專利名稱：濾波電路和采用該電路的發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波電路和采用該電路的發(fā)射機(jī)及接收機(jī)。
兩個(gè)線條圖案9和10分別具有兩端。線條圖案9的一端連接輸入端7，其另一端是斷開(kāi)的。同樣，線條圖案10的一端連接輸出端8，其另一端是斷開(kāi)的。輸出端8位于相對(duì)于基準(zhǔn)線12的輸入端7的相反一側(cè)，基準(zhǔn)線12穿過(guò)相應(yīng)的線條圖案9、10和閉環(huán)圖案11之間的電磁耦合部分的中心。
參見(jiàn)圖2，W1和W2分別表示線條圖案9和10的寬度；W3和L1分別表示閉環(huán)圖案11的寬度和路徑長(zhǎng)度；L4和L5分別是從相應(yīng)的線條圖案9和10的斷開(kāi)端至基準(zhǔn)線12的距離；S1是線條圖案9和10與閉環(huán)圖案11之間相應(yīng)的距離，其中描述的每個(gè)參數(shù)被適當(dāng)調(diào)節(jié)以在濾波電路200中獲得適當(dāng)?shù)臑V波特性。關(guān)于閉環(huán)圖案11，例如采用圓的八角形環(huán)路圖案。
無(wú)線遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)采用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其中利用該濾波電路200，在該系統(tǒng)中，應(yīng)該阻止在預(yù)定通帶內(nèi)對(duì)發(fā)射功率信號(hào)和接收功率信號(hào)的衰減，該衰減轉(zhuǎn)變?yōu)槭篃o(wú)線遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的性能下降。因此，需要一種濾波電路，它能夠允許預(yù)定通帶內(nèi)的頻率的信號(hào)通過(guò)而衰減最小，對(duì)抑制帶、該預(yù)定通帶之外的頻率的信號(hào)進(jìn)行抑制而衰減最大。
由于常規(guī)濾波電路200僅采用一個(gè)閉環(huán)圖案11作為一個(gè)諧振器，插入損失僅在由閉環(huán)圖案11和路徑長(zhǎng)度確定的諧振頻率附近變小，但是在其它頻率處則較大。因此，完全被覆蓋的通帶不能被擴(kuò)展。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種濾波電路，用于濾除信號(hào)中不需要的頻率分量，包括具有兩端的第一線條圖案，其一端連接一輸入端，另一端是斷開(kāi)的或接地；具有兩端的第二線條圖案，其一端連接一輸出端，另一端是斷開(kāi)的或接地；以及一個(gè)閉環(huán)圖案部分，它被插入在第一及第二線條圖案之間，具有兩個(gè)或多個(gè)閉環(huán)圖案，每一個(gè)閉環(huán)圖案都具有一個(gè)電磁耦合部分，該電磁耦合部分被耦合到第一及第二線條圖案之每一個(gè)。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明之一優(yōu)選實(shí)施例的濾波電路100。該濾波電路包括位于一平面襯底(未示出)上的兩個(gè)線條圖案3和4、以及插入其間的兩個(gè)閉環(huán)圖案3和4。兩個(gè)線條圖案3和4分別具有兩端。線條圖案3的一端連接輸入端1，其另一端是斷開(kāi)的。同樣，線條圖案4的一端連接輸出端2，其另一端是斷開(kāi)的，其中輸出端2位于相對(duì)于兩個(gè)閉環(huán)圖案5和6的輸入端1的相對(duì)一側(cè)上。兩個(gè)閉環(huán)圖案5和6之每一個(gè)具有耦合到線條圖案3和4的電磁耦合部分。兩個(gè)閉環(huán)圖案5和6的設(shè)置方式使得其間的距離是在諧振頻率上的波長(zhǎng)的N倍，N為正整數(shù)。
參見(jiàn)圖1，W1和W2分別表示線條圖案3和4的寬度；W3和W4分別專用于表示閉環(huán)圖案5和6的寬度；L1和L2分別表示閉環(huán)圖案5和6的路徑長(zhǎng)度；L3表示兩個(gè)閉環(huán)圖案5和6之間的距離；S1表示相應(yīng)的線條圖案3和4與閉環(huán)圖案5之間的距離；S2表示相應(yīng)的線條圖案3和4與閉環(huán)圖案6之間的距離。關(guān)于閉環(huán)圖案5和6，例如采用圓的八角形環(huán)路圖案。
通過(guò)采用市場(chǎng)上可買到的高頻模擬器，模擬根據(jù)本發(fā)明的濾波電路100和常規(guī)濾波電路200，以便測(cè)量當(dāng)輸入功率信號(hào)被輸入到每個(gè)輸入端1和7時(shí)、從輸出端2和8輸出的輸出功率信號(hào)的插入損失特性。
濾波電路100用于模擬的參數(shù)條件的細(xì)節(jié)如下襯底的(未示出)的相對(duì)介電常數(shù)和厚度分別是10和0.2mm；W1至W3之每一個(gè)均為0.199mm；L1和L2均為1.84mm；S1和S2均為0.1mm；L3的大小如在1.84mm的諧振頻率之一個(gè)波長(zhǎng)中。
另一方面，濾波電路200用于模擬的參數(shù)條件如下襯底的(未示出)的相對(duì)介電常數(shù)和厚度分別是10和0.2mm；W1至W3之每一個(gè)均為0.199mm；L1為1.84mm；L4和L5均為0.4275mm；S1是0.1mm。
當(dāng)輸入以上列出的參數(shù)時(shí)，產(chǎn)生插入損失，如圖3所示。所測(cè)量的插入損失特性被示出為圖3中的曲線13和14。橫坐標(biāo)表示頻率(單位是GHz)，縱坐標(biāo)表示插入損失特性(單位是dB)。
曲線13和14分別表示濾波電路100和常規(guī)濾波電路200的插入損失特性，其范圍是在58GHz至62GHz內(nèi)。曲線13的中心頻率約為59.9GHz。
同樣，假設(shè)通帶指的是約3dB衰減，在約3dB衰減內(nèi)的通帶的帶寬約為0.7GHz。在59.8GHz的中心頻率上的插入損失約為-2dB。
相對(duì)于以上所述，曲線14中的中心頻率約為59.8GHz，3dB衰減內(nèi)的通帶的帶寬約為1.2GHz。在59.8GHz的中心頻率上的插入損失約為-1.3dB。
如上所述，具有兩個(gè)閉環(huán)圖案5和6的濾波電路100的帶寬要寬于僅具有一個(gè)閉環(huán)圖案11的濾波電路200的帶寬。具有兩個(gè)閉環(huán)圖案5和6的濾波電路100的插入損失要小于僅具有一個(gè)閉環(huán)圖案11的濾波電路200的插入損失。
圖4提供一種根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的濾波電路400。濾波電路400包括在一平面襯底(未示出)上的兩個(gè)線條圖案17及18和置于其間的三個(gè)閉環(huán)圖案19、20及21。這兩個(gè)線條圖案17和18分別具有兩端。線條圖案17的一端連接輸入端15，其另一端是斷開(kāi)的。同樣，線條圖案18的一端連接輸出端16，其另一端是斷開(kāi)的，其中輸出端16相對(duì)于插入其間的三個(gè)閉環(huán)圖案19至21位于輸入端15的相對(duì)側(cè)。三個(gè)閉環(huán)圖案19至21之每一個(gè)具有耦合到線條圖案17和18的電磁耦合部分。三個(gè)閉環(huán)圖案19至21設(shè)置的方式使得每?jī)蓚€(gè)相鄰閉環(huán)圖案之間的距離是在諧振頻率上的波長(zhǎng)的N倍(N為整數(shù))。
在圖4中，W1和W2分別表示線條圖案17和18的寬度；W3至W5的每一個(gè)分別表示閉環(huán)圖案19至21的寬度；L1、L2和L6之每一個(gè)是閉合線條圖案19至21的路徑長(zhǎng)度；L3表示兩個(gè)閉環(huán)圖案19和20之間的距離；S1是相應(yīng)的線條圖案17和18與閉環(huán)圖案19之間的距離；S2示出相應(yīng)的線條圖案17和18與閉環(huán)圖案20之間的距離；S3示出相應(yīng)的線條圖案17和18與閉環(huán)圖案21之間的距離。關(guān)于閉環(huán)圖案19至21，例如是采用圓的八角形閉環(huán)圖案。
圖4中示出的本發(fā)明的濾波電路400是通過(guò)采用高頻電路模擬器進(jìn)行模擬的，以便測(cè)量當(dāng)輸入功率信號(hào)被輸入至輸入端15時(shí)、從輸出端16輸出的輸出功率信號(hào)的插入損失特性。濾波電路400用于模擬的參數(shù)條件的細(xì)節(jié)如下襯底(未示出)的相對(duì)介電常數(shù)和厚度分別是10和02.mm；W1至W5的每一個(gè)為0.199mm；L1、L2、L6的每一個(gè)是1.84mm；S1至S3為0.1mm；L3是1.84mm，如在諧振頻率的一個(gè)波長(zhǎng)中。所測(cè)得的插入損失特性被示出為圖5中的曲線22。
在圖5中，橫座標(biāo)表示單位是GHz的頻率，縱座標(biāo)表示單位是dB的插入損失特性。曲線14和22分別表示圖1中的濾波電路100及圖4中的濾波電路400的插入損失特性，其范圍是在58至62GHz內(nèi)。曲線22中的中心頻率約為59.6GHz。同樣，假設(shè)功率信號(hào)的通帶約為3dB衰減，在3dB衰減內(nèi)的通帶之帶寬約為1.7GHz。在59.6GHz之中心頻率上的插入損失約為-1.1dB。曲線14如上所述表示圖1中的濾波電路100的插入損失特性。
比較曲線22與曲線14，具有3個(gè)閉環(huán)圖案的濾波電路400的帶寬要寬于具有2個(gè)閉環(huán)圖案的濾波電路100的帶寬。在插入損失的情況中，具有3個(gè)閉環(huán)圖案19至21的濾波電路400具有的插入損失小于具有2個(gè)閉環(huán)圖案5和6的濾波電路100的插入損失。
再參見(jiàn)圖1，考慮給出不同參數(shù)條件的濾波電路100的情況，例如，L1不同于L2，S1、S2及L3相同。在此情況中用于模擬的參數(shù)條件如下襯底(未示出)的相對(duì)介電常數(shù)和厚度分別是10和0.2mm；W1至W4均為0.199mm；L1是1.84mm，L2是1.83mm；S1是0.1mm，S2是0.100796mm；L3是1.835mm，如在諧振頻率的一個(gè)波長(zhǎng)中。測(cè)量的插入損失特性示出在圖6中的曲線23。
在圖6中，橫座標(biāo)表示單位是GHz的頻率，縱座標(biāo)表示單位是dB的插入損失特性。曲線13和23分別表示圖1中具有不同參數(shù)的濾波電路100及圖2中濾波電路200的插入損失特性，其頻率范圍是58GHz至62GHz。曲線23中的中心頻率約為59.9GHz。同樣，假設(shè)功率信號(hào)的通帶約為3dB衰減，在3dB衰減內(nèi)的通帶之帶寬約為1.3GHz。在59.6GHz之中心頻率上的插入損失約為-1.4dB。曲線13如上所述表示圖2中的濾波電路200的插入損失特性。
如上所述，具有不同參數(shù)條件的兩個(gè)閉環(huán)圖案的濾波電路100的帶寬要寬于僅具有一個(gè)閉環(huán)圖案11的濾波電路200的帶寬。在插入損失的情況中，具有兩個(gè)不同參數(shù)條件的閉環(huán)圖案5和6的濾波電路100的插入損失要小于僅具有一個(gè)閉環(huán)圖案11的濾波電路200的插入損失。
同樣，在具有三個(gè)或更多個(gè)不同閉環(huán)圖案的濾波電路的情況下，可以獲得相同的結(jié)果。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明又一優(yōu)選實(shí)施例的濾波電路700。濾波電路700包括兩個(gè)線條圖案26和27，其中分別部分地插入彎曲部件30至33，在其間設(shè)置各具不同尺寸的兩個(gè)閉環(huán)圖案28和29。
兩個(gè)線條圖案26和27分別具有兩端。線條圖案26的一端連接輸入端24，其另一端是斷開(kāi)的。同樣，線條圖案27的一端連接輸出端25，其另一端是斷開(kāi)的，其中輸出端25位于相對(duì)于兩個(gè)閉環(huán)圖案28和29的輸入端24的相對(duì)一側(cè)上。兩個(gè)閉環(huán)圖案28和29之每一個(gè)具有耦合到線條圖案28和29的電磁耦合部分。
第二基準(zhǔn)線34通過(guò)線條圖案26、27與閉環(huán)圖案28之間的電磁耦合部分的中心。同樣，第三基準(zhǔn)線35通過(guò)線條圖案26、27與閉環(huán)圖案29之間的電磁耦合部分的中心。
在圖7中，W6和W7分別表示線條圖案26和27的寬度。同樣，W8至W9的每一個(gè)表示閉環(huán)圖案28至29的寬度。S1是相應(yīng)的線條圖案26、27與閉環(huán)圖案28之間的距離。類似地，S2示出相應(yīng)的線條圖案26、27與閉環(huán)圖案29之間的距離。
L7表示沿線條圖案26的第二和第三基準(zhǔn)線34之間的距離，同樣，L8表示沿線條圖案27的第二和第三基準(zhǔn)線34之間的距離。L9和L10之每一個(gè)示出閉環(huán)線條圖案28和29的路徑長(zhǎng)度。關(guān)于閉環(huán)圖案28和29，例如是采用一種圓環(huán)形環(huán)路圖案。
如圖7所示，如果S1等于S2但L9不等于L10，彎曲部件30和31之每一個(gè)被部分插入到線條圖案26中，彎曲部件32和33之每一個(gè)被部分插入到線條圖案27中。另外，第二和第三基準(zhǔn)線34和35連同線條圖案26和27之間的兩個(gè)距離L7和L8的設(shè)置方式使得其間的兩個(gè)距離是在諧振頻率上的波長(zhǎng)的N倍，N為正整數(shù)。在圖7中示出在濾波電路700中插入彎曲部件30至33，濾波電路700可獲得相對(duì)于圖1中的濾波電路100的類似濾波特性。
圖8表示例如具有發(fā)射機(jī)40和接收機(jī)50的無(wú)線遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的方框示意圖。發(fā)射機(jī)40調(diào)制器41、本地振蕩器42、混合器43、放大器44、濾波電路45和天線46。接收器50具有天線51、濾波電路52、放大器53、本地振蕩器54、混合器55和解調(diào)器56。
參見(jiàn)圖8，在進(jìn)行發(fā)射時(shí)，調(diào)制器41調(diào)制信息信號(hào)以產(chǎn)生調(diào)制信息信號(hào)。本地振蕩器42產(chǎn)生本地振蕩信號(hào)，并將其提供給混合器43?；旌掀?3將本地振蕩信號(hào)與來(lái)自調(diào)制器41的調(diào)制信息信號(hào)混合以產(chǎn)生轉(zhuǎn)換信號(hào)。放大器44放大該轉(zhuǎn)換信號(hào)，并將其提供給濾波電路45。濾波電路45對(duì)放大信號(hào)進(jìn)行濾波以濾除其中不需要的頻率分量。被濾波的信號(hào)被饋送至天線46，并被發(fā)射。
在接收時(shí)，本地振蕩器54同樣產(chǎn)生本地振蕩信號(hào)，并將其提供給混合器55。另一方面，如由天線51接收的信號(hào)被送至濾波電路52。濾波電路52對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波，以除去其中不需要的頻率分量。被濾波的信號(hào)由放大器53放大，然后被送至混合器55?；旌掀?5將放大信號(hào)與來(lái)自本地振蕩器54的本地振蕩信號(hào)混合，以產(chǎn)生混合信號(hào)。該混合信號(hào)被送至解調(diào)器56，然后被解調(diào)為信息信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的濾波器45和52可被用于無(wú)線遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中，并加寬帶寬及減小其中的插入損失。
盡管本發(fā)明是參照優(yōu)選實(shí)施例示出及描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，可以實(shí)現(xiàn)各種修改和變型而不偏離權(quán)利要求書(shū)中限定的本發(fā)明之宗旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種濾波電路，用于濾除信號(hào)中不需要的頻率分量，該濾波電路包括第一線條圖案，具有兩端，其一端連接一輸入端，另一端是斷開(kāi)或接地的；第二線條圖案，具有兩端，其一端連接一輸出端，另一端是斷開(kāi)或接地的；閉環(huán)圖案部分，其被置于第一及第二線條圖案之間，具有兩個(gè)或多個(gè)閉環(huán)圖案，每一個(gè)閉環(huán)圖案具有耦合至第一及第二線條圖案之每一個(gè)的一個(gè)電磁耦合部分，其中，該輸出端位于與該輸入端相對(duì)的位置。
2.如權(quán)利要求1的濾波電路，其中，兩個(gè)或多個(gè)閉環(huán)圖案的設(shè)置方式使得每?jī)蓚€(gè)相鄰閉環(huán)圖案之間的距離是在諧振頻率上的波長(zhǎng)的N倍，N為正整數(shù)。
3.一種發(fā)射機(jī)，包括權(quán)利要求1的濾波電路。
4.一種接收機(jī)，包括權(quán)利要求1的濾波電路。
全文摘要
一種濾波電路，用以濾除信號(hào)中不需要的頻率分量。該濾波電路包第一及第二線條圖案和閉環(huán)圖案部分。第一線條圖案具有兩端，其一端連接一輸入端，另一端是斷開(kāi)或接地的。第二線條圖案具有兩端，其一端連接一輸出端，另一端是斷開(kāi)或接地的。閉環(huán)圖案部分被置于第一及第二線條圖案之間，其具有兩個(gè)或多個(gè)閉環(huán)圖案，每一個(gè)閉環(huán)圖案具有耦合至第一及第二線條圖案之每一個(gè)的電磁耦合部分。
文檔編號(hào)H04B1/04GK1471237SQ0314861
公開(kāi)日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月21日
發(fā)明者秋庭直樹(shù), 長(zhǎng)谷英一, 伊藤良一, 一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立國(guó)際電氣