[發明專利]高頻濾波器

有效

• 申請號: 201010246217.2
• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN102347522A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 嚴大任;黃宗鈺
• 申請（專利權）人: 國立清華大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種高頻濾波器，尤其涉及一種具有寬頻帶的高頻濾波器。

背景技術

濾波器(filter)是無線通訊產品中的必備組件，其主要功能是用來分隔頻率，即，濾波器可讓帶有某特定頻率的信號通過，并阻斷非特定頻率外的信號。由于無線通訊市場的蓬勃發展，通訊質量的需求不斷提高，信號接收裝置需要高寬頻且高效率的濾波器以處理所接收的高頻信號，而高效率的濾波器不但可濾除不必要的干擾信號，還使高頻信號具有寬頻的使用率以及較佳的接收增益。

由于頻寬越寬，數據下載的速率可隨之大幅度提升，因此近幾年來60GHz頻段附近的無線傳輸研究與應用逐漸受到關注。受到美國聯邦通訊委員會所制定的規范，在60GHz頻段附近(57～64GHz)的無線通訊可享有近7GHz的免費頻寬使用權，因此在國際通訊大廠如樂金(LG)、松下(Panasonic)、NEC、三星(Samsung)、新力(索尼，Sony)與東芝(Toshiba)組成的wireless?HD?group推波助瀾下，60GHz的頻段已可無線傳輸分辨率高達1920×1080p且未經壓縮的高分辨視訊。在高頻傳輸下，60GHz的頻段可徹底落實無線溝通、高速傳輸的生活。

傳統使用于商業化Wi-Fi、藍芽等產品的帶通型濾波器已有許多不同的型式，最普遍的是傳輸線濾波器，其單層或雙層金屬線結構可直接和其它元件一同整合在電路板上。然而，就目前的60GHz濾波器技術而言，此種類型的濾波器始終有低允許帶頻寬、高損耗(約2dB)以及允許帶和禁止帶間轉換效率較差的問題，此外，傳輸線濾波器元件造成的群遲滯現象更會有造成的信號波形失真的問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種高頻濾波器，此高頻濾波器，可應用于60GHz的頻段，并擁有較寬的允許帶寬與較高的允許、禁止帶轉換效率。

為了實現前述目的，本發明利用超物質對電磁波產生的左手反應，并結合傳統材料對電磁波的右手反應，而結合一個具有較大頻寬的高頻濾波器，該高頻濾波器包含陣列排列且位于同一平面的多個濾波單元，每一濾波單元包含一第一金屬層與一第二金屬層以及一介電質層，且該第一金屬層與該第二金屬層分別層疊于該介電質層的相對應兩側。

本發明所提出的高頻濾波器可應用于60GHz的頻段，不僅允許帶寬的范圍高，且允許帶與禁止帶的轉換快速。有關本發明的詳細技術內容及優選實施例，配合附圖說明如后。

附圖說明

本發明的實施方式是結合附圖予以描述的：

圖1為本發明一實施例的外觀立體示意圖；

圖2為本發明一實施例的結構分解示意圖；

圖3為本發明一濾波單元實施例的示意圖；及

圖4為本發明應用于電磁波穿透率對頻率的關系圖。

具體實施方式

本發明利用超物質(meta-materials)的概念，提出一種同時具備左手材料與右手材料特性的材料來形成高頻濾波器。借由高頻濾波器對電磁波產生額外的左手反應，并結合材料對電磁波的右手反應，而使電磁波能在高頻的范圍下，通過該高頻濾波器而形成一較大頻寬。須述明的是，為區別慣例上對“高頻”的定義是在3MHz到30MHz的頻段范圍，本發明所謂的“高頻”，是指頻率介于1GHz～300GHz的頻率范圍，即包含慣例定義中的“特高頻(ultra?HighFrequency，UHF)”、“超高頻(super?high?frequency，SHF)”與“極高頻(extremely?high?frequency，EHF)”的頻段范圍。以下先針對基本原理加以簡介：

一般來說，自然界的常見物質多為右手物質，即電磁波通過右手物質時，其電場方向、磁場方向以及電磁波行進方向互相垂直，并符合右手開掌定則(拇指指向為電場方向，四指指向為磁場方向，掌心為行進方向)或右手螺旋定則。與右手物質相對的是左手性物質(Left?Hand?Materials)，電磁波通過左手性物質的特性恰巧與右手性物質相反，其電磁波行進方向與磁場、電場方向符合左手定則而有此一稱。左手物質的特征用數學來描述的話，就是指物質的介電常數ε(permittivity)和透磁率(導磁率，permeability)μ為同時為負的。根據折射率公式：n2＝εμ，當介電常數ε、透磁率μ同時為負時，此時該物質會呈現負的折射率n。