TWI531108B - 雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置 - Google Patents

雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI531108B
TWI531108B TW102101933A TW102101933A TWI531108B TW I531108 B TWI531108 B TW I531108B TW 102101933 A TW102101933 A TW 102101933A TW 102101933 A TW102101933 A TW 102101933A TW I531108 B TWI531108 B TW I531108B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
inductor
capacitor
signal
resonant circuit
duplexer
Prior art date
Application number
TW102101933A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201431170A (zh
Inventor
莊明翰
賴佳助
方柏翔
林河全
陳彥諭
Original Assignee
矽品精密工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 矽品精密工業股份有限公司 filed Critical 矽品精密工業股份有限公司
Priority to TW102101933A priority Critical patent/TWI531108B/zh
Priority to CN201310045642.9A priority patent/CN103944602B/zh
Priority to US13/875,550 priority patent/US9503043B2/en
Publication of TW201431170A publication Critical patent/TW201431170A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI531108B publication Critical patent/TWI531108B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/46—Networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H7/463—Duplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/09—Filters comprising mutual inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741—Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1775—Parallel LC in shunt or branch path
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741—Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1783—Combined LC in series path
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H2001/0021—Constructional details
    • H03H2001/0064—Constructional details comprising semiconductor material
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H2001/0021—Constructional details
    • H03H2001/0078—Constructional details comprising spiral inductor on a substrate

Landscapes

  • Transceivers (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置
本發明係有關一種雙工器，尤指一種具頻率辨識力之雙工器與其線路結構及其製法。
通訊技術日新月異，目前無線通訊系統(wireless communication system)中需要射頻(Radio frequency,RF)裝置在多頻帶(Multiple frequency band)下運作，例如，雙工器(Duplexer)，其為多頻帶通訊系統及多工系統中之必要電路元件，且其為一種三埠(3 ports or 3 I/Os)電路網路，亦即一輸入端與兩輸出端以將不同頻率的訊號分開，或兩輸入端與一輸出端以將不同頻率的訊號整合在一起。
第1及1’圖係為習知雙工器1的電路圖及線路結構上視圖。
如第1及1’圖所示，所述之雙工器1係將其線路結構1’形成於一基層1a表面上，該雙工器1包括：一第一信號埠17、藉由第一諧振電路11電性連接該第一信號埠17之 第一濾波器10a、電性連接該第一濾波器10a之第二信號埠18a、電性連接該第一濾波器10a之第二濾波器10b、藉由第四諧振電路14電性連接該第二濾波器10b之第三信號埠18b、以及接地埠19，其中，該第一濾波器10a係包含第二至第三諧振電路12,13及主電容100，而該第二濾波器10b係包含第五至第六諧振電路15,16及主電感101，且該接地埠19係連接該第二及第五諧振電路12,15。
所述之第一諧振電路11係具有並聯之第一電感L1與第一電容C1，且電性連接該第一信號埠17。
所述之第二諧振電路12係具有並聯之第二電感L2與第二電容C2，且串聯該第一諧振電路11。
所述之第三諧振電路13係具有並聯之第三電感L3與第三電容C3，且電性連接該第二信號埠18a。
所述之主電容100係串聯於該第二與第三諧振電路12,13之間。
所述之第四諧振電路14係具有並聯之第四電感L4與第四電容C4，且電性連接該第一信號埠17。
所述之第五諧振電路15係具有並聯之第五電感L5與第五電容C5，且串聯該第四諧振電路14。
所述之第六諧振電路16係具有並聯之第六電感L6與第六電容C6，且電性連接該第三信號埠18b。
所述之主電感101係串聯於該第五與第六諧振電路15,16之間。
其中，於第1圖所示之雙工器1中，各該電容與電感 之相關數值如下表所示：
習知雙工器1中，一般係利用集總元件(full lump element)方式設計，故需設計二組電性匹配網絡(Electrical Matching Network)及二個濾波器(即第一與第二濾波器10a,10b)以分離隔絕該第一信號埠17所發出之二個不同頻率的訊號，且經由該第二及第三信號埠18a,18b傳出兩組訊號，其中，該兩電性匹配網絡係為第一與第四諧振電路11,14。
惟，習知雙工器1中，因需設計兩組電性匹配網絡，故該第一至第六諧振電路11-16、主電感101及主電容100需形成於該基層1a之同一表面上，致使該線路結構1’於該基層1a表面之佔用面積極大，而使半導體元件之長度與寬度難以縮小，尤其是還需要形成該主電感101，使該半導體元件之線路分佈面積及體積更加難以縮小，因而電子 產品無法滿足微小化之需求。
再者，該第一信號埠17所發出之訊號分別進入第一與第四諧振電路11,14，致使頻率辨識力不佳(於後續說明)。
因此，如何克服習知技術中之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明提供一種雙工器之線路結構，係包括：第一線路層，係包含；主電容；第一至第六電容；第二電感，係並聯該第二電容，以與該第二電容構成第二諧振電路；及第一半部電感；以及第二線路層，係設於該第一線路層上，該第二線路層包含：第一電感，係並聯該第一電容，以與該第一電容構成第一諧振電路，且該第一電感與第二電感係互感；第三電感，係並聯該第三電容，以與該第三電容構成第三諧振電路，且該第三電感與第二電感係互感，該第一至第三諧振電路並構成第一濾波器；第四電感，係並聯該第四電容，以與該第四電容構成第四諧振電路，且該第四諧振電路係串聯該第一諧振電路；第二半部電感，係串聯該第一半部電感，以與該第一半部電感形成第五電感，該第五電感係並聯該第五電容，以與該第五電容構成第五諧振電路，且該第五電感與第四電感係互感；第六電感，係並聯該第六電容，以與該第六電容構成第六諧振電路，且該第六諧振電路、主電容與該第五諧振電路係串聯，該第四至第六諧振電路並構成第二濾波器；第一信號埠，係電性連接該第一諧振電路； 第二信號埠，係電性連接該第三諧振電路；及第三信號埠，係電性連接該第六諧振電路。
前述之雙工器之線路結構中，該第二電感之尺寸大於該第一電感之尺寸。
前述之雙工器之線路結構中，該第二電感之尺寸大於該第三電感之尺寸。
前述之雙工器之線路結構中，形成該第二線路層之前，形成複數導電盲孔於該第一線路層中，以令該些導電盲孔分別對應電性連接該第一電感與第一電容、該第三電感與第三電容、該第四電感與第四電容、該第一與第二半部電感、該第二半部電感與第五電容、及該第六電感與第六電容。
前述之雙工器之線路結構中，復包括形成該第一線路層之前，先形成基層，以承載該第一線路層，該基層具有主電容電極與第一至第六電容電極，且該主電容電極係對應該主電容，而該第一至第六電容電極對應該第一至第六電容。又包括形成該第二線路層之前，形成連通該基層與第一線路層之複數導電通孔，且該些導電通孔係分別對應電性連接該第一電容電極與第一電感、該第三電容電極與第三電感、該第四電容電極與第四電感、及該第五電容電極與第二半部電感。
本發明又提供一種雙工器，係包括：第一信號埠；第二信號埠；第三信號埠；第一濾波器，係包含：第一諧振電路，係電性連接該第一信號埠，且該第一諧振電路具有並聯之第一電感與第一電容；第二諧振電路，係具有並聯之第二電感與第二電容，且該第一電感與第二電感係互 感；及第三諧振電路，係電性連接該第二信號埠，且該第三諧振電路具有並聯之第三電感與第三電容，又該第三電感與第二電感係互感；以及第二濾波器，係包含：第四諧振電路，係串聯該第一諧振電路，且該第四諧振電路具有並聯之第四電感與第四電容；第五諧振電路，係具有並聯之第五電感與第五電容，且該第五電感與第四電感係互感；第六諧振電路，係電性連接該第三信號埠，且該第六諧振電路具有並聯之第六電感與第六電容；及主電容，係串聯於該第五與第六諧振電路之間。
前述之雙工器中，該第五電感係由第一與第二半部電感串聯而成。
前述之雙工器與其線路結構中，該第一電感與第三電感係互感。
前述之雙工器與其線路結構中，該主電容係由兩電容串聯而成。該二串聯之電容之一者係串聯該第五諧振電路，而該另一電容係串聯該第六諧振電路。
前述之雙工器與其線路結構中，該第一信號埠係為輸入埠，且第二與第三信號埠係為輸出埠。
前述之雙工器與其線路結構中，該第一信號埠係為輸出埠，且第二與第三信號埠係為輸入埠。
前述之雙工器與其線路結構，復包括接地埠，係連接該第三、第四及第五諧振電路。
另外，本發明又提供一種無線通訊系統之射頻收發裝置，用以收發對應於第一中心頻率之第一頻帶訊號及對應 於第二中心頻率之第二頻帶訊號，該射頻收發裝置包括：天線，用以收發該第一及第二頻帶訊號；第一處理單元，用以處理該第一頻帶訊號；第二處理單元，用以處理該第二頻帶訊號；以及前述之雙工器，其第一信號埠係電性連接該天線，且該第二信號埠係電性連接該第一處理單元，而該第三信號埠係電性連接該第二處理單元。
前述之射頻收發裝置中，該無線通訊系統係為無線網路存取(Access Point)裝置、無線路由器(Router)、無線網路卡、第三代無線通訊(3G)系統或***無線通訊(4G)系統。
由上可知，本發明之雙工器與其線路結構及其製法，係藉由兩電感距離相近時會產生互感之設計，使該第一信號埠只需連接該第一諧振電路，再以該第一諧振電路串聯該第四諧振電路即可，而不需形成兩組電性匹配網絡或習知主電感。因此，可將電容與電感等被動元件形成於疊層線路結構中，使該電容與電感能分佈於不同線路層中，以減少該雙工器之線路結構於基層表面之佔用面積，而能縮小半導體元件之體積。
再者，藉由互感之設計能提升頻率選擇辨識力，於後續說明。
1,2,2’,2a,2b,3,8a,8b‧‧‧雙工器
1’‧‧‧線路結構
1a,30‧‧‧基層
10a,20a‧‧‧第一濾波器
10b,20b‧‧‧第二濾波器
100,200‧‧‧主電容
101‧‧‧主電感
11,21‧‧‧第一諧振電路
12,22‧‧‧第二諧振電路
13,23‧‧‧第三諧振電路
14,24‧‧‧第四諧振電路
15,25‧‧‧第五諧振電路
16,26‧‧‧第六諧振電路
17,27‧‧‧第一信號埠
18a,28a‧‧‧第二信號埠
18b,28b‧‧‧第三信號埠
19,29‧‧‧接地埠
201,202‧‧‧電容
30a‧‧‧矽晶圓
30b‧‧‧電極
30c,31a,32a‧‧‧介電材
30d‧‧‧鈍化層
300‧‧‧主電容電極
301-306‧‧‧第一至第六電容電極
31‧‧‧第一線路層
31’,31”‧‧‧疊層
31b‧‧‧第一圖案化線路
310‧‧‧導電盲孔
311‧‧‧導電通孔
32‧‧‧第二線路層
32b‧‧‧第二圖案化線路
33‧‧‧凸塊底下金屬層
34‧‧‧導電凸塊
7,7a,7b‧‧‧射頻收發裝置
70‧‧‧天線
71‧‧‧第一處理單元
71a‧‧‧第一中心頻率
710‧‧‧第一頻帶訊號
72‧‧‧第二處理單元
72a‧‧‧第二中心頻率
720‧‧‧第二頻帶訊號
73a‧‧‧第一訊號發射端
73b‧‧‧第一訊號接收端
74a‧‧‧第二訊號發射端
74b‧‧‧第二訊號接收端
75‧‧‧藍牙端
80‧‧‧通用移動通訊系統接收處
81‧‧‧通用封包無線裝置之接收處
82‧‧‧檢測器
83,83a,83b‧‧‧帶通濾波器
84‧‧‧去耦器
85‧‧‧全球行動通訊系統
86‧‧‧耦合器
87‧‧‧平衡與不平衡轉換器
88‧‧‧天線
89‧‧‧功率放大器
9a‧‧‧低頻傳輸系統
9b‧‧‧高頻傳輸系統
9c‧‧‧寬頻傳輸系統
91‧‧‧第一傳輸路徑
92‧‧‧第二傳輸路徑
93‧‧‧第三傳輸路徑
94‧‧‧第四傳輸路徑
a‧‧‧第一半部電感
b‧‧‧第二半部電感
C1-C6‧‧‧第一至第六電容
L1-L6‧‧‧第一至第六電感
P1‧‧‧輸入埠
P2,P3‧‧‧輸出埠
第1圖係為習知雙工器的電路圖；第1’圖係為習知雙工器之線路結構之上視圖；第2及2’圖係為本發明雙工器的不同實施例之電路示 意圖；第3A至3D圖係為本發明雙工器之線路結構之製法的上視示意圖；其中，第3B’圖係為第3B圖的分層示意圖，第3C’圖係為第3C圖的分層示意圖，第3D’圖係為第3D圖的局部剖面示意圖；第4圖係為濾波器運作原理之示意圖；第4A及4B圖係為本發明雙工器於不同信號下之運作電路圖；第5A圖係為習知雙工器之反射損耗與頻率之關係圖；第5B圖係為本發明雙工器之反射損耗與頻率之關係圖；第6A圖係為習知雙工器之***損耗與頻率之關係圖；第6B圖係為本發明雙工器之***損耗與頻率之關係圖；第7圖係為本發明射頻收發裝置之電路示意圖；第7A及7B圖係為第7圖之不同實施例之電路示意圖；第8A圖係為本發明射頻收發裝置應用於第三代無線通訊(3G)系統之電路示意圖；以及第8B圖係為本發明射頻收發裝置應用於***無線通訊(4G)系統之電路示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“下”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第2及2’圖係為本發明之雙工器2的不同實施例之電路示意圖。如第2及2’圖所示，所述之雙工器2,2’係包括：一第一信號埠27、電性連接該第一信號埠27之第一濾波器20a、電性連接該第一濾波器20a之第二信號埠28a、電性連接該第一濾波器20a之第二濾波器20b、電性連接該第二濾波器20b之第三信號埠28b、以及接地埠29，其中，該第一濾波器20a係包含第一至第三諧振電路21,22,23，而該第二濾波器20b係包含第四至第六諧振電路24,25,26及主電容200，且該接地埠29係連接該第三、第四及第五諧振電路23,24,25。
所述之第一諧振電路21係具有並聯之第一電感L1與第一電容C1，且電性連接該第一信號埠27。
所述之第二諧振電路22係具有並聯之第二電感L2與 第二電容C2，且該第一電感L1與第二電感L2係互感。
所述之第三諧振電路23係具有並聯之第三電感L3與第三電容C3，且電性連接該第二信號埠28a，又該第三電感L3係分別與該第一電感L1及第二電感L2互感。
所述之第四諧振電路24係具有並聯之第四電感L4與第四電容C4，且串聯該第一諧振電路21。
所述之第五諧振電路25係具有並聯之第五電感L5與第五電容C5，且該第五電感L5與第四電感L4係互感。
所述之第六諧振電路26係具有並聯之第六電感L6與第六電容C6，且電性連接該第三信號埠28b。
所述之主電容200係串聯於該第五與第六諧振電路25,26之間。
於本實施例中，當兩電感之間的距離接近至一定距離時會產生互感(mutual inductance)。藉由互感之設計，該第一信號埠27只需連接該第一諧振電路21，再以該第一諧振電路21串聯該第四諧振電路24即可，而不需形成兩組電性匹配網絡或習知主電感。
再者，該第一信號埠27係為輸入埠，且該第二與第三信號埠28a,28b係為輸出埠；於其它實施例中，該第一信號埠27可為輸出埠，且該第二與第三信號埠28a,28b可為輸入埠。
其中，於第2圖所示之雙工器2中，各該電容與電感之相關數值如下表所示：
第4圖係為濾波器之運作原理。如第4圖所示，係以帶通濾波器(Band-Pass Filter,BPF)之頻率響應(Frequency Response)之圖表作說明，該帶通濾波器之運作係由一輸入埠(P1)至一輸出埠(P2或P3)，且轉換器係為平衡與不平衡轉換器(BALUN)，放大器係為低噪音放大器(Low-noise amplifier,LNA)，「a+」係表示為入射功率(incidence power)，「a-」係表示為反射功率(reflection power)，「b+」係表示為傳送功率(transmission power)，S11係表示為反射損耗(Return Loss)，S21係表示為***損耗(Insertion Loss)，其中，S11=10 log[a-/a+]，S21=10 log[b+/a+]。
該帶通濾波器之設計主要係使頻帶內之訊號頻率之反射損耗S11大，而***損耗S21小，如第4圖所示之中央頻帶部分，頻帶內之訊號頻率可輕易通過該帶通濾波 器，頻帶外之訊號頻率則不能。
本發明之雙工器2,2’係具有雙頻帶通濾波器(BPF)，即該第一與第二濾波器20a,20b，其由一輸入埠至兩個輸出埠，使兩個頻帶訊號頻率能輕易通過該雙頻帶通濾波器。
因此，本發明雙工器2之運作電路圖係如第4A及4B圖所示。
如第4A圖所示，係於接收2.45GHz之情況下，其中，Lm12係表示該第一電感L1與第二電感L2之互感，Lm13係表示該第一電感L1與第三電感L3之互感，Lm23係表示該第二電感L2與第三電感L3之互感，且各該電容與電感之相關數值如下表所示：
如第4B圖所示，係於接收5.5GHz之情況下，其中，Lm45係表示該第四電感L4與第五電感L5之互感，且各該電容與電感之相關數值如下表所示：
另外，本發明之雙工器2,2’係可接收任兩不同頻率，並不限於上述2.45GHz與5.5GHz，特此述明。
第5A、5B、6A及6B圖係為習知雙工器1與本發明雙工器2之實際運作頻率之比較圖，於此實施例中，本發明係以第2圖之雙工器2作說明，其中，S11,S11’係為反射損耗，S21,S21’係為***損耗(由第一信號埠17,27至第二信號埠18a,28a)，S31,S31’係為***損耗(由第一信號埠17,27至第三信號埠18b,28b)。
第5A圖係為習知雙工器1之反射損耗S11’與頻率之關係圖，第5B圖本發明之雙工器2之反射損耗S11與頻率之關係圖。
由第5A、5B圖可知，本發明之雙工器2具有較明顯(即曲線較陡斜)之雙頻頻帶，且其反射損耗S11較大；反觀習知雙工器1，其反射損耗S11’較小或頻帶較窄，即頻帶不明顯(即曲線較平緩)。
第6A圖係為習知雙工器1之***損耗S21’、S31’與頻率之關係圖，第6B圖本發明之雙工器2之***損耗 S21、S31與頻率之關係圖。
由第6A、6B圖可知，本發明之雙工器2具有較明顯或較寬之雙頻頻帶，且其***損耗S21、S31較小；反觀習知雙工器1之***損耗S21’、S31’較大，且頻帶不明顯或頻帶較窄。
因此，相較於習知技術，本發明之雙工器2,2’之反射損耗S11及***損耗S21、S31具有較好之雙頻頻帶，且其雙頻頻帶極為明顯(即曲線較陡斜)，致使該雙工器2,2’有較好之頻率辨識力。
第3A至3D圖係為本發明之雙工器3之線路結構之製法的上視示意圖。
如第3A及3D’圖所示，提供一矽晶圓30a，以塗佈方式形成一如聚苯並二噁唑(PolyBenzobisOxazole,PBO)之介電材30c於該矽晶圓30a上，再進行圖案化製程以形成複數電極30b於該介電材30c上，之後以化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)方式形成如氮化矽之鈍化層30d於該介電材30c與該些電極30b上並露出部分電極30b，以製成一基層30。
於本實施例中，各該電極30b係為銅材，且其係區分有主電容電極300、第一至第六電容電極301-306，且該第一與第四電容電極301,304係相連。
如第3B、3B’及3D’圖所示，形成一第一線路層31於該基層30上，該第一線路層31係由如聚苯並二噁唑(PBO)之介電材31a及第一圖案化線路31b所構成，該第一圖案 化線路31b係形成於該鈍化層30d上並包含主電容200、第一至第六電容C1-C6、第二電感L2及第一半部電感a。
於本實施例中，該第二電感L2並聯該第二電容C2，以構成第二諧振電路22，且各該電極30b係分別對應該主電容200、第一至第六電容C1-C6，亦即該主電容電極300對應該主電容200、第一至第六電容電極301-306對應該第一至第六電容C1-C6。
接著，形成複數導電盲孔310(第3B及3B’圖中之矩形斜線區)於該第一線路層31之介電材31a中，且形成連通該基層30與第一線路層31之複數導電通孔311(第3B及3B’圖中之圓形斜線區)。
於本實施例中，該些導電盲孔310係分別對應電性連接該主電容200、第一電容C1、第三電容C3、第四電容C4、第一半部電感a、第五電容C5及第六電容C6。
再者，該些導電通孔311係電性連接外露於該鈍化層30d之部分電極30b，即該些導電通孔311分別對應電性連接該第一電容電極301、第三電容電極303、第四電容電極304及第五電容電極305。
又，該主電容200係由兩電容201,202串聯而成，具體地，該兩電容201,202之電容值係為2C，使該主電容200之電容值為C，亦即1/2C+1/2C=1/C。然而，有關電容之結構態樣種類繁多，並不限於上述。
另外，該第一線路層31可分為兩疊層31’,31”製作，以利於製作該第一圖案化線路31b、導電盲孔310及導電 通孔311。
如第3C及3D’圖所示，形成一第二線路層32於該第一線路層31上，且該第二線路層32係由如聚苯並二噁唑(PBO)之介電材32a及第二圖案化線路32b所構成。
該第二圖案化線路32b係包含：藉由該導電盲孔310並聯該第一電容C1以構成第一諧振電路21之第一電感L1、藉由該導電盲孔310並聯該第三電容C3以構成第三諧振電路23之第三電感L3、藉由該導電盲孔310並聯該第四電容C4以構成第四諧振電路24之第四電感L4、藉由該導電盲孔310串聯該第一半部電感a以形成第五電感L5之第二半部電感b、及藉由該導電盲孔310並聯該第六電容C6以構成第六諧振電路26之第六電感L6、電性連接該第一諧振電路21(或第一電感L1)之第一信號埠27、電性連接該第三諧振電路23(或第三電感L3)之第二信號埠28a、電性連接該第六諧振電路26(或第六電感L6)之第三信號埠28b、及連接該第三至第五諧振電路23,24,25(或第三至第五電感L3-L5)之接地埠29。
所述之第一至第三諧振電路21-23係構成第一濾波器20a，且該第五電感L5藉由該導電盲孔310並聯該第二半部電感b與該第五電容C5以構成第五諧振電路25，而使該第四至第六諧振電路24-26係構成第二濾波器20b。
於本實施例中，如第3C圖所示，該第一電感L1係分別與第二及第三電感L2,L3係互感，且該第三電感L3與第二電感L2係互感，而該第二電感L2之尺寸係大於該第一 電感L1之尺寸與該第三電感L3之尺寸。
再者，該些導電通孔311係分別對應電性連接該第一電容電極301與第一電感L1、該第三電容電極303與第三電感L3、該第四電容電極304與第四電感L4、及該第五電容電極305與第五電感L5之第二半部電感b。
又，該第四諧振電路24係串聯該第一諧振電路21，且該第五電感L5與第四電感L4係互感，而該第六諧振電路26、主電容200與該第五諧振電路25係串聯。
另外，該主電容200係由兩電容201,202串聯而成，其中一電容201串聯該第五諧振電路25，而另一電容202串聯該第六諧振電路26，並且該第一與第二半部電感a,b之電感值係為1/2L，使該第五電感L5之電感值係為L，亦即1/2L+1/2L=L。
如第3D及3D’圖所示，於該第二線路層32之介電材32a上形成開孔，以外露出該第一信號埠27、第二信號埠28a、第三信號埠28b及接地埠29，俾供作為電性接觸墊，再於該些電性接觸墊上形成凸塊底下金屬層(Under Bump Metallurgy,UBM)33，以結合導電凸塊34，俾供外接其它電子元件(圖略)。
本發明之雙工器3之線路結構之主要元件之分佈如下表或如第3C’圖所示：
本發明之雙工器3係利用整合被動元件(Integrated Passive Devices,IPD)多層堆疊技術，將電容與電感等被動元件形成於疊層線路結構中，使該電容與電感能分佈於不同線路層中，以符合電子元件薄化之需求，且當兩電感之間的距離接近至一定距離時會產生互感。
因此，該雙工器3藉由互感之設計，而不需形成習知電性匹配網絡，故該第一至第六諧振電路21-26及主電容200不需形成於同一線路層上，以減少該雙工器3之線路結構於各該介電材30c,31a,32a表面之佔用面積，而能縮小半導體元件之長度與寬度，使電子產品能滿足微小化之需求。
再者，該雙工器3藉由互感之設計，能減少使用一電感(即習知主電感)，不僅成本降低，且減少線路分佈面積及半導體元件之體積，使電子產品更能滿足微小化之需求。
第7圖係為本發明之雙工器2之應用，即一種無線通訊系統之射頻收發裝置7，用以收發對應於第一中心頻率71a之第一頻帶訊號710及對應於第二中心頻率72a之第二 頻帶訊號720。
所述之無線通訊系統係為無線網路存取(Access Point)裝置、無線路由器(Router)、無線網路卡、第三代無線通訊(3G)系統或***無線通訊(4G)系統。
所述之射頻收發裝置7包括：天線70、第一處理單元71、第二處理單元72以及雙工器2。
所述之天線70係用以收發該第一及第二頻帶訊號710,720。
所述之第一處理單元71係用以處理該第一頻帶訊號710。
所述之第二處理單元72係用以處理該第二頻帶訊號720。
所述之雙工器2係如第2圖所示，其第一信號埠27係電性連接該天線70，該第二信號埠28a係電性連接該第一處理單元71，該第三信號埠28b係電性連接該第二處理單元72。
如第7A圖所示，所述之射頻收發裝置7a可為單一功能，即第一信號埠27、第二信號埠28a及第三信號埠28b僅能作為輸出端或輸入端之其中一者，又該射頻收發裝置7a之第一訊號發射端73a係連接該第一與第二處理單元71,72，該射頻收發裝置7a之第一訊號接收端73b係連接該第一與第二處理單元71,72，且該射頻收發裝置7a之第二訊號發射端74a係連接該第一與第二處理單元71,72，該射頻收發裝置7a之第二訊號接收端74b係連接該第一與第 二處理單元71,72。
如第7B圖所示，所述之射頻收發裝置7b可為雙功能，即第一信號埠27、第二信號埠28a及第三信號埠28b能藉由切換裝置作為輸出端或輸入端，又該第一訊號發射端73a係連接該第一與第二處理單元71,72，該射頻收發裝置7b之第一訊號接收端73b係連接該第一與第二處理單元71,72，且該射頻收發裝置7b之第二訊號發射端74a係連接該第一與第二處理單元71,72，該射頻收發裝置7b之第二訊號接收端74b係連接該第一與第二處理單元71,72，而該射頻收發裝置7b之藍牙端75係連接該第一與第二處理單元71,72。
於上述兩實施例中，所述之訊號發射端係為上傳端(TX)，且所述之訊號接收端係為下傳端(RX)。
再者，第一訊號發射端73a與第一訊號接收端73b之傳輸頻率為2G(即2.45GHz)，且該第二訊號發射端74a與第二訊號接收端74b之傳輸頻率為5G(即5.1GHz)。
又，該射頻收發裝置7a,7b可接收任兩不同頻率，並不限於上述2.45GHz與5.1Hz，特此述明。
第8A圖係為本發明之射頻收發裝置應用於第三代無線通訊(3G)系統之電路圖。
該3G系統包括：雙工器8a,8b、通用移動通訊系統(Universal Mobile Telecommunications System,UMTS)接收處80、增强数据率演进(Enhanced Data rates for GSM Evolution,EDGE)之通用封包無線裝置(General Packet Radio Device,GPRD)之接收處81、檢測器(detector)82、帶通濾波器(BPF)83、去耦器(isolator)84、全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications,GSM)85、耦合器(coupler)86、功率放大器(Power Amplifier,PA)89。再者，「高上傳」係指高頻帶上傳端，「低上傳」係指低頻帶上傳端。
又，「下傳1」電性導通「上傳1」，「下傳2」電性導通「上傳2」，且該全球行動通訊系統(GSM)85係電性導通「高上傳」、「低上傳」、「下傳3」、「下傳4」、「下傳5」及「下傳6」。
另外，虛線框處係表示前端模組。
第8B圖係為本發明之射頻收發裝置應用於***無線通訊(4G)系統之電路圖，其中，具有兩組雙工器2a,2b。
該4G系統具有低頻傳輸系統9a、高頻傳輸系統9b與寬頻傳輸系統9c。具體地，該4G系統復包括：帶通濾波器83a,83b、耦合器(coupler)86、平衡與不平衡轉換器(BALUN)87、天線88、功率放大器(Power Amplifier,PA)89。
再者，於第8A圖中，為了避免線路過於複雜，部分線路係簡略，例如，兩第一傳輸路徑91係互相電性連接、兩第二傳輸路徑92係互相電性連接、兩第三傳輸路徑93係互相電性連接、兩第四傳輸路徑94係互相電性連接。
綜上所述，本發明之雙工器與其線路結構及其製法，係藉由互感之設計與多層堆疊技術，以取代習知電性匹配 網絡，不僅能縮小半導體元件之體積，且能提升頻率選擇辨識力。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
2‧‧‧雙工器
20a‧‧‧第一濾波器
20b‧‧‧第二濾波器
200‧‧‧主電容
21-26‧‧‧第一至第六諧振電路
27‧‧‧第一信號埠
28a‧‧‧第二信號埠
28b‧‧‧第三信號埠
29‧‧‧接地埠
L1-L6‧‧‧第一至第六電感
C1-C6‧‧‧第一至第六電容

Claims (29)

  1. 一種雙工器之線路結構，係包括：第一線路層，係包含；主電容；第一至第六電容；第二電感，係並聯該第二電容，以與該第二電容構成第二諧振電路；及第一半部電感；以及第二線路層，係設於該第一線路層上，該第二線路層包含：第一電感，係並聯該第一電容，以與該第一電容構成第一諧振電路，且該第一電感與第二電感係互感；第三電感，係並聯該第三電容，以與該第三電容構成第三諧振電路，且該第三電感與第二電感係互感，該第一至第三諧振電路並構成第一濾波器；第四電感，係並聯該第四電容，以與該第四電容構成第四諧振電路，且該第四諧振電路係串聯該第一諧振電路；第二半部電感，係串聯該第一半部電感，以與該第一半部電感形成第五電感，該第五電感係並聯該第五電容，以與該第五電容構成第五諧振電路，且該第五電感與第四電感係互感； 第六電感，係並聯該第六電容，以與該第六電容構成第六諧振電路，且該第六諧振電路、主電容與該第五諧振電路係串聯，該第四至第六諧振電路並構成第二濾波器；第一信號埠，係電性連接該第一諧振電路；第二信號埠，係電性連接該第三諧振電路；及第三信號埠，係電性連接該第六諧振電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，其中，該第一電感與第三電感係互感。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，其中，該第二電感之尺寸大於該第一電感之尺寸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，其中，該第二電感之尺寸大於該第三電感之尺寸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，其中，該主電容係由兩電容串聯而成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之雙工器之線路結構，其中，該二串聯之電容之一者係串聯該第五諧振電路，而該另一電容係串聯該第六諧振電路。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，其中，該第一線路層中具有複數導電盲孔，以分別對應電性連接該第一電感與第一電容、該第三電感與第三電容、該第四電感與第四電容、該第一與第二半部電感、該第二半部電感與第五電容、及該第六電感與第 六電容。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，其中，該第一信號埠係為輸入埠，且該第二與第三信號埠係為輸出埠。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，其中，該第一信號埠係為輸出埠，且該第二與第三信號埠係為輸入埠。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，復包括接地埠，係連接該第三、第四及第五諧振電路。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之雙工器之線路結構，復包括基層，係承載該第一線路層，該基層具有主電容電極與第一至第六電容電極，且該主電容電極係對應該主電容，而該第一至第六電容電極對應該第一至第六電容。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之雙工器之線路結構，復包括複數導電通孔，係連通該基層與第一線路層，且該些導電通孔係分別對應電性連接該第一電容電極與第一電感、該第三電容電極與第三電感、該第四電容電極與第四電感、及該第五電容電極與第二半部電感。
  13. 一種雙工器，係包括：第一信號埠；第二信號埠；第三信號埠；第一濾波器，係包含： 第一諧振電路，係電性連接該第一信號埠，且該第一諧振電路具有並聯之第一電感與第一電容；第二諧振電路，係具有並聯之第二電感與第二電容，且該第一電感與第二電感係互感；及第三諧振電路，係電性連接該第二信號埠，且該第三諧振電路具有並聯之第三電感與第三電容，又該第三電感與第二電感係互感；以及第二濾波器，係包含：第四諧振電路，係串聯該第一諧振電路，且該第四諧振電路具有並聯之第四電感與第四電容；第五諧振電路，係具有並聯之第五電感與第五電容，且該第五電感與第四電感係互感；第六諧振電路，係電性連接該第三信號埠，且該第六諧振電路具有並聯之第六電感與第六電容；及主電容，係串聯於該第五與第六諧振電路之間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之雙工器，其中，該第一電感與第三電感係互感。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之雙工器，其中，該第五電感係由第一與第二半部電感串聯而成。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之雙工器，其中，該主電 容係由兩電容串聯而成。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之雙工器，其中，該二串聯之電容之一者係串聯該第五諧振電路，而該另一電容係串聯該第六諧振電路。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之雙工器，其中，該第一信號埠係為輸入埠，且該第二與第三信號埠係為輸出埠。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之雙工器，其中，該第一信號埠係為輸出埠，且該第二與第三信號埠係為輸入埠。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之雙工器，復包括接地埠，係連接該第三、第四及第五諧振電路。
  21. 一種無線通訊系統之射頻收發裝置，用以收發對應於第一中心頻率之第一頻帶訊號及對應於第二中心頻率之第二頻帶訊號，該射頻收發裝置包括：天線，用以收發該第一及第二頻帶訊號；第一處理單元，用以處理該第一頻帶訊號；第二處理單元，用以處理該第二頻帶訊號；以及申請專利範圍第13項所述之雙工器，其第一信號埠係電性連接該天線，且該第二信號埠係電性連接該第一處理單元，而該第三信號埠係電性連接該第二處理單元。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之射頻收發裝置，其中，該第一電感與第三電感係互感。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之射頻收發裝置，其中，該第五電感係由第一與第二半部電感串聯而成。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之射頻收發裝置，其中，該主電容係由兩電容串聯而成。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之射頻收發裝置，其中，該二串聯之電容之一者係串聯該第五諧振電路，而該另一電容係串聯該第六諧振電路。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之射頻收發裝置，其中，該第一信號埠係為輸入埠，且第二與第三信號埠係為輸出埠。
  27. 如申請專利範圍第21所述之射頻收發裝置，其中，該第一信號埠係為輸出埠，且第二與第三信號埠係為輸入埠。
  28. 如申請專利範圍第21項所述之射頻收發裝置，復包括接地埠，係連接該第三、第四及第五諧振電路。
  29. 如申請專利範圍第21項所述之射頻收發裝置，其中，該無線通訊系統係為無線網路存取(Access Point)裝置、無線路由器(Router)、無線網路卡、第三代無線通訊(3G)系統或***無線通訊(4G)系統。
TW102101933A 2013-01-18 2013-01-18 雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置 TWI531108B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102101933A TWI531108B (zh) 2013-01-18 2013-01-18 雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置
CN201310045642.9A CN103944602B (zh) 2013-01-18 2013-02-05 双工器与其线路结构及射频收发装置
US13/875,550 US9503043B2 (en) 2013-01-18 2013-05-02 Duplexer, circuit structure thereof and RF transceiver apparatus comprising the duplexer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102101933A TWI531108B (zh) 2013-01-18 2013-01-18 雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201431170A TW201431170A (zh) 2014-08-01
TWI531108B true TWI531108B (zh) 2016-04-21

Family

ID=51192116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102101933A TWI531108B (zh) 2013-01-18 2013-01-18 雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9503043B2 (zh)
CN (1) CN103944602B (zh)
TW (1) TWI531108B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104486907B (zh) * 2014-12-10 2017-08-11 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 高频ipd模块三维集成晶圆级封装结构及封装方法
JP6334439B2 (ja) * 2015-03-12 2018-05-30 日本電信電話株式会社 集積回路内信号伝播構造
CN106330126A (zh) * 2015-06-30 2017-01-11 展讯通信（上海）有限公司 抗静电的带通滤波集成电路
US10044338B2 (en) * 2015-10-15 2018-08-07 Lam Research Corporation Mutually induced filters
CN107359389B (zh) * 2016-05-10 2020-01-10 南京威翔科技有限公司 一种三工器
EP4218131A1 (en) 2020-09-28 2023-08-02 QuantalRF AG Differential amplifier including dual magnetically coupled feedback loops
CN112511126B (zh) * 2020-10-30 2022-03-15 诺思(天津)微***有限责任公司 多工器和改善多工器隔离度的方法以及通信设备
CN114865265B (zh) * 2022-06-14 2023-02-21 江南大学 宽频带低损耗定向耦合器及调频发射机***
US20240072766A1 (en) * 2022-08-31 2024-02-29 QuantalRF AG System and method for coupled resonator filtering
CN115603690B (zh) * 2022-11-15 2023-03-14 成都频岢微电子有限公司 基于ipd工艺的n77频段小型化滤波器
CN116667805A (zh) * 2023-07-21 2023-08-29 荣耀终端有限公司 谐振结构、射频***和电子设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3806813A (en) * 1972-06-26 1974-04-23 Gte Sylvania Inc Filter system for amplifier station for amplifying signals in separate frequency bands
FR2636780B1 (fr) * 1988-09-21 1991-02-15 Europ Agence Spatiale Antenne composite a diplexage a polarisation circulaire
JP3316713B2 (ja) * 1994-04-26 2002-08-19 株式会社村田製作所 アンテナ共用器
JP3402252B2 (ja) * 1998-12-22 2003-05-06 株式会社村田製作所 共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置
JP2001136045A (ja) * 1999-08-23 2001-05-18 Murata Mfg Co Ltd 積層型複合電子部品
US7015870B2 (en) * 2003-04-03 2006-03-21 Stmicroelectronics S.A. Integrated bi-band inductance and applications
US7606184B2 (en) * 2005-01-04 2009-10-20 Tdk Corporation Multiplexers employing bandpass-filter architectures
TWI420834B (zh) * 2006-07-03 2013-12-21 Hitachi Metals Ltd 分頻電路、高頻電路及高頻模組
JP2010161555A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Alps Electric Co Ltd 分波回路
EP2419962B1 (en) * 2009-04-13 2020-12-23 ViaSat, Inc. Half-duplex phased array antenna system
US8125299B2 (en) * 2009-07-10 2012-02-28 John Mezzalingua Associates, Inc. Filter circuit
US8626083B2 (en) * 2011-05-16 2014-01-07 Blackberry Limited Method and apparatus for tuning a communication device
US8854155B2 (en) * 2012-03-14 2014-10-07 Broadcom Corporation Adjustable duplexer system

Also Published As

Publication number Publication date
CN103944602B (zh) 2016-05-25
US9503043B2 (en) 2016-11-22
US20140204806A1 (en) 2014-07-24
TW201431170A (zh) 2014-08-01
CN103944602A (zh) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI531108B (zh) 雙工器與其線路結構暨射頻收發裝置
KR101721703B1 (ko) 반도체 소자 및 그 제조 방법
TWI545892B (zh) 半導體裝置和形成具有減少的電容性耦合和高ｃｍｒｒ的ｒｆ平衡－不平衡轉換器的方法
US7978031B2 (en) High frequency module provided with power amplifier
TWI463795B (zh) 具有改良式諧波抑制之平衡至不平衡轉換變壓器
US8735732B2 (en) Multilayer substrate
EP2096767B1 (en) Method and system for processing signals via diplexers embedded in an integrated circuit package
US7199679B2 (en) Baluns for multiple band operation
US20080204163A1 (en) Multi-Band Circuit
TWI528627B (zh) 多頻帶之平衡信號轉換器與其線路結構
JP2010093828A (ja) 液晶性ポリマー及び多層ポリマーベースの無線周波／無線マルチバンド用途の受動信号処理コンポーネント
US7795996B2 (en) Multilayered coplanar waveguide filter unit and method of manufacturing the same
US10097160B2 (en) Ladder-type filter, duplexer, and module
US9275923B2 (en) Band pass filter for 2.5D/3D integrated circuit applications
CN108631036B (zh) 单芯片正交3dB定向耦合器
WO2024016606A1 (zh) 一种半导体器件、通信设备及其制造方法
CN103138705A (zh) 一种带通滤波器
TWI552174B (zh) 線路結構
JP5612768B2 (ja) バランを備えるデュプレクサ
US20190363748A1 (en) Integrated Passive Device Transmission-Line Resonator
KR100700967B1 (ko) 이동 통신 단말기의 프런트 엔드 모듈
CN209282361U (zh) 片上二阶带通滤波器及射频无线通信设备
Fujii et al. Development of a wide-band compact diplexer using a redistribution layer for 5G application
CN220652310U (zh) 一种滤波器和电子装置
Zhang et al. A compact chip filter for 5G communication frontend based on Glass IPD technology