分配器及电子装置的制作方法

本发明关于一种分配器(splitter)，特别关于一种可降低隔离度(isolation)的分配器。

背景技术：

传统一对二的分配器(splitter)具有一共同端口和两个输出端口，一般来说，此二输出端口之间通常存在极高的隔离度(isolation)。然而，就某些特殊应用而言，前述的高隔离度会限制输出端口之间的信号传递，反成为传统分配器的一项缺点。有鉴于此，必须提出一种全新的解决方案，以克服先前技术所面临的问题。

技术实现要素：

在较佳实施例中，本发明提供一种分配器，具有一共同端口、一第一端口，以及一第二端口，并包括：一共同传输线，耦接于该共同端口和一共同节点之间；一第一传输线，耦接于该第一端口和一第一节点之间；一第二传输线，耦接于该第二端口和一第二节点之间；一第三传输线，耦接于该共同节点和该第一节点之间；一第四传输线，耦接于该共同节点和该第二节点之间；一电阻器，耦接于该第一节点和该第二节点之间；以及一第一电抗电路，耦接于该第一节点和该第二节点之间，其中该第一电抗电路包括串联耦接的一第一电感器和一第一电容器，但不包括任何电阻器。

在一些实施例中，该分配器操作于一中心频率，而该第一电抗电路用于降低该第一端口和该第二端口之间于该中心频率的隔离度。

在一些实施例中，该第一电感器和该第一电容器根据下列方程式作设定：

其中fc代表该中心频率，π代表圆周率，l1代表该第一电感器的电感值，而c1代表该第一电容器的电容值。

在一些实施例中，该第三传输线的长度和该第四传输线的长度皆等于该中心频率的0.25倍波长。

在一些实施例中，该共同传输线、该第一传输线，以及该第二传输线皆具有相同的一既定阻抗值。

在一些实施例中，该第三传输线的阻抗值和该第四传输线的阻抗值皆等于该既定阻抗值的倍。

在一些实施例中，该电阻器的电阻值等于该既定阻抗值的2倍。

在一些实施例中，该分配器还包括：一第二电抗电路，包括串联耦接的一第二电感器和一第二电容器，但不包括任何电阻器。

在一些实施例中，该第二电抗电路与该第一电抗电路串联耦接于该第一节点和该第二节点之间。

在一些实施例中，该第二电抗电路用于提高该第一端口和该第二端口之间邻近于该中心频率的隔离度。

在一些实施例中，该第二电感器和该第二电容器根据下列方程式作设定：

l2·c2＝l1·c1

其中l2代表该第二电感器的电感值，c2代表该第二电容器的电容值，l1代表该第一电感器的电感值，而c1代表该第一电容器的电容值。

在一些实施例中，该第二电抗电路与该第一电抗电路并联耦接于该第一节点和该第二节点之间。

在一些实施例中，该第二电抗电路使得该分配器还操作于一额外频率，而该第二电感器和该第二电容器根据下列方程式作设定：

其中fa代表该额外频率，π代表圆周率，l2代表该第二电感器的电感值，而c2代表该第二电容器的电容值。

在一些实施例中，该分配器还包括：一第三电抗电路，耦接于该第一节点和该第二节点之间，其中该第三电抗电路包括串联耦接的一第三电容器和一第三电感器，但不包括任何电阻器。

在一些实施例中，该第三电抗电路使得该分配器还操作于一额外频率，而该第三电感器和该第三电容器根据下列方程式作设定：

其中fa代表该额外频率，π代表圆周率，l3代表该第三电感器的电感值，而c3代表该第三电容器的电容值。

在另一较佳实施例中，本发明提供一种电子装置，包括：一信号源；以及一分配器，具有一共同端口、一第一端口，以及一第二端口，其中该共同端口耦接至该信号源，而其中该分配器包括：一共同传输线，耦接于该共同端口和一共同节点之间；一第一传输线，耦接于该第一端口和一第一节点之间；一第二传输线，耦接于该第二端口和一第二节点之间；一第三传输线，耦接于该共同节点和该第一节点之间；一第四传输线，耦接于该共同节点和该第二节点之间；一电阻器，耦接于该第一节点和该第二节点之间；以及一第一电抗电路，耦接于该第一节点和该第二节点之间，其中该第一电抗电路包括串联耦接的一第一电感器和一第一电容器，但不包括任何电阻器。

附图说明

图1为显示根据本发明一实施例所述的分配器的示意图。

图2为显示根据本发明一实施例所述的分配器的第一端口和第二端口之间的隔离度的示意图。

图3为显示根据本发明另一实施例所述的分配器的示意图。

图4为显示根据本发明另一实施例所述的分配器的第一端口和第二端口之间的隔离度的示意图。

图5为显示根据本发明另一实施例所述的分配器的示意图。

图6为显示根据本发明另一实施例所述的分配器的第一端口和第二端口之间的隔离度的示意图。

图7为显示根据本发明另一实施例所述的分配器的示意图。

图8为显示根据本发明另一实施例所述的分配器的第一端口和第二端口之间的隔离度的示意图。

图9为显示根据本发明一实施例所述的电子装置的示意图。

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”一词为开放式的用语，故应解释成“包含但不仅限定于”。“大致”一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，“耦接”一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

图1为显示根据本发明一实施例所述的分配器(splitter)100的示意图。分配器100可用于结合或分割信号。如图1所示，分配器100具有一第一端口(firstport)p1、一第二端口(secondport)p2，以及一共同端口(commonport)pc。在一些实施例中，共同端口pc作为一共同输入端口(commoninputport)，第一端口p1作为一第一输出端口(firstoutputput)，而第二端口p2作为一第二输出端口(secondoutputport)。例如，由共同端口pc所接收的信号可分割为两部份，再分别由第一端口p1和第二端口p2处作输出。惟本发明并不仅限于此。在其他实施例中，第一端口p1、第二端口p2，以及共同端口pc中的任何一个均可作为一输入端口、一输出端口，或是两者的组合(亦即，一输入输出端口)。

在图1的实施例中，分配器100包括：一第一传输线(transmissionline)110、一第二传输线120、一第三传输线130、一第四传输线140、一共同传输线150、一电阻器(resistor)r1，以及一第一电抗电路(reactancecircuit)160。第一传输线110的一第一端耦接至第一端口p1，而第一传输线110的一第二端耦接至一第一节点n1，使得第一传输线110耦接于第一端口p1和第一节点n1之间。第二传输线120的一第一端耦接至第二端口p2，而第二传输线120的一第二端耦接至一第二节点n2，使得第二传输线120耦接于第二端口p2和第二节点n2之间。第三传输线130的一第一端耦接至一共同节点nc，而第三传输线130的一第二端耦接至第一节点n1，使得第三传输线130耦接于共同节点nc和第一节点n1之间。第四传输线140的一第一端耦接至共同节点nc，而第四传输线140的一第二端耦接至第二节点n2，使得第四传输线140耦接于共同节点nc和第二节点n2之间。共同传输线150的一第一端耦接至共同端口pc，共同传输线150的一第二端耦接至共同节点nc，使得共同传输线150耦接于共同端口pc和共同节点nc之间。第一传输线110、第二传输线120、第三传输线130、第四传输线140，以及共同传输线150的形状、长度，以及种类于本发明中并不特别作限制。例如，第一传输线110、第二传输线120、第三传输线130、第四传输线140，以及共同传输线150中的任何一个可为一微带线(microstripline)、一带状线(stripline)，或是一共平面波导(coplanarwaveguide，cpw)，但亦不仅限于此。

电阻器r1耦接于第一节点n1和第二节点n2之间。电阻器r1可为一般电阻器、一可变电阻器(variableresistor)，或是一芯片电阻器(chipresistor)。必须注意的是，虽然图1中第一电抗电路160和电阻器r1看似具有不同连接点，但实际上第一电抗电路160亦耦接于第一节点n1和第二节点n2之间，使得第一电抗电路160与电阻器r1并联耦接。第一电抗电路160包括串联耦接的一第一电感器(inductor)l1和一第一电容器(inductor)c1，但不包括任何电阻器。第一电感器l1可为一般电感器、一可变电感器(variableinductor)，或是一芯片电感器(chipinductor)。第一电容器c1可为一般电容器、一可变电容器(variablecapacitor)，或是一芯片电容器(chipcapacitor)。

图2为显示根据本发明一实施例所述的分配器100的第一端口p1和第二端口p2之间的隔离度(isolation)的示意图，其中横轴代表操作频率(mhz)，而纵轴代表第一端口p1和第二端口p2之间的s21(或s12)参数。根据图2的量测结果，分配器100具有一中心频率fc，其中第一电抗电路160用于降低第一端口p1和第二端口p2之间于中心频率fc处的隔离度。以上中心频率fc可根据不同需求进行调整，并不仅限于1ghz。在一些实施例中，第一电感器l1和第一电容器c1根据方程式(1)作设定。

其中“fc”代表中心频率fc，“π”代表圆周率，“l1”代表第一电感器l1的电感值(inductance)，而“c1”代表第一电容器c1的电容值(capacitance)。

分配器100的操作原理可如下列所述。若分配器100操作中心频率fc，则第一电抗电路160的第一电感器l1和第一电容器c1将近似于一短路路径(short-circuitedpath)，使得第一节点n1和第二节点n2之间的阻抗值(impedance)几乎等于0。在此设计下，第一节点n1和第二节点n2几乎是彼此直接连接，故第一端口p1和第二端口p2之间于中心频率fc处的隔离度和介入损耗(insertionloss，il)(隔离度和介入损耗通常皆等于s21参数的绝对值)将可达3db或更低。换言之，由第一端口p1接收的信号可轻易地输出至第二端口p2，而由第二端口p2接收的信号亦可轻易地输出至第一端口p1，其间不会有太多信号传输损失。必须注意的是，第一电抗电路160不可包括任何电阻器，此种设计可避免第一端口p1和第二端口p2之间的隔离度因电阻器造成的损耗而大幅上升。另一方面，若分配器100并非操作中心频率fc，则第一电抗电路160的第一电感器l1和第一电容器c1将产生足够大的阻抗值，以维持第一端口p1和第二端口p2之间于其他频率(非中心频率fc)处的高隔离度。

在一些实施例中，分配器100的组件参数为下列所述。第三传输线130的长度la和第四传输线140的长度lb皆可大致等于中心频率fc的0.25倍波长(λ/4)。共同传输线150、第一传输线110，以及第二传输线120皆可具有大致相同的一既定阻抗值(z)。第三传输线130的阻抗值和第四传输线140的阻抗值皆可大致等于前述既定阻抗值的倍电阻器r1的电阻值(resistance)可大致等于前述既定阻抗值的2倍(2·z)。以上组件参数根据多次实验结果得出，其有助于优化分配器100的阻抗匹配(impedancematching)。

图3为显示根据本发明另一实施例所述的分配器300的示意图。图3和图1相似。在图3的实施例中，分配器300还包括一第二电抗电路370，其中第二电抗电路370与第一电抗电路160串联耦接于第一节点n1和第二节点n2之间。第二电抗电路370包括串联耦接的一第二电感器l2和一第二电容器c2，但不包括任何电阻器。第二电感器l2可为一般电感器、一可变电感器，或是一芯片电感器。第二电容器c2可为一般电容器、一可变电容器，或是一芯片电容器。

图4为显示根据本发明另一实施例所述的分配器300的第一端口p1和第二端口p2之间的隔离度的示意图，其中横轴代表操作频率(mhz)，而纵轴代表第一端口p1和第二端口p2之间的s21(或s12)参数。根据图4的量测结果，分配器300具有一中心频率fc，其中第一电抗电路160和第二电抗电路370用于降低第一端口p1和第二端口p2之间于中心频率fc处的隔离度，并提高第一端口p1和第二端口p2之间于邻近中心频率fc的其他频率处的隔离度。以上中心频率fc可根据不同需求进行调整，并不仅限于1ghz。在一些实施例中，第二电感器l2和第二电容器c2根据方程式(2)、(3)作设定。

l2·c2＝l1·c1................................................(3)

其中“fc”代表中心频率fc，“π”代表圆周率，“l2”代表第二电感器l2的电感值，而“c2”代表第二电容器c2的电容值，“l1”代表第一电感器l1的电感值，而“c1”代表第一电容器c1的电容值。

在此设计下，第一电抗电路160和第二电抗电路370具有相同的共振频率。当第一电抗电路160与第二电抗电路370串联耦接时，可进一步提升中心频率fc以外的其他频率处的隔离度。因此，分配器300将可提供更高的频率选择性。图3的分配器300的其余特征皆与图1的分配器100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图5为显示根据本发明另一实施例所述的分配器500的示意图。图5和图1相似。在图5的实施例中，分配器500还包括一第二电抗电路570，其中第二电抗电路570与第一电抗电路160并联耦接于第一节点n1和第二节点n2之间。必须注意的是，虽然图5中第二电抗电路570和电阻器r1看似具有不同连接点，但实际上第二电抗电路570亦耦接于第一节点n1和第二节点n2之间，使得第二电抗电路570与电阻器r1并联耦接。第二电抗电路570包括串联耦接的一第二电感器l2和一第二电容器c2，但不包括任何电阻器。第二电感器l2可为一般电感器、一可变电感器，或是一芯片电感器。第二电容器c2可为一般电容器、一可变电容器，或是一芯片电容器。

图6为显示根据本发明另一实施例所述的分配器500的第一端口p1和第二端口p2之间的隔离度的示意图，其中横轴代表操作频率(mhz)，而纵轴代表第一端口p1和第二端口p2之间的s21(或s12)参数。根据图6的量测结果，除了中心频率fc以外，分配器500还具有一额外频率fa，其中第一电抗电路160用于降低第一端口p1和第二端口p2之间于中心频率fc处的隔离度，而第二电抗电路570用于降低第一端口p1和第二端口p2之间于额外频率fa处的隔离度。例如，额外频率fa可大致为中心频率fc的1至2倍，像是1.5倍。以上中心频率fc和额外频率fa可根据不同需求进行调整，并不仅限于1ghz和1.5ghz。在一些实施例中，第二电感器l2和第二电容器c2根据方程式(4)、(5)作设定。

l2·c2≠l1·c1...............................................(5)

其中“fa”代表额外频率fa，“π”代表圆周率，“l2”代表第二电感器l2的电感值，“c2”代表第二电容器c2的电容值，“l1”代表第一电感器l1的电感值，而“c1”代表第一电容器c1的电容值。

在此设计下，第一电抗电路160和第二电抗电路570具有不同的共振频率。当第一电抗电路160与第二电抗电路570并联耦接时，可同时降低中心频率fc和额外频率fa处的隔离度。因此，分配器500将可提供更大的传输带宽(bandwidth)。图5的分配器500的其余特征皆与图1的分配器100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图7为显示根据本发明另一实施例所述的分配器700的示意图。图7和图3相似。在图7的实施例中，分配器700还包括一第三电抗电路780，其中第三电抗电路780与第一电抗电路160和第二电抗电路370并联耦接于第一节点n1和第二节点n2之间。必须注意的是，虽然图7中第三电抗电路780和电阻器r1看似具有不同连接点，但实际上第三电抗电路780亦耦接于第一节点n1和第二节点n2之间，使得第三电抗电路780与电阻器r1并联耦接。第三电抗电路780包括串联耦接的一第三电感器l3和一第三电容器c3，但不包括任何电阻器。第三电感器l3可为一般电感器、一可变电感器，或是一芯片电感器。第三电容器c3可为一般电容器、一可变电容器，或是一芯片电容器。

图8为显示根据本发明另一实施例所述的分配器700的第一端口p1和第二端口p2之间的隔离度的示意图，其中横轴代表操作频率(mhz)，而纵轴代表第一端口p1和第二端口p2之间的s21(或s12)参数。根据图8的量测结果，除了中心频率fc以外，分配器700还具有一额外频率fa，其中第一电抗电路160和第二电抗电路370用于降低第一端口p1和第二端口p2之间于中心频率fc处的隔离度，并提高第一端口p1和第二端口p2之间于邻近中心频率fc的其他频率处的隔离度，而第三电抗电路780用于降低第一端口p1和第二端口p2之间于额外频率fa处的隔离度。例如，额外频率fa可大致为中心频率fc的1至2倍，像是1.5倍。以上中心频率fc和额外频率fa可根据不同需求进行调整，并不仅限于1ghz和1.5ghz。在一些实施例中，第三电感器l3和第三电容器c3根据方程式(6)、(7)作设定。

l3·c3≠l2·c2＝l1·c1...................................(7)

其中“fa”代表额外频率fa，“π”代表圆周率，“l3”代表第三电感器l3的电感值，“c3”代表第三电容器c3的电容值，“l2”代表第二电感器l2的电感值，“c2”代表第二电容器c2的电容值，“l1”代表第一电感器l1的电感值，而“c1”代表第一电容器c1的电容值。

在此设计下，第一电抗电路160和第二电抗电路370具有相同的共振频率，但第三电抗电路780则具有不同的共振频率。当第一电抗电路160与第二电抗电路370串联耦接时，可进一步提升中心频率fc以外的其他频率处的隔离度。另外，当第三电抗电路780与第一电抗电路160和第二电抗电路370并联耦接时，可同时降低中心频率fc和额外频率fa处的隔离度。因此，分配器700将可同时提供更高的频率选择性和更大的传输带宽。图7的分配器700的其余特征皆与图3的分配器300类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图9为显示根据本发明一实施例所述的电子装置(electronicdevice)900的示意图。在图9的实施例中，电子装置900包括分配器100和一信号源(signalsource)990，其中分配器100的共同端口pc耦接至信号源990，以由信号源990处接收各种信号。必须注意的是，电子装置900的分配器100亦可改由图3的分配器300、图5的分配器500，或是图7的分配器700所取代。图9的电子装置900的其余特征皆与第1、3、5、7图的分配器100、300、500、700类似，故这些实施例均可达成相似的操作效果。

本发明提出一种新颖的分配器，藉由加入电抗电路的设计，分配器的第一端口和第二端口之间于中心频率处的隔离度和介入损耗将可大幅降低。就一些特殊应用而言，本发明的分配器可有效提升设计自由度及系统可靠度。例如，所提的分配器可应用于一电视(television，tv)系统，其中分配器的共同端口可耦接至一电视信号源(tvsource)，分配器的第一端口可耦接至一moca(multimediaovercoaxalliance)信号源，而分配器的第二端口可耦接至一机顶盒(set-upbox，stb)。在此设计下，若电视信号源无法提供moca信号，则moca信号源的moca信号将可由分配器的第一端口传送至第二端口，最终再传送至机顶盒。惟本发明并不仅限于此，在其他实施例中，本发明的分配器亦可应用于须于特定频率处降低输出端口之间的隔离度的各种系统当中。

值得注意的是，以上所述的组件形状和组件参数皆非为本发明的限制条件。设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的分配器和电子装置并不仅限于第1-9图所图示的状态。本发明可以仅包括第1-9图中的任何一个或多个实施例中的任何一项或多项特征。换言之，并非所有图标的特征均须同时实施于本发明的分配器和电子装置当中。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同组件。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

附图标记列表

100、300、500、700～分配器；

110～第一传输线；

120～第二传输线；

130～第三传输线；

140～第四传输线；

150～共同传输线；

160～第一电抗电路；

370、570～第二电抗电路；

780～第三电抗电路；

900～电子装置；

990～信号源；

c1～第一电容器；

c2～第二电容器；

c3～第三电容器；

fa～额外频率；

fc～中心频率；

l1～第一电感器；

l2～第二电感器；

l3～第三电感器；

la、lb～长度；

n1～第一节点；

n2～第二节点；

nc～共同节点；

p1～分配器的第一端口；

p2～分配器的第二端口；

pc～分配器的共同端口；

r1～电阻器。