[发明专利]非相邻垂直共振腔耦合结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种共振腔耦合结构，且特别涉及一种非相邻共振腔的耦合 结构。

背景技术

在无线通讯系统中，如滤波器、双工器、多工器等的频率选择元件是射 频前端不可或缺的关键元件。其作用乃是在频率域(frequency domain)中选择 或滤除/衰减特定频率范围的信号或杂讯，使后级电路得以接收正确频率范围 内的信号加以处理。

在微波(1GHz-40GHz)以及毫米波(40GHz-300GHz)的频率范围中，大型 系统常采用波导管(waveguide tube)来架构整个射频前端电路。波导管具有可 承受高功率以及损耗极低的优点，但是由于有截止频率的特性，限制了波导 管的最小尺寸。此外，由于波导管系采用精密加工的方式的非批次(non-batch) 制造，高昂的成本限制了此类型元件的应用范围。

日本专利公开公报特开平06-053711提出使用电路板的结构来达成等效 波导管的高频信号传导结构。如图1所示，这种结构统称为基板整合波导 (Substrate Integrated Waveguide，SIW)，其基本构造包括介电层3与导体层1、 2。由于SIW可以采用一般电路板或是其他平面多层结构，如低温共烧陶瓷 (Low Temperature Cofired Ceramic，LTCC)的技术来实现，因此在成本上以及 与平面电路的整合性上有极大的优势。但是，由于SIW是由多层板的结构 所组成，所能使用的厚度有限，一般情况下约厚数十mil，但是宽度由于有 截止频率的限制(波导管)或是有共振频率的限制(共振腔)，通常尺寸都在数 百mil以上，宽/高比常常超过10，而传统中空波导管的宽高比约为2。SIW 相较于传统波导管，宽高比大幅增加，其影响有两项：第一，在相同的宽度以 及相同的传输频率下，较扁平的结构其金属损耗较高，共振腔的品质因数 (Quality factor，Q)因此受限；第二，扁平的结构在安排多个共振腔的可以采 用更不占面积的垂直堆叠方式，达到小体积高性能的要求。

多阶共振腔滤波器的耦合方式与共振腔的形态与相对位置有密切的关 联。目前以SIW结构达成交错耦合的方式，有平面直线排列再透过额外的 耦合机构，其架构如图2所示(参考X.Chen，W.Hong，T.Cui，Z.Hao and K. Wu，“Substrate integrated waveguide elliptic filter with transmission line inserted inverter”，Electronics Letter，Vol.41，issue 15，21 July 2005，pp. 851-852)。另外，有如图3所示的平面U字形排列(参考Sheng Zhang，Zhi Yuan Yu and Can Li，“Elliptic function filter designed in LTCC”，Microwave Conference Proceedings，2005.APMC.As ia-Pacific Conference Proceedings，Vol. 1，4-7 Dec.2005)，或如图4所示的垂直方向U字形排列(参考Zhang Cheng Hao；Wei Hong；Xiao Ping Chen；Ji Xin Chen；Ke Wu；Tie Jun Cui， “Multilayered substrate integrated waveguide(MSIW)elliptic filter”，IEEE Microwave and Wireless Components Letters，Vol.15，Issue 2，Feb.2005 Page(s)： 95-97)。共振腔采直线排列，在SIW的结构前提下是比较没有效率的排列， 而且额外的耦合机构也过长，对于多阶滤波器比较不利。U字形排列，无论 是平面或是垂直方向的折叠，以四共振腔的滤波器而言，为了要达到交错耦 合，第一个共振腔必须与第四个共振腔相邻，这限制了输入输出端口排列的 弹性，也较占平面尺寸。

综上所述，在目前的技术中，并无任何专注于垂直交错耦合结构中非相 邻共振腔的连接结构。这使得输入输出端口排列的弹性受到极大的限制，而 且也较占平面尺寸。