宽频共模滤波装置
技术领域
本发明揭示一种宽频共模滤波装置，特别关于一种使用切换元件串接多个共模滤波器的宽频共模滤波装置。
背景技术
在网路通讯及数字数据传输的发展上，随着讯号传输率不断提高，差分讯号传输(Differential Transmission)方法已应用于许多产业上的传输规格；例如，通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、IEEE-1394接口标准、低电压差分讯号(low-voltage differential signaling，LVDS)、数字视讯接口(Digital Visual Interface，DVI)、高解析多媒体接口(High-Definition Multimedia Interface，HDMI)、移动行业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)。
共模噪声(common mode noise)是在所有的导线上，均以相同方向传导的噪声。为抑制共模噪声，可在传导该噪声的线路上安装共模滤波器(common mode filter or choke)。为因应可携式电子产品的需求，芯片式共模滤波器被开发出来。公知的芯片式共模滤波器包含两线圈导线层(coil conductor layers)、两引线电极层(lead-out electrode layers)、多个绝缘层(insulation layers)和两磁性层(magnetic layers)。各线圈导线层包含一线圈，两引线电极层是用于分别将位在两线圈内的端部延伸至芯片式共模滤波器的边缘，以利外部电性连接。绝缘层用于电性隔离线圈导线层与引线电极层。线圈导线层、引线电极层和绝缘层则设置于两磁性层之间。然而，公知的共模滤波器在制造完成后，其滤波频带已经确定，无法再予以扩大；若有新的滤波频带的需求，必须重新设计、制造，方可满足新的需求。
此外，由于4G通讯（LTE）在各国使用频段不同，共模滤波器必需提供宽频段的讯号处理能力，否则手机可能无法跨国使用；另一种方案为手机使用多组共模滤波器，但其缺点是多组共模滤波器占用手机的内部空 间增加。
上文的「背景技术」说明仅提供背景技术，并未承认上文的「背景技术」说明揭示本发明的标的，不构成本发明的现有技术，且上文的「背景技术」的任何说明均不应作为本发明的任一部分。
发明内容
本发明提供一种使用切换元件串接多个共模滤波器的宽频共模滤波装置。
本发明一实施例的宽频共模滤波装置包含一第一共模滤波器，具有一第一滤波频带；一第二共模滤波器，具有一第二滤波频带，其中该第一滤波频带不同于该第二滤波频带；以及一切换元件，经配置以电连接该第一共模滤波器的输出端至该第二共模滤波器的输入端或输出端。
本发明另一实施例的宽频共模滤波装置包含一第一共模滤波器，具有一第一滤波频带；一第二共模滤波器，具有一第二滤波频带，其中该第一滤波频带不同于该第二滤波频带；一第三共模滤波器，具有一第三滤波频带，其中该第三滤波频带不同于第一滤波频带及该第二滤波频带；以及一切换元件，经配置以电连接该第一共模滤波器的输出端至该第二共模滤波器的输入端或该第三共模滤波器的输入端。
公知的共模滤波器在制造完成后，其滤波频带已经确定(公知共模滤波器的滤波频宽不大于2GHz)，无法再予以扩大；相对地，本发明实施例揭露的宽频共模滤波装置串接多个具有不同频率响应的共模滤波器，藉由该些共模滤波器的频率响应特性的叠加作用，该宽频共模滤波装置的滤波频带大于个别共模滤波器的滤波频带。
例如，公知共模滤波器的频率响应特性仅对单一频率范围具有滤波效果，无法同时具有多频带滤波的效果；相对地，本发明实施例揭露的宽频共模滤波装置串接多个的不同的共模滤波器，扩大滤波频带，可同时具有多频带滤波的效果，因而可支援多频带的滤波需求。
此外，若有新的滤波频带的需求，公知技术必须重新设计、制造共模滤波器，方可满足新的需求；相对地，本发明的技术藉由该些共模滤波器的频率响应特性的叠加作用，该宽频共模滤波装置的总合频率响应特性不 同于该些共模滤波器的个别频率响应特性，亦即本发明的技术无需重新设计、制造共模滤波器，仅需依据新的需求，选取具有特定频率响应特性的共模滤波器，予以串接，即可满足新的需求。
再者，藉由该切换元件在该第一切换状态及该第二切换状态之间切换，该宽频共模滤波装置具有二种频率响应，对应二种滤波频带，可应用于不同滤波需求，例如应用于各国的4G通讯（LTE）的不同频段的噪声滤波。换言之，单一滤波元件具有至少二种频率响应，对应至少二种滤波频带，使用者可藉由切换该切换元件的切换状态，选择性地串接不同的共模滤波器，使用所需的滤波频带。
上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，俾使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本发明所属技术领域中普通技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中普通技术人员亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本发明的构思和范围。
附图说明
藉由参照前述说明及下列附图，本发明的技术特征及优点得以获得完全了解。
图1例示本发明一实施例的宽频共模滤波装置；
图2例示图1的第一共模滤波器的频率响应；
图3例示图1的第二共模滤波器的频率响应；
图4例示图1的宽频共模滤波装置的频率响应；
图5例示本发明另一实施例的宽频共模滤波装置；
图6例示图5的第一共模滤波器的频率响应；
图7例示图5的第二共模滤波器的频率响应；
图8例示图5的第三共模滤波器的频率响应；
图9例示图5的宽频共模滤波装置的第一频率响应；以及
图10例示图5的宽频共模滤波装置的第二频率响应。
其中，附图标记说明如下：
10 宽频共模滤波装置
20 第一共模滤波器
21 输入端
23 输出端
30 切换元件
31 第一切换状态
33 第二切换状态
40 第二共模滤波器
41 输入端
43 输出端
50 第三共模滤波器
51 输入端
53 输出端
60 宽频共模滤波装置
具体实施方式
为了使本领域普通技术人员能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及结构。显然地，本发明的实现并未限定于相关领域的普通技术人员所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的结构或步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他实施例中，且本发明的范围不受限定，其以所附的权利要求为准。
在下文中本发明的实施例配合所附附图以阐述细节。说明书所提及的「实施例」、「此实施例」、「其他实施例」等等，意指包含在本发明的该实施例所述有关的特殊特性、构造、或特征。说明书中各处出现的「在此实施例中」的片语，并不必然全部指相同的实施例。
本发明关于一种串接多个共模滤波器的宽频共模滤波装置。下列记载详细说明本发明的实施步骤及结构以使本发明得以被完整地了解。本发明 的实现并不限于具有特定知识的本领域普通技术人员。此外，公知的结构及步骤并未记载于下文，以免本发明受到不必要的限制。本发明的较佳实施例将于下文中描述，然而本发明除了下文之外，亦可广泛地实现于其它实施例中。本发明的范围不应限制于下文的记载，而应由权利要求予以定义。
图1例示本发明一实施例的宽频共模滤波装置10。在本发明的一实施例中，该宽频共模滤波装置10包含一第一共模滤波器20、一第二共模滤波器40以及一切换元件30。在本发明的一实施例中，该第一共模滤波器20包含一输入端21及一输出端23，该第二共模滤波器40包含一输入端41及一输出端43，该切换元件30具有一第一切换状态31(高电平状态)及一第二切换状态33(低电平状态)。
在本发明的一实施例中，共模电流(共模讯号)流经共模滤波器时，两线圈会产生同向磁场，使共模滤波器表现出高阻抗(impedance)，以达到抑制共模电流(共模讯号)的效果。目前共模滤波器为要能应用于可携式的通讯装置，多要求小型化及高密度化的结构，因此薄膜式和积层式共模滤波器逐渐取代传统卷线型共模滤波器。卷线型共模滤波器恰如其名，乃是在圆柱状的的铁氧体磁芯(Ferrite Core)上卷付线圈的形状。而薄膜型及积层型须采用更多的半导体制作程序，例如：薄膜型共模滤波器通常是在板状的铁氧体上，采用光刻技术(Photo Lithography)技术，形成平面状的线圈。本发明的实施例所使用的共模滤波器可参照本发明申请人的美国专利申请公开US20130015935、US20130076474、US20110025442、US20110316658、US20120119863，在此藉由参照而予以涵盖在内(incorporated by reference)。
在本发明的一实施例中，该切换元件30在该第一切换状态31时，经配置以电连接该第一共模滤波器20的输出端23至该第二共模滤波器40的输入端41，亦即该第一共模滤波器20串接该第二共模滤波器40。在本发明的一实施例中，该切换元件在该第二切换状态33时，经配置以电连接该第一共模滤波器20的输出端23至该第二共模滤波器40的输出端43，亦即绕过该第二共模滤波器40。本发明的实施例所使用的切换元件可参照中国专利申请公开CN101702627A揭露的射频开关(radio frequency switch)，在此藉由参照而予以涵盖在内(incorporated by reference)；在本发明的一实施例中，该切换元件30由二个射频开关予以实现。
图2例示图1的第一共模滤波器20的频率响应。在本发明的一实施例中，该第一共模滤波器20具有一第一滤波频带，若以-15dB为滤波准则，该第一滤波频带约为1,500MHz至3,200MHz，低截止频率约为1,500MHz，高截止频率约为3,200MHz。
图3例示图1的第二共模滤波器40的频率响应。在本发明的一实施例中，该第二共模滤波器40具有一第一滤波频带，若以-15dB为滤波准则，该第二滤波频带约为300MHz至1,700MHz，低截止频率约为300MHz，高截止频率约为1,700MHz。
参照图2及图3可知，该第一共模滤波器20的第一滤波频带(约为1,500MHz至3,200MHz)不同于该第二共模滤波器40的第二滤波频带(300MHz至1,700MHz)。
图4例示图1的宽频共模滤波装置10的频率响应。在本发明的一实施例中，该切换元件30在该第一切换状态31时，电连接该第一共模滤波器20的输出端23至该第二共模滤波器40的输入端41；如此，该宽频共模滤波装置10的频率响应为该第一共模滤波器20及该第二共模滤波器40的频率响应的叠加。
在本发明的一实施例中，若以-15dB为滤波准则，该宽频共模滤波装置10具有一低总合截止频率(约为350MHz)，一高总合截止频率(约为4,600MHz)。在本发明的一实施例中，若以-15dB为滤波准则，该宽频共模滤波装置10具有一总合滤波频带，约为350MHz至4,600MHz，大于该第一共模滤波器20的第一滤波频带及该第二共模滤波器40的第二滤波频带。
在本发明的一实施例中，该切换元件30在该第二切换状态33时，直接将该第一共模滤波器20的输出端23电连接至该第二共模滤波器40的输出端43，绕过该第二共模滤波器40；如此，该宽频共模滤波装置10的频率响应为该第一共模滤波器20的频率响应(即图2所示者)，其滤波频带约为1,500MHz至3,200MHz。
在本发明的一实施例中，藉由该切换元件30在该第一切换状态31及 该第二切换状态33之间切换，该宽频共模滤波装置10具有二种频率响应，对应二种滤波频带，分别为350MHz至4,600MHz与1,500MHz至3,200MHz，可应用于不同滤波需求，例如应用于各国的4G通讯（LTE）的不同频段的噪声滤波。
图5例示本发明另一实施例的宽频共模滤波装置60。在本发明的一实施例中，该宽频共模滤波装置60包含一第一共模滤波器20、一第二共模滤波器40、一第三共模滤波器50以及一切换元件30。在本发明的一实施例中，该第一共模滤波器20包含一输入端21及一输出端23，该第二共模滤波器40包含一输入端41及一输出端43，该第三共模滤波器50包含一输入端51及一输出端53，该切换元件30具有一第一切换状态31(高电平状态)及一第二切换状态33(低高电平状态)。
在本发明的一实施例中，共模电流(共模讯号)流经共模滤波器时，两线圈会产生同向磁场，使共模滤波器表现出高阻抗(impedance)，以达到抑制共模电流(共模讯号)的效果。目前共模滤波器为要能应用于可携式的通讯装置，多要求小型化及高密度化的结构，因此薄膜式和积层式共模滤波器逐渐取代传统卷线型共模滤波器。卷线型共模滤波器恰如其名，乃是在圆柱状的的铁氧体磁芯(Ferrite Core)上卷付线圈的形状。而薄膜型及积层型须采用更多的半导体制作程序，例如：薄膜型共模滤波器通常是在板状的铁氧体上，采用光刻技术(Photo Lithography)技术，形成平面状的线圈。本发明的实施例所使用的共模滤波器可参照本案申请人的美国专利申请公开US20130015935、US20130076474、US20110025442、US20110316658、US20120119863，在此藉由参照而予以涵盖在内(incorporated by reference)。
在本发明的一实施例中，该切换元件30在该第一切换状态31时，经配置以电连接该第一共模滤波器20的输出端23至该第二共模滤波器40的输入端41，亦即该第一共模滤波器20串接该第二共模滤波器40。在本发明的一实施例中，该切换元件在该第二切换状态33时，经配置以电连接该第一共模滤波器20的输出端23至该第三共模滤波器50的输入端53，亦即该第一共模滤波器20串接该第三共模滤波器50。本发明的实施例所使用的切换元件可参照中国专利申请公开CN101702627A揭露的射频开 关(radio frequency switch)，在此藉由参照而予以涵盖在内(incorporated byreference)；在本发明的一实施例中，该切换元件30由二个射频开关予以实现。
图6例示图5的第一共模滤波器20的频率响应。在本发明的一实施例中，该第一共模滤波器20具有一第一滤波频带，若以-15dB为滤波准则，该第一滤波频带约为1,500MHz至3,200MHz，低截止频率约为1,500MHz，高截止频率约为3,200MHz。
图7例示图5的的第二共模滤波器40的频率响应。在本发明的一实施例中，该第二共模滤波器40具有一第一滤波频带，若以-15dB为滤波准则，该第二滤波频带约为300MHz至1,700MHz，低截止频率约为300MHz，高截止频率约为1,700MHz。
图8例示图5的第三共模滤波器50的频率响应。在本发明的一实施例中，该第三共模滤波器50具有一第三滤波频带，若以-15dB为滤波准则，该第三滤波频带约为800MHz至1,800MHz，低截止频率约为800MHz，高截止频率约为1,800MHz。
参照图6、图7及图8可知，该第一共模滤波器20的第一滤波频带(约为1,500MHz至3,200MHz)、该第二共模滤波器40的第二滤波频带(300MHz至1,700MHz)与该第三共模滤波器50的第三滤波频带(800MHz至1,800MHz)均不相同。
图9例示图5的宽频共模滤波装置60的第一频率响应。在本发明的一实施例中，该切换元件30在该第一切换状态31时，电连接该第一共模滤波器20的输出端23至该第二共模滤波器40的输入端41；如此，该宽频共模滤波装置10的频率响应为该第一共模滤波器20及该第二共模滤波器40的频率响应的叠加。
在本发明的一实施例中，若以-15dB为滤波准则，该宽频共模滤波装置10具有一低总合截止频率(约为350MHz)，一高总合截止频率(约为4,600MHz)。在本发明的一实施例中，若以-15dB为滤波准则，该宽频共模滤波装置60具有一第一总合滤波频带，约为350MHz至4,600MHz，大于该第一共模滤波器20的第一滤波频带及该第二共模滤波器40的第二滤波频带。
图10例示图5的宽频共模滤波装置60的第二频率响应。在本发明的一实施例中，该切换元件30在该第二切换状态33时，电连接该第一共模滤波器20的输出端23至该第三共模滤波器50的输入端51；如此，该宽频共模滤波装置60的频率响应为该第一共模滤波器20及该第三共模滤波器50的频率响应的叠加。此外，参照图7及图8可知，该宽频共模滤波装置60的第一频率响应不同于第二频率响应。
在本发明的一实施例中，若以-15dB为滤波准则，该宽频共模滤波装置60具有一低总合截止频率(约为850MHz)，一高总合截止频率(约为4,800MHz)。在本发明的一实施例中，若以-15dB为滤波准则，该宽频共模滤波装置60具有一第二总合滤波频带，约为850MHz至4,800MHz，大于该第一共模滤波器20的第一滤波频带及该第三共模滤波器50的第三滤波频带。
在本发明的一实施例中，藉由该切换元件30在该第一切换状态31及该第二切换状态33之间切换，该宽频共模滤波装置60具有二种频率响应，对应二种滤波频带，分别为第一总合滤波频带(约为350MHz至4,600MHz)与第二总合滤波频带(约为850MHz至4,800MHz)，可应用于不同滤波需求，例如应用于各国的4G通讯（LTE）的不同频段的噪声滤波。
公知的共模滤波器在制造完成后，其滤波频带(公知共模滤波器的滤波频宽不大于2GHz)，已经确定，无法再予以扩大；相对地，本发明实施例揭露的宽频共模滤波装置串接多个具有不同频率响应的共模滤波器，藉由该些共模滤波器的频率响应特性的叠加作用，该宽频共模滤波装置的滤波频带大于个别共模滤波器的滤波频带。
例如，公知共模滤波器的频率响应特性仅对单一频率范围具有滤波效果，无法同时具有多频带滤波的效果；相对地，本发明实施例揭露的宽频共模滤波装置串接多个的不同的共模滤波器，扩大滤波频带，可同时具有多频带滤波的效果，因而可支援多频带的滤波需求。
此外，若有新的滤波频带的需求，公知技术必须重新设计、制造共模滤波器，方可满足新的需求；相对地，本发明的技术藉由该些共模滤波器的频率响应特性的叠加作用，该宽频共模滤波装置的总合频率响应特性不同于该些共模滤波器的个别频率响应特性，亦即本发明的技术无需重新设 计、制造共模滤波器，仅需依据新的需求，选取具有特定频率响应特性的共模滤波器，予以串接，即可满足新的需求。
再者，藉由该切换元件在该第一切换状态及该第二切换状态之间切换，该宽频共模滤波装置具有二种频率响应，对应二种滤波频带，可应用于不同滤波需求，例如应用于各国的4G通讯（LTE）的不同频段的噪声滤波。换言之，单一滤波元件具有至少二种频率响应，对应至少二种滤波频带，使用者可藉由切换该切换元件的切换状态，选择性地串接不同的共模滤波器，使用所需的滤波频带。
在本发明的一实施例中，一宽频共模滤波装置包含一第一共模滤波器，具有一第一滤波频带；一第二共模滤波器，具有一第二滤波频带，其中该第一滤波频带不同于该第二滤波频带；以及一切换元件，经配置以电连接该第一共模滤波器的输出端至该第二共模滤波器的输入端或输出端。
在本发明另一实施例中，一宽频共模滤波装置包含一第一共模滤波器，具有一第一滤波频带；一第二共模滤波器，具有一第二滤波频带，其中该第一滤波频带不同于该第二滤波频带；一第三共模滤波器，具有一第三滤波频带，其中该第三滤波频带不同于第一滤波频带及该第二滤波频带；以及一切换元件，经配置以电连接该第一共模滤波器的输出端至该第二共模滤波器的输入端或该第三共模滤波器的输入端。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中普通技术人员应了解，在不背离后附权利要求所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多制程可以不同的方法实施或以其它制程予以取代，或者采用上述二种方式的组合。
此外，本案的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中普通技术人员应了解，基于本发明教示及揭示制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本发明。因此，以下的权利要求用以涵盖用以此类制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。