具有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器的製作方法

2023-10-28 04:43:57

專利名稱：具有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於無線通信的濾波元件(filtering device usedin wireless communication)，尤其涉及一種多層式頻帶分隔器(multilayer band separator)，其使用傳輸線當電感，並利用寄生接地電容減短接地傳輸線長度以達到縮小化目的，此具有接近高通濾波器特性，因此有較小的插入損耗。
圖1是一傳統上用於GSM/DCS雙頻手機中由二帶阻濾波器組合的多層式頻率分隔器(multilayered frequency separator)。在圖1中，二帶阻濾波Notch 1、Notch 2分別包括一電容器與一電感器的並聯(shunt)組合。如圖1所示，當信號T1輸入時，由於LC參數值的不同，而使該濾波器分別在頻率f1＝900MHz輸出信號T3而在頻率f2＝1800或1900MHz輸出信號T2，其輸出的雙頻輸出信號示於圖2中。由於GSM/DCS雙頻手機對於絕緣寬度(isolation bandwidth)在20dB的要求標準為佔整個頻寬的10％以上，因此，這類電路往往無法滿足GSM/DCS雙頻手機對絕緣寬度的要求。據此，參考圖3，在Tai et al.所提供的美國專利號5,880,649中，提供一改進電路。在圖3中，除包括二帶阻濾波器外，尚包括一電容器構成的低通濾波器及一LC並聯構成的高通濾波器。如圖3所示，當信號T11分別經過二帶阻濾波器Notch 3、Notch 4，及相對應的低通濾波器及高通濾波器而分別在頻率f1＝900MHz產生輸出信號T33及在頻率f2＝1800或1900MHz產生輸出信號T22，其輸出的雙頻輸出信號示於圖4中。如圖4所示，此電路布局能使20dB處的頻寬加大以符合系統要求，但須增加一級濾波器以致電路變的較為複雜，因而進一步增加製造成本。
本發明的另一目的是提供一其有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器，其將低通濾波器的衰減極點(attenuate pole)轉成開路極點(open-circuit pole)，並與低通濾波器產生串接效應以在高頻端的低頻部分產生一衰減極點，如此不用增加濾波器階數即能得到較高抑制效果。
本發明提供一具有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器，因使用寄生電容與傳輸線而使本發明具有較小的插入損耗及較高的抑制效果。該具有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器包括一準高通濾波器(quasi-highpassfilter)、一半集總式低通濾波器(semi-lumped lowpass filter)及一相位移器(phase shifter)。該準高通濾波器包括一連接輸入信號的第三電容器、一其一端連接該第一電容器而另一端接地的第四電容器、一其一端接地而另一端連接該第三電容器及該第四電容器交接點的電感性元件及一其一端連接該第三、該第四電容器及該電感性元件交接點而另一端連接一第二輸出端以產生一高頻輸出信號的第二電容器。該相移位器是一連接至輸入信號的傳輸線元件。該半集總式低通濾波器包括一其一端連接該相位移位器未連接輸入信號的一端而另一端連接一第一輸出端以產生一低頻輸出信號的阻抗性元件及一跨接在該阻抗性元件上的第一電容器。
上述該電感性元件及該阻抗性元件是以傳輸線(transmission line)方式來配置，使得本發明表現出近似(quasi)高通濾波器的特性因而具有較小的插入損耗。同時，該相位移器也以傳輸線(transmission line)方式來配置，使得本發明可將該半集總式低通濾波器的衰減極點轉成開路極點，且兩者的串接可在高頻端的低頻部分產生一衰減極點，如此即可在不增加濾波器階數的狀況下得到較高的抑制效果並增加絕緣寬度(isolation bandwidth)。


為讓本發明的上述及其它目的、特徵、與優點能更顯而易見，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下圖1是一傳統多層式頻帶分隔器；圖2是圖1的電路響應(Circuit response)的特性曲線(characteristics)圖；圖3是另一傳統多層式頻帶分隔器；圖4是圖3的電路響應(Circuit response)的特性曲線(characteristics)圖；圖5是本發明其具有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器；圖6是圖5的電路響應(Circuit response)的特性曲線(characteristics)圖；及圖7a-7h圖是圖5的電路布局示意圖；圖8是圖5電路的插入損耗示意圖；圖9是本發明隨電容C11的線性頻率響應曲線。
該準高通濾波器使用接地傳輸線作為電感性元件L33，並利用寄生接地電容C44減短接地傳輸線長度以達縮小化目的，由於電路響應特性接近高通濾波器，因此具有較小的插入損耗(low insertion loss)(見圖8)。該相位移器L11將該半集總式低通濾波器SLF的衰減極點(attenuationpole)在輸入端Ant轉成開路極點(圖8)，並與該半集總式低通濾波器SLF產生串接效應，藉以在高頻響應曲線的低頻部分產生一衰減極點，使得本發明不須增加任何濾波器階數即能得到較高抑制效果並增加絕緣寬度(isolation bandwidth)。該半集總式低通濾波器SLF，在低頻操作時的插入損耗|S11|及高頻操作時的插入損耗|S21|在本發明是隨電容C11的線性頻率響應wc而變(見圖9)，以得到如圖6所示的最佳抑制度。
圖7a-7h是圖5的線路布局(layout)示意圖。如圖7a所示，布局C11及L11並在黑點標示處預留通孔(via)以串接各層使用，此通孔也是圖5中的接點P1。如圖7b所示，僅布局C11以與上述C11配合產生所需去除電容器(diserete capacitor)。如圖7c所示，布局一保護性接地層，用以隔離隨後在圖7d中布局的L22，並與C11產生並聯效果。同樣地，在圖7e中，也使用一保護性接地層，用以隔離隨後在圖7f中布局的C22、C33，並與之產生並聯效果，其中，C22、C33之間須保持一適當距離。如圖7g所示，布局L33、C22及C33，以形成並聯電路，其中，在C22及C33間未有間距，如此與圖7f中的C22及C33作用可產生如圖7g所示的寄生電容C44。最後，將各信號輸出輸入端，包括輸入信號Ant端、高頻輸出端DCS、低頻輸出端GSM及接地端GND，布局成如圖7h所示的位置，如此便完成圖5中電路的線路布局。
雖然本發明已以一些較佳實施例敘述如上，然其並非用以限定本發明，任何熟知此技術的人士，在不脫離本發明的精神及範圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定的保護範圍為準。
權利要求
1.一種具有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器，其至少具有一高頻信號及一低頻信號的操作頻帶分隔的能力，該多層式頻帶分隔器包括一準高通濾波器，其有形成十字排列的三電容元件及一接地電感元件的配置，用以作為該高頻信號輸出路徑，其中一電容元件是利用其它二電容元件形成的寄生接地電容；一相位移器，與所述準高通濾波器並聯，用以提供所述低頻信號輸出路徑；及一半集總式低通濾波器，串接所述相位移器，用以在不增加濾波器階數下即得到較高的帶外抑制度。
2.如權利要求1所述的多層式頻帶分隔器，其中所述的三電容元件及一接地電感元件的配置為一連接輸入信號的第三電容器、一其一端連接該第三電容器而另一端接地的第四電容器、一其一端接地而另一端連接該第三電容器及該第四電容器交接點的電感性元件及一其一端連接該第三、該第四電容器及該電感性元件交接點而另一端連接一第二輸出端以產生一高頻輸出信號的第二電容器。
3.如權利要求1所述的多層式頻帶分隔器，其中所述的相移位器是一連接至輸入信號的傳輸線元件。
4.如權利要求1所述的多層式頻帶分隔器，其中所述的半集總式低通濾波器包括一其一端連接該相位移位器未連接輸入信號的一端而另一端連接一第一輸出端以產生一低頻輸出信號的阻抗性元件及一跨接在該阻抗性元件上的第一電容器。
5.如權利要求1所述的多層式頻帶分隔器，其中所述的低頻信號的操作頻帶是為900MHz。
6.如權利要求1所述的多層式頻帶分隔器，其中所述的低頻信號的操作頻帶是為1800MHz。
7.如權利要求1所述的多層式頻帶分隔器，其中所述的低頻信號的操作頻帶是為1900MHz。
全文摘要
本發明具有寄生接地電容的多層式頻帶分隔器包括一準高通濾波器、一半集總式低通濾波器及一相位移器。該準高通濾波器包括一連接輸入信號的第三電容器、一其一端連接該第一電容器而另一端接地的第四電容器、一其一端接地而另一端連接該第三電容器及該第四電容器交接點的電感性元件及一其一端連接該第三、該第四電容器及該電感性元件交接點而另一端連接一第二輸出端以產生一高頻輸出信號的第二電容器。該相移位器是一連接至輸入信號的傳輸線元件。該半集總式低通濾波器包括一其一端連接該相位移位器未連接輸入信號的一端而另一端連接一第一輸出端以產生一低頻輸出信號的阻抗性元件及一跨接在該阻抗性元件上的第一電容器。
文檔編號H01Q9/04GK1404328SQ0113116
公開日2003年3月19日 申請日期2001年9月5日 優先權日2001年9月5日
發明者沈志文 申請人:財團法人工業技術研究院