路圖。

圖7(A)、(B)分別係表示選擇第1低通濾波器LPF1時雙工器電路300之頻率特性的圖表。其中，圖7(A)中將圖7(B)局部放大表示。

圖8(A)、(B)分別係表示選擇第2低通濾波器LPF2時雙工器電路300之頻率特性的圖表。其中，圖8(A)中將圖8(B)局部放大表示。

以下，參照圖式而說明用以實施本發明之形態。

再者，各實施形態係例示性地表示本發明之實施形態，但本發明並不限於實施形態之內容。而且，亦可將不同實施形態中記載之內容加以組合而實施，此時之實施內容亦屬本發明。而且，圖式係用於幫助理解實施形態，有時未必嚴格地描繪。例如，所描繪之構成要素或構成要素間之尺寸比率有時並不與說明書中記載之其等之尺寸比率一致。而且，圖式中，有時省略說明書中記載之構成要素，有時減少其個數而進行描繪。

[第1實施形態]

圖1中表示第1實施形態之雙工器電路100之等效電路。

雙工器電路100具備共用端子X、發送端子Y及接收端子Z。

而且，雙工器電路100具備雙工器DPLX。雙工器DPLX具備第1端子T1、第2端子T2、第3端子T3、第1低通濾波器LPF1及高通濾波器HPF。雙工器DPLX中，於第1端子T1與第2端子T2之間插入有 第1低通濾波器LPF1。而且，雙工器DPLX中，於第1端子T1與第3端子T3之間插入有高通濾波器HPF。再者，雙工器DPLX中，第1低通濾波器LPF1與高通濾波器HPF構成於一個模組基板上。再者，亦可代替高通濾波器HPF而使用帶通濾波器BPF(未圖示)。

再者，雙工器DPLX之第1低通濾波器LPF1不僅作為低通濾波器發揮功能，而且亦作為第1開關SW1與高通濾波器HPF之整合電路而發揮功能。

而且，雙工器電路100具備第2低通濾波器LPF2與第3低通濾波器LPF3。

進而，雙工器電路100具備連動地切換之第1開關SW1及第2開關SW2。第1開關SW1及第2開關SW2可使用例如SPDT(Single Pole Double Throw)開關。第1開關SW1與第2開關SW2係連動地切換。

雙工器電路100中，雙工器DPLX之第1端子T1連接於共用端子X。而且，雙工器DPLX之第2端子T2連接於第1開關SW1。而且，雙工器DPLX之第3端子T3連接於接收端子Z。進而，第2開關SW2連接於發送端子Y。

雙工器電路100中，藉由連動地切換第1開關SW1及第2開關SW2，而使第2低通濾波器LPF2及第3低通濾波器LPF3中之任一者擇一性地連接於第1開關SW1與第2開關SW2之間。

第1低通濾波器LPF1係由T型濾波器構成，該T型濾波器中，2個電感器L1(第1電感器)、電感器L2(第2電感器)串聯連接，於電感器L1和電感器L2之連接點與接地之間連接有電容器C1。而且，電感 器L2與電容器C2並聯連接，由電感器L2與電容器C2形成LC並聯共振器LC1。

高通濾波器HPF中，5個電容器C18~C22與電感器L12串聯連接。再者，由電容器C22與電感器L12形成LC串聯共振器LC9。並且，於電容器C18和電容器C19之連接點與接地之間，連接有由電感器L13與電容器C23構成之LC串聯共振器LC10。於電容器C19和電容器C20之連接點與接地之間，連接有由電感器L14與電容器C24構成之LC串聯共振器LC11。於電容器C20和電容器C21之連接點與接地之間，連接有由電感器L15與電容器C25構成之LC串聯共振器LC12。於電容器C21和電容器C22之連接點與接地之間，連接有由電感器L16與電容器C26構成之LC串聯共振器LC13。於電感器L12和第3端子T3之連接點與接地之間，連接有由電感器L17與電容器C27構成之LC並聯共振器LC14。

高通濾波器HPF係藉由選定電感器及電容器之常數而將截止頻率設定為108MHz。

第2低通濾波器LPF2中之5個電感器L3~L7係串聯連接。並且，於電感器L3和電感器L4之連接點與接地之間，連接有由電感器L8與電容器C3構成之LC串聯共振器LC2。於電感器L4和電感器L5之連接點與接地之間，連接有電容器C4。於電感器L5和電感器L6之連接點與接地之間，連接有電容器C5。於電感器L6和電感器L7之連接點與接地之間，連接有電容器C6。於電感器L7和第2開關SW2之連接點與接地之間，連接有電容器C7。

而且，第2低通濾波器LPF2中，電感器L5與電容器C8並 聯連接，由電感器L5與電容器C8形成LC並聯共振器LC3。電感器L6與電容器C9並聯連接，由電感器L6與電容器C9形成LC並聯共振器LC4。電感器L7與電容器C10並聯連接，由電感器L7與電容器C10形成LC並聯共振器LC5。

第2低通濾波器LPF2與第1低通濾波器連接時，兩者均成為具備42MHz之截止頻率的低通濾波器。

第3低通濾波器LPF3中之3個電感器L9~L11係串聯連接。並且，於第1開關SW1和電感器L9之連接點與接地之間，連接有電容器C11。於電感器L9和電感器L10之連接點與接地之間，連接有電容器C12。於電感器L10和電感器L11之連接點與接地之間，連接有電容器C13。於電感器L11和第2開關SW2之連接點與接地之間，連接有電容器C14。

而且，第3低通濾波器LPF3中，電感器L9與電容器C15並聯連接，由電感器L9與電容器C15形成LC並聯共振器LC6。電感器L10與電容器C16並聯連接，由電感器L10與電容器C16形成LC並聯共振器LC7。電感器L11與電容器C17並聯連接，由電感器L11與電容器C17形成LC並聯共振器LC8。

第3低通濾波器LPF3與第1低通濾波器連接時，兩者均成為具有85MHz之截止頻率的低通濾波器。

表1中表示形成於第1低通濾波器LPF1中之LC並聯共振器LC1、形成於第2低通濾波器LPF2中之LC串聯共振器LC2、LC並聯共振器LC3~LC5、形成於第3低通濾波器LPF3中之LC並聯共振器LC6~LC8、形成於高通濾波器HPF中之LC串聯共振器LC9~LC13、LC並聯共 振器LC14各自的共振頻率。

本實施形態之雙工器電路100中，將形成於第1低通濾波器LPF中之LC並聯共振器LC1之共振頻率設為133MHz，而處於高通濾波器HPF之通過頻帶(108MHz~)內。結果，雙工器電路100中，利用LC並聯共振器LC1，抑制接收信號經由第1低通濾波器LPF1及第2低通濾波器LPF2、或、第1低通濾波器LPF1及第3低通濾波器LPF3而干擾發送電路。

而且，雙工器電路100中，截止頻率高於第2低通濾波器LPF2之第3低通濾波器LPF3具備3個LC並聯共振器LC6~LC8，將其等之共振頻率設為113MHz~187MHz，而處於高通濾波器HPF之通過頻帶(108MHz~)內。結果，雙工器電路100中，利用LC並聯共振器LC6~LC8，抑制接收信號經由第1低通濾波器LPF1及第3低通濾波器LPF3而干擾發送電路。

本實施形態之雙工器電路100將共用端子X連接於提供內容之運營商之線纜，將發送端子Y連接於發送電路，將接收端子Z連接於接收電路，藉此，可用作對應於DOCSIS(註冊商標)3.0與DOCSIS3.1兩者之雙工器電路。

即，於第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第2低通濾波器LPF2時，由第1低通濾波器LPF1與第2低通濾波器LPF2構成具有42MHz之截止頻率的低通濾波器。雙工器電路100可經由該低通濾波器而依照DOCSIS3.0進行發送。

而且，於第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第3低通濾波器LPF3時，由第1低通濾波器LPF1與第3低通濾波器LPF3構成具有85MHz之截止頻率的低通濾波器。雙工器電路100可經由該低通濾波器而依照DOCSIS3.1進行發送。

圖2(A)、(B)中表示於第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第2低通濾波器LPF2時(依照DOCSIS3.0)之頻率特性。而且，圖3(A)、(B)中表示於第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第3低通濾波器LPF3時(依照DOCSIS3.1)之頻率特性。再者，圖2(A)中將圖2(B)局部放大表示，圖3(A)中將圖3(B)局部放大表示。

根據圖2(B)、圖3(B)可知，雙工器電路100中，於第1開關SW1與第2開關SW2之間連接有第2低通濾波器LPF2、第3低通濾波器LPF3中之任一者的情況下，高通濾波器HPF之通過頻帶內均未產生多餘衰減。即，認為，雙工器電路100中，因第1低通濾波器LPF1作為第1開關SW1與高通濾波器HPF之間之整合電路發揮功能，故而，第1開關SW1 與高通濾波器HPF之間不會產生多餘之共振，高通濾波器HPF之通過頻帶內不會產生多餘衰減。

雙工器電路100中具備由第1低通濾波器LPF1與第2低通濾波器LPF2構成之發送濾波器電路、及由第1低通濾波器LPF1與第3低通濾波器LPF3構成之發送濾波器電路該等兩個發送濾波器電路，但兩者中之一部分分別兼用第1低通濾波器LPF1，故而亦具有減少所需之電子零件個數的效果。

若使用本實施形態之雙工器電路100，則能對應於DOCSIS3.0與DOCSIS3.1兩個版本進行通訊。

[第2實施形態]

圖4中表示第2實施形態之雙工器電路200之方塊圖。

第1實施形態之雙工器電路100中，雙工器DPLX具備高通濾波器HPF。

第2實施形態之雙工器電路200中，雙工器DPLX具備帶通濾波器BPF來代替高通濾波器HPF。雙工器電路200之其他構成均與第1實施形態之雙工器電路100相同。

雙工器電路200中，第1低通濾波器LPF1亦作為第1開關SW1與帶通濾波器BPF之間之整合電路發揮功能，故而，第1開關SW1與帶通濾波器BPF之間不會產生多餘之共振，帶通濾波器BPF之通過頻帶內不會產生多餘衰減。

以上，已對第1實施形態、第2實施形態之雙工器電路100、200進行說明。然而，本發明之雙工器電路並不限於上述內容，可根據發明 之宗旨施加各種變形。

例如，第1低通濾波器LPF1、第2低通濾波器LPF2、第3低通濾波器LPF3、高通濾波器HPF(或帶通濾波器BPF)之各電路構成係任意，並不限於上述內容。而且，設定之各截止頻率亦為任意，並不限於上述內容。

而且，實施形態中，係以DOCSIS之版本3.0及版本3.1為例進行說明，但本發明之雙工器電路所使用之通訊規格並不限於DOCSIS。而且，即便使用DOCSIS，亦不限於版本3.0及版本3.1。

X‧‧‧共用端子

Y‧‧‧發送端子

Z‧‧‧接收端子

DPLX‧‧‧雙工器

T1‧‧‧第1端子

T2‧‧‧第2端子

T3‧‧‧第3端子

LPF1‧‧‧第1低通濾波器

LPF2‧‧‧第2低通濾波器

LPF3‧‧‧第3低通濾波器

L1~L17‧‧‧電感器

LC1~LC14‧‧‧LC共振器

C1~C27‧‧‧電容器

HPF‧‧‧高通濾波器

BPF‧‧‧帶通濾波器

SW1‧‧‧第1開關

SW2‧‧‧第2開關

100‧‧‧雙工器電路

Claims (10)

1. 一種雙工器電路，其具備：共用端子；發送端子；接收端子；雙工器，其包含第1端子、第2端子、第3端子、第1低通濾波器、及高通濾波器或帶通濾波器，於上述第1端子與上述第2端子之間插入有上述第1低通濾波器，於上述第1端子與上述第3端子之間插入有上述高通濾波器或上述帶通濾波器；第2低通濾波器；第3低通濾波器；以及連動地切換之第1開關及第2開關；上述雙工器之上述第1端子連接於上述共用端子，上述雙工器之上述第2端子連接於上述第1開關，上述雙工器之上述第3端子連接於上述接收端子，上述第2開關連接於上述發送端子，藉由連動地切換上述第1開關及上述第2開關，而使上述第2低通濾波器及上述第3低通濾波器中之任一者擇一性地連接於上述第1開關與上述第2開關之間。
2. 如申請專利範圍第1項之雙工器電路，其中，由上述第1低通濾波器與上述高通濾波器或上述帶通濾波器構成之上述雙工器係形成於一個模組基板。
3. 如申請專利範圍第1項之雙工器電路，其中，上述雙工器之上述第1低通濾波器係由T型濾波器所構成，該T型濾波器具備連接於上述第1端子之第1電感器、連接於上述第1電感器與上述第2端子之間之第2電感器、及連接於上述第1電感器和上述第2電感器之連接點與接地之間的電容器。
4. 如申請專利範圍第2項之雙工器電路，其中，上述雙工器之上述第1低通濾波器係由T型濾波器所構成，該T型濾波器具備連接於上述第1端子之第1電感器、連接於上述第1電感器與上述第2端子之間之第2電感器、及連接於上述第1電感器和上述第2電感器之連接點與接地之間的電容器。
5. 如申請專利範圍第3項之雙工器電路，其中，上述第2電感器與電容器並聯連接，由上述第2電感器與該電容器形成LC共振器。
6. 如申請專利範圍第4項之雙工器電路，其中，上述第2電感器與電容器並聯連接，由上述第2電感器與該電容器形成LC共振器。
7. 如申請專利範圍第5項之雙工器電路，其中，上述LC共振器之共振頻率設於上述高通濾波器或上述帶通濾波器之通過頻帶內。
8. 如申請專利範圍第6項之雙工器電路，其中，上述LC共振器之共振頻率設於上述高通濾波器或上述帶通濾波器之通過頻帶內。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之雙工器電路，其中，上述第3低通濾波器之截止頻率高於上述第2低通濾波器之截止頻率，上述第3低通濾波器具備至少1個LC共振器，該LC共振器之共振頻率設於上述高通濾波器或上述帶通濾波器之通過頻帶內。
10. 一種雙工器電路模組，其係於一個模組基板構成有申請專利範圍第1至9項中任一項之雙工器電路。