具有电容补偿电路的梳形线结构无线电滤波器

摘要

一具有一电容补偿电路梳形线结构的无线电滤波器，包括一传输线滤波器、一电容补偿器和一接地层：传输线滤波器至少具有一对传输线布在输入端与输出端之间，过滤通过输入端的输入信号，以选择给定频带的信号传送到输出端，每一传输线在其每一端均具有一通孔；电容补偿器由斜坡元件制作，通过通孔之一连接传输线之一，以提供传输线与地之间的电容量；接地层连接另一未与传输线连接的通孔，以使传输线接地。

说明书

本发明涉及一种使用传输线的无线电滤波器，特别是涉及一种梳形线结构的无线电滤波器，该梳形线结构具有通过通孔(via hole)连接多个滤波层的电容补偿电路。

制造一种像移动电话那样的体积小、成本低的便携式无线电通讯系统通常是合于需要的。当然，这也适用于其它种类的装置，因此需要开发多种不同的技术。

为了减小便携式无线电通讯系统的体积，用于只收发所需要频带信号、阻塞其它信号的无线电滤波器由占用空间比无源元件小得多的传输线(带状线或微带状线)组成。

这种带状线滤波器公开在1990年10月16日授予摩托罗拉的美国4,963,843号专利中，现参考这份专利对传统的梳形带状线滤波器简述如下：

传统的梳形带状线滤波器包括一有顶、底面的基片，每面都有导电材料在其上形成各自的地电位面。基片还有一内电路层，此内电路层包括一接地区和至少两个梳形线谐振器；接地区由有许多成角边缘的导电材料构成，至少与地电位面接地区之一耦合；每个谐振器包括一导电材料条。这些导电材料条大致互相平行。每个导电材料条都有一些至少与地电位面之一耦合的第一邻端和一些与接地区在电容上耦合的第二邻端。每个第二邻端还至少有一置于接地区对应角边缘对面的角边缘。每个导电材料条还都在大致与平行的导电材料条成直角的第二邻端有一延伸部分。每个延伸部分有一置于接地区对面并与接地区耦合的边缘。延伸部分之一是与无线电信号耦合的。

然而，这种使用上述图案条电容的传统的带状线滤波器要增大布置的空间，还要增大电干扰所引起的图案条的误差。此外，它与其它装置的连接也是困难的，并且无法精确测量它与地电容耦合时的电容量。再者，用于基片的材料的种类决定了相对于接地区的电容量，使其制造复杂化。更有甚者，因为与输入、输出衬垫和地的连接是在基片的端部进行的，故给那里所连接的其它装置留出的尺寸和位置是非常有限的。

本发明的一个目的是提供一种梳形线结构的无线电滤波器，该梳形线结构具有一通过通孔连接多个层的电容补偿电路。

本发明的另一个目的是提供一种梳形线结构的无线电滤波器，该梳形线结构具有一用斜坡(ramp)元件制作的电容器作为电容补偿器的电容补偿电路。

本发明的再一个目的是提供一种梳形线结构的无线电滤波器，该梳形线结构具有一可以实施在一普通基片上的电容补偿电路。

根据本发明，一具有电容补偿电路梳形线结构的无线电滤波器包括一传输线滤波器、一斜坡元件制作的电容补偿器和一接地层。所述传输线滤波器至少有两条过滤通过输入端的输入信号的传输线布在输入端与输出端之间，以选择给定频带的信号传送到输出端；每条传输线在其每一端有一通孔。所述电容补偿器通过通孔之一与传输线之一连接以提供传输线与地之间的电容。所述接地层接在另一未与传输线相接的通孔上，以使传输线接地。

现参照仅作为例子的附图更具体地说明本发明。

图1是根据本发明一个实施例说明带状线滤波器结构的简图；

图2是类似于图1的视图，但在图1的第一对带状线之间布有另一对微带状线；

图3是说明所发明的置于普通多层基片中的带状线滤波器的部分剖视图。

参照图1，所发明的无线电滤波器包括一顶滤波层100和一支撑顶滤波层的底接地层120；顶滤波层设有形成滤波器的一对微带状线108a和108b。换句话说，这种无线电滤波器具有微带状线108a和108b置于普通覆铜层压(CCL)基片中的梳形线结构。微带状线108a和108b通过通孔102a、102b、104a和104b与底接地层120耦合。也就是说，微带状线108a和108b分别通过通孔102a和102b与接地的电容补偿器110a和110b耦合，通过通孔104a和104b接到底接地层120上接地，这称之为“盲通孔排列”。另一种方式是，把通孔102a和102b延伸到底接地层120上，以连接电容补偿器110a和110b，这称之为“过通孔排列”。在本实施例中，所发明的无线电滤波器将根据盲通孔排列的情况加以说明。

构成无线电滤波器的一对微带状线108a和108b之一108a与输入端106a连接，另一微带状线108b与输出端106b连接。微带状线108a和108b的两端分别有通孔102a和104a或102b和104b。通孔104a和104b可分别使微带状线108a和108b与底接地层120连接，而通孔102a和102b可分别使它们与电容补偿器110a和110b连接。电容补偿器110a和110b应当有这样的电容量，以致微带状线108a和108b的长度可在电学上满足无线电滤波器中心频率的半波长。使用电容补偿器110a和110b将减少微带状线108a和108b的长度，易于调节阻抗匹配和阻抗调谐。为此目的，使用斜坡元件制作的电容器，不像在传统的滤波器排列中那样调节宽度或距离，就很容易调节电容量。虽然示于图1中的电容补偿器110a和110b分别排列在同一侧微带状线108a和108b的末端，但它们的位置可以加以改变。电容补偿器110a和110b的电容量应当在考虑通孔102a和102b的电容量时加以确定。当然，通孔102a和102b的电容量从盲通孔排列到过通孔排列是不同的。

这样得到的无线电滤波器可过滤来自输入端106a的输入信号，只选择给定频带的信号传送到输出端106b。在这种情况下，给定频带由微带状线108a和108b的长度和两者之间的空间，以及通过通孔102a和102b与它们相接的电容补偿器110a和110b的电容量来确定。而且，在输入端、输出端106a和106b上可提供附加的通孔，以把其它装置与无线电滤波器连接。例如，输入端106a上的附加通孔可以用于连接天线，输出端106b上的附加通孔可以用于连接另一信号处理装置。

参照图2，一对附加的微带状线208b和208c，像图1所示那样，布在分别与输入、输出端206a和206b相连的一对微带状线208a和208d之间。当然，布在外微带状线208a和208d之间微带状线的数量可能增多。

参照图3所示另一实施例，多层结构的无线电滤波器，与前一实施例比较，包括一置于滤波层300之上的附加层340。换言之，包括一由带状线308a和308b组成的无线电滤波器的滤波层300是夹在顶、底接地层320和340之间。滤波层300包括一普通CCL基片，带状线308a和308b布在此基片上构成无线电滤波器。此外，带状线308a和308b可分别用多个通孔302a、304a和310a以及302b、304b和310b提供。于是，带状线308a和308b分别通过通孔304a和304b连接底接地层320，通过通孔302a和302b以及310a和310b连接顶接地层340。换言之，它们分别通过通孔302a和302b以及通孔348a和348b连接到接地的电容补偿器350a和350b，通过通孔310a和310b以及通孔344a和344b连接带状线342a和342b。这是盲通孔排列，因为电容补偿器350a和350b以及带状线342a和342b没有通过通孔连接底接地层320。当然，它们也可使用过通孔排列从而被设计成通过通孔连接底接地层。

现在更具体地说明这样得到的无线电滤波器。构成无线电滤波器的微带状线308a和308b之一308a连接输入端306a，另一微带状线308b连接输出端306b。微带状线308a和308b在其两端分别有通孔302a和304a或通孔302b和304b。输入、输出端306a和306b各自的通孔310a和310b分别连接顶接地层340的通孔344a和344b。通孔304a和304b使各自的微带状线308a并308b连接底接地层320，而通孔302a和302b通过顶接地层320的通孔348a和348b分别接到电容补偿器350a和350b上。

顶接地层340由一对闭合的环形带状线342a和342b提供，而这对闭合环形带状线围起一定的、与滤波层300的带状线308a和308b相对应的区域。闭合的环形带状线342a和342b所围起的区域分别设有连接输入、输出端306a和306b的通孔310a和310b的通孔344a和344b，而输入、输出端306a和306b连接带状线308a和308b。带状线342a和342b作为无线电滤波器的输入、输出端。

在顶接地层340提供一对附加的闭合环形带状线346a和346b，与在滤波层300的带状线308a和308b的同侧端所形成的通孔302a和302b相接。也就是说，闭合环形带状线346a和346b所围起的区域分别设有连接通孔302a和302b的通孔348a和348b。此外，通孔302a和302b分别连接电容补偿器350a和350b。电容补偿器350a和350b是由前一实施例所述斜坡元件制作的、具有适合所过滤频带的电容量的电容器组成。也就是说，电容补偿器350a和350b应当有这样的电容量，以致微带状线308a和308b的长度在电学上满足无线电滤波器中心频率的半波长。使用电容补偿器350a和350b将减小微带状线308a和308b的长度，易于调节阻抗匹配和阻抗调谐。为此目的，使用一斜坡元件制作的电容器，其不像在传统的滤波器排列中那样调节宽度或距离，即可容易地调节电容量。虽然示于图1中的电容补偿器350a和350b分别排列在同一侧微带状线308a和308b的末端，但它们的位置可以加以改变。电容补偿器350a和350b的电容量应当考虑通孔348a和348b的电容量加以确定。当然，通孔308a和308b的电容量从盲通孔排列到过通孔排列是不同的。

这样得到的无线电滤波器可过滤从输入带状线342a经通孔344a和310a到输入端306a的输入信号，只选择给定频带的信号传送到输出端306b，然后通过通孔310b把信号传到顶接地层340的通孔344b。在这种情况下，给定频带由微带状线308a和308b的长度和两者之间的空间，以及通过通孔302a和348a以及302b和348b与它们相接的电容补偿器110a和110b的电容量来确定。而且，在顶接地层中提供的带状线342a和342b可以用于连接另一装置到无线电滤波器。例如，带状线342a可以用于连接天线，带状线342b可以用于连接另一信号处理装置。

所发明的无线电滤波器的每一层均由环氧树脂CCL组成，因此传统的加工工艺可以用于制作带状线。这有助于降低成本生产无线电滤波器。而且，电容可补偿微带状线的长度，以在电学上满足无线电滤波器中心频率的半波长。虽然本发明是参照附图用具体实施例加以说明的，但很容易看到，不背离本发明的要旨，可以对其作各种变化和修正。