专利名称：交错耦合带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交错I禹合滤波器电路,尤指一种用以在传输拒带(transmissionrejection band)产生传输零点(transmission zero)的交错稱合带通滤波器电路。
背景技术：
现今许多可携式通讯装置对于通带选择性(pass band selectivity)有相当高的要求。四阶交错稱合带通滤波器(quadruplet cross-coupled band pass filter)经常用以实现此类高选择性的带通滤波器。一般而言，采用电场交错耦合(electriccross-coupling)设计的微带线滤波器(microstrip filter)能够于拒带(rejectionband)产生两个传输零点(transmission zero)。
如图1A所示，描绘采用电场交错耦合实现的现有四阶交错耦合带通滤波器的电路示意图。如图所示，现有带通滤波器是由四组微带线开路共振器12，14，16，18形成于介电基板11上。图1B描绘图1A的带通滤波器的输入埠(共振器12)至输出埠(共振器14)信号传输的测量结果，曲线Cll显示出输入埠(共振器12)本身的反射系数(S11),曲线C12则显示出输入埠(共振器12)至输出埠(共振器14)的正向传输系数(S21)在拒带具有两个传输零点。然而，在整合被动装置(integrated passive device ;IPD)制程中，输入埤与输出埠必须在电容器(capacitor)的位置上馈入，倘若采用上述架构则，输入埠(共振器12)与输出埠(共振器14)之间的电容会过于接近，可能造成短路。由于在整合被动装置(IPD)制程中实现电场交错耦合有相当程度的困难，难以利用此制程实现高频拒带的传输零点，故利用磁场交错耦合达成上述在拒带具有两个传输零点的目标为目前业界主要的研究方向。
如图2A所示，描绘以整合被动装置(IPD)制程制作的现有三阶磁场交错耦合带通滤波器20的电路示意图。如图所示，该带通滤波器20具有由电感22与电容器23a所构成的共振器、由电感24与电容器25a (包含电容器下极片25b)所构成的共振器以及由电感26与电容器27a(包含电容器下极片27b)所构成的共振器。该电感24与电容器25a作为信号输入端口，而电感26与电容器27a作为信号输出端口。该开口 22a的两端是透过电容器23a而相互电性连接，该开口 24a的两端是透过电容器25a及通孔25c而相互电性连接，同样地，该开口 26a的两端是透过电容器27a及通孔27c而相互电性连接。请参照图2B，描绘三阶磁场交错耦合带通滤波器20的信号传输的测量结果，曲线C21显示出输入埠(电感24与电容器25a)至输出埤(电感26与电容器27a)的正向传输系数S21在低频拒带可产生传输零点，但是无法于高频拒带也产生传输零点，曲线C22则显示出在对称组构下近乎相同的输入埠反射系数S11与输出埠反射系数S22。
由此可知，以现有技术而言，在整合被动装置(IPD)制程中，难以实现电场交错耦合，且现有磁场交错耦合技术也难以设计可于拒带实现两个传输零点的带通滤波器。因此，如何提出一种可应用于整合被动装置(IPD)制程中，且能够有效利用磁场交错耦合于拒带同时实现两个传输零点的交错耦合带通滤波器，实为目前各界亟欲解决的技术问题。发明内容
有鉴于上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种交错耦合带通滤波器，能够以磁场交错耦合组构于传输拒带产生两个传输零点。
本发明的交错耦合带通滤波器包括:具有第一开口的第一共振器，其由第一电感与第一电容器所构成，该第一开口是由该第一电感的两端点所构成，其中，该第一电感的两端点透过该第一电容器相互电性连接；具有第二开口的第二共振器，其由第二电感与第二电容器所构成，该第二开口是由该第二电感的两端点所构成，其中，该第二电感的两端点透过第二电容器及第一互连电感相互电性连接；具有第三开口的第三共振器，其由第三电感与第三电容器所构成，该第三开口是由该第三电感的两端点所构成，其中，该第三电感的两端点透过第三电容器及第二互连电感相互电性连接；以及具有第四开口的第四共振器，其由第四电感与第四电容器所构成，该第四开口是由该第四电感的两端点所构成，其中，该第四电感的两端点透过该第四电容器相互电性连接，其中，该第一共振器与该第二共振器之间具有磁场耦合，该第三共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，该第一共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，且该第二共振器与该第三共振器之间具有电容耦合。
于本发明的另一实施例中，该第一、第二、第三、第四、第一互连、第二互连电感是由导磁半导体或金属材料所形成。
本发明还提供一种交错耦合带通滤波器，包括:第一共振器，具有第一开口 ；第二共振器，具有第二开口 ；第三共振器，具有第三开口 ；以及第四共振器，具有第四开口，其中，该第一共振器与该第二共振器之间具有磁场耦合，该第三共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，该第一共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，且该第二共振器与该第三共振器之间具有电容耦合。
此外，于本发明的又一实施例中，该第一及第四共振器之间的磁场耦合具有与该第二及第三共振器之间的电容耦合相反的极性。
此外，于本发明的再一实施例中，该第一共振器为信号输入端口，且该第四共振器为信号输出端口，且该第二共振器与该第三共振器之间电性连接有第五电容器，形成串联电容结构。
相较于现有技术，本发明不但能够达到较佳的传输零点效果，也能够克服现有技术难以利用磁场交错耦合及在整合被动装置(IPD)制程下在拒带产生两个传输零点的问题，进一步提高带通滤波器的频带选择性，同时改善制程的兼容性。
图1A用于显示现有采用电场交错耦合的现有四阶交错耦合带通滤波器的电路示意图1B用于显示图1A的带通滤波器的输入端口至输出端口信号传输的测量结果；
图2A用于显示以整合被动装置(IPD)制程实施的现有三阶磁场交错耦合带通滤波器的电路不意图2B用于显示图2A的三阶磁场交错耦合带通滤波器的信号传输的测量结果；
图3A用于显示根据本发明实施例的四阶磁场交错耦合带通滤波器的电路示意图；以及
图3B用于显示图3A的四阶磁场交错耦合带通滤波器的信号传输的测量结果。
主要组件符号说明
11介电基板12开路共振器
14开路共振器16开路共振器
18开路共振器20带通滤波器
22 电感22a 开口
23a电容器23b电容器下极片
24 电感24a 开口
25a电容器25b电容器下极片
25c通孔26电感
26a 开口27a 电容器
27b电容器下极片 27c通孔
30带通滤波器31电容器
31a电容器下极片 32电感
32a 开口32b 端点
32c端点33电容器
33a电容器下极片 33b通孔
34 电感34a 开口
34b端点34c端点
35电容器35a电容器下极片
35b通孔36电感
36a 开口36b 端点
36c端点37电容器
37a电容器下极片 37b通孔
38 电感38a 开口
38b端点38 c端点
39电容器39a电容器下极片
39b通孔42互连电感
44互连电感 48接地线
Cll曲线C12曲线
C21曲线C22曲线
C31 曲线C32 曲线。
具体实施方式
以下借由特定的具体实施例说明本发明的技术内容，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可借由其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在未悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“第一”、“第二”、“开口”、及“两端”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，也当视为本发明可实施的范畴。
本发明所提出的四阶交错耦合带通滤波器能够应用在整合被动装置制程(iro)中，克服因不易实施电场交错耦合，而导致难以于拒带产生两个传输零点的缺点，进而利用磁场交错耦合以整合被动装置制程实现高频传输零点，以实现高选择性带通滤波器。
请参照图3A，示意地描绘本发明实施例的四阶磁场交错耦合带通滤波器30的电路图。如图所示，该带通滤波器30是由第一、第二、第三及第四共振器所构成的四阶磁场交错率禹合组构，包含由电感32与电容器33所构成的第一共振器、由电感34与电容器35所构成的第二共振器、由电感36与电容器37所构成的第三共振器、以及由电感38与电容器39所构成的第四共振器。该等电感32，34，36，38是由例如导磁半导体或金属材料所形成。
该第一共振器是由电感32与电容器33所构成，具有开口 32a，该开口 32a是由该电感32的两端点32b，32c所构成，其中，该电感32的两端点32b，32c透过电容器33而相互电性连接。举例而言，该电感32的端点32b经由电容器33及其电容器下极片33a电性连接至贯穿电感32的通孔33b，再经由该通孔33b进一步电性连接至该端点32c，形成开路共振器组构。
该第二共振器是由电感34与电容器35所构成，具有开口 34a，该开口 34a是由该电感34的两端点34b，34c所构成，其中，该电感34的两端点34b，34c是透过该电容器35及互连电感42而相互电性连接。举例而言，该电感34的端点34b，经由该电容器35及其电容器下极片35a电性连接至互连电感42的一端，再经由该互连电感42的另一端进一步电性连接至贯穿电感34的通孔35b，进而电性连接至该端点34c，形成开路共振器组构。
该第三共振器是由电感36与电容器37所构成，具有开口 36a，该开口 36a是由该电感36的两端点36b，36c所构成，其中，该电感36的两端点36b，36c是透过电容器37及互连电感44而相互电性连接。举例而言，该电感36的端点36b，经由电容器37及其电容器下极片37a电性连接至互连电感44的一端，再经由该互连电感44的另一端进一步电性连接至贯穿电感36的通孔37b，进而电性连接至该端点36c，形成开路共振器组构。
该第四共振器是由电感38与电容器39所构成，具有开口 38a，该开口 38a是由该电感38的两端点38b，38c所构成，其中，该电感38的两端点38b，38c是透过电容器39而相互电性连接。举例而言，该电感38的端点38b经由电容器39及其电容器下极片39a电性连接至贯穿电感38的通孔3%，再经由该通孔39b进一步电性连接至该端点38c，形成开路共振器组构。
如图所示，部份该电感32及电感38分别设置于该第二及第三共振器的开口 34a，36a内。该第一共振器的开口 32a与该第四共振器的开口 38a为对称地设置于该等开口34a, 36a外,且在相反方向上相互远离。此外,该第一共振器是作为信号输入端口，而该第四共振器是作为信号输出端口。
于本实施例中，该第一共振器与该第二共振器之间、该第三共振器与该第四共振器之间、以及该第一共振器与该第四共振器皆可产生磁场耦合。此外，为了在该第二及该第三共振器之间提供额外的耦合，通过于该第二及该第三共振器之间串联电容器以提供电容耦合，本实施例中，该第二共振器是经由电容器31电性连接至该电容器31的电容器下极片31a，再经由该电容器下极片31a进一步电性连接至该第三共振器(也就是，电性连接于该电容器35与该电容器37之间)，在该第二及该第三共振器之间形成串联电容器，以产生电容耦合。此外，该第一及第四共振器之间所产生的磁场耦合的极性可与该第二及第三共振器之间所产生的电容稱合的极性相反(against polarity)。
也就是说，信号输入端口(第一共振器)与该信号输出端口(第四共振器)之间具有磁场耦合，且该第二及第三共振器之间所产生的电容耦合具有与该磁场耦合相反的极性，如此一来，使得本发明的四阶磁场交错耦合带通滤波器30能够在传输拒带有效地产生两个传输零点(于本实施例中，一个传输零点产生于高频拒带，另一传输零点产生于低频拒带)，得以克服先前技术无法利用整合被动装置(IPD)制程实现高频拒带传输零点的缺点。
请参照图3B，描绘四阶磁场交错耦合带通滤波器30的信号传输的测量结果，曲线CS I (S21)显示出在传输拒带能够有效地产生两个传输零点，特别的是，其中一个传输零点产生在高频拒带，而曲线C32则显示出在对称组构下近乎相同的输入埠反射(S11)与输出埠反射(S22)。如图所示，四阶磁场交错耦合带通滤波器30能够于接近3.531GHz的高频拒带产生-67.464dB的传输零点，相较于图1B所示带通滤波器的信号传输的测量结果(在约2.5GHz频率处产生传输零点)，本发明不仅具有较佳的高频零点产生效果，且同时克服现有技术难以利用整合被动装置(IPD)制程下在传输拒带产生两个传输零点的问题。
经上述说明，应了解到，本发明相较于现有技术，更能够实现具高度选择性的带通滤波器，因应可携式通讯装置产业对于带通滤波器通带选择性要求不断提升的商业需求。此外，本发明所揭露的四阶交错耦合带通滤波器是以磁场耦合的组构来实现以现有技术须采用电场交错耦合方能实现的高频拒带传输零点，使得本发明无论在带通滤波器的高选择性或者制程的兼容性上皆较现有技术有着显著的改善与提升。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.一种交错耦合带通滤波器，包括: 具有第一开口的第一共振器，由第一电感与第一电容器所构成，该第一开口是由该第一电感的两端点所构成，其中，该第一电感的两端点透过该第一电容器相互电性连接； 具有第二开口的第二共振器，其由第二电感与第二电容器所构成，该第二开口是由该第二电感的两端点所构成，其中，该第二电感的两端点透过该第二电容器及第一互连电感相互电性连接； 具有第三开口的第三共振器，其由第三电感与第三电容器所构成，该第三开口是由该第三电感的两端点所构成，其中，该第三电感的两端点透过该第三电容器及第二互连电感相互电性连接；以及 具有第四开口的第四共振器，其由第四电感与第四电容器所构成，该第四开口是由该第四电感的两端点所构成，其中，该第四电感的两端点透过该第四电容器相互电性连接， 其中，该第一共振器与该第二共振器之间具有磁场耦合，该第三共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，该第一共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，且该第二共振器与该第三共振器之间具有电容耦合。
2.根据权利要求1所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该第一、第二、第三、第四、第一互连、第二互连电感是由导磁半导体材料或导磁金属材料所形成。
3.根据权利要求1所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该滤波器还包括电性连接于该第二共振器与该第三共振器之间的第五电容器。
4.根据权利要求1所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该第一及第四共振器之间的磁场耦合具有与该第二及第三共振器之间的电容耦合相反的极性。
5.根据权利要求1所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该第一共振器为信号输入端口，且该第四共振器为信号输出端口。
6.根据权利要求5所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该第一开口与该第四开口为对称地设置，且相互远离。
7.一种交错耦合带通滤波器，包括: 第一共振器，具有第一开口 ； 第二共振器，具有第二开口 ； 第三共振器，具有第三开口 ；以及 第四共振器，具有第四开口， 其中，该第一共振器与该第二共振器之间具有磁场耦合，该第三共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，该第一共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合，且该第二共振器与该第三共振器之间具有电容耦合。
8.根据权利要求7所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该第一及第四共振器之间的磁场耦合具有与该第二及第三共振器之间的电容耦合相反的极性。
9.根据权利要求7所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该第一共振器为信号输入端口，且该第四共振器为信号输出端口。
10.根据权利要求7所述的交错耦合带通滤波器，其特征在于，该第一开口与该第四开口为对称地设置，且相互远离。
全文摘要
一种交错耦合带通滤波器，用以在拒带产生两个传输零点。本发明所提出的带通滤波器是采用四阶交错耦合组构，具有第一共振器、第二共振器、第三共振器以及第四共振器，其中，该第一与第二共振器之间、该第三与第四共振器之间、该第一共振器与该第四共振器之间具有磁场耦合、以及该第二与第三共振器之间具有电容耦合，且该第一及第四共振器之间的磁场耦合具有与该第二及第三共振器之间的电容耦合相反的极性。因此，本发明所提出的交错耦合带通滤波器能够以磁场交错耦合组构于传输拒带产生两个传输零点。
文档编号H03H7/12GK103166593SQ20121000751
公开日2013年6月19日 申请日期2012年1月11日 优先权日2011年12月14日
发明者庄明翰, 赖佳助, 方柏翔, 林河全, 吴松峻 申请人:矽品精密工业股份有限公司