专利名称：发夹式带通滤波器及其相关降频器的制作方法
发夹式带通滤波器及其相关降频器方法
技术领域：
本发明是一种带通滤波器及其相关降频器，尤指一种可提升镜像频率拒斥效果 的带通滤波器及其相关降频器。背景技术：
在广播系统中，超外差接收机(Super Heterodyne Receiver)是一种最为广 泛使用的接收机架构，其可以简单的执行载波频率调谐(即选台)、滤波及信号放大。 在超外差接收机中，信号从天线接收经过放大、射频滤波、降至中频、经一至多个中 频放大及滤波，最后降至基频作信号解调处理。其中，由射频降至中频的过程中，往 往会受到镜像频率(Image Frequency)干扰的影响，导致后续信号处理发生问题。请参考图l，图1为现有用于一超外差接收机的一降频器10的示意图。降频器 IO包含有低噪声放大器100、 102、 一接收端103、 一镜像消除滤波器(ImageReject Filter) 104、 一混频器106、 一本地振荡器(Local Oscillator) 108、 一中频低通 滤波器110及一中频放大器112。降频器10的运作方式系本领域具通常知识者所熟 知，以下仅简述之。射频信号V肌由天线接收后进入降频器IO，经两级低噪声放大器 100、 102放大后成为射频信号VBF2;接着，镜像消除滤波器104经由接收端103接收 射频信号V^，并滤除镜像频率信号，以产生射频滤波信号VFRF，再经混频器106降 频至中频频段，并由中频低通滤波器110滤波和中频放大器112放大后输出中频信号 V1F。其中，镜像消除滤波器104系用来消除镜像频率千扰。镜像频率产生的原因在于 两输入频率I fw±fIF I ，都会在混频器106输出产生频率fIF;其中，频率f^为本地 振荡器108的振荡信号频率，而频率fw为中频信号Vw的频率。因此，在超外差接收 机中，频谱上对称于本地振荡信号两侧的信号经过混频器106时，会进入到相同的频 带中，形成一种干扰信号，降低了信噪比(Signal to Interference Ratio, C/I Ratio), 而污染欲接收的信号，以致影响超外差接收机的接收效果。面对镜像频率干扰的问题， 最常用的方法是在混频器106前加一个带通滤波器，即镜像消除滤波器104，用以先 把干扰信号滤除再进入混频器106中，以将干扰降至最低。为了衡量降频器IO的效能，有一项重要规格为镜像频率拒斥比(Image Frequency Rejection Ratio)，定义为接收频率与镜像频率的增益差，例如，在卫 星降频器中， 一般规格为40dB。而镜像消除滤波器104在接收频率与镜像频率的介 入损耗(Insertion Loss)差距，则是决定降频器10的镜像频率拒斥比的最重要参 数。在现有技术中，镜像消除滤波器104的实现方式有许多种，例如发夹式带通滤 波器(Hairpin Band Pass Filter)或者平行耦合线滤波器(parallel-co叩led line filter)等。请参考图2，图2为现有一发夹式带通滤波器20的示意图。发夹式带 通滤波器20系为横向对称式(transverse symmetry)架构，其包含有微带线(Micro-strip Line)连接器I0_a、 10—b及共振器RSN_1 RSN—n。微带线端10—a、 10—b连接于前、后级电路，用以接收及输出信号。共振器RSN—1 RSN一n的每一共振 器的总长大约为欲接收的信号波长的一半，共振器RSN_1 RSN—n的个数n代表发夹 式带通滤波器20的阶数(Order)，设计者可根据不同需求设计n的大小。例如，图 3为n = 5时发夹式带通滤波器20的频率响应示意图。在图3中，曲线al、 bl、 cl 分别对应于散射参数Sll、 S21、 S22,相关定义系业界所熟知，在此不赘述，如《Microelectronic Circuits》2004年第五版，作者为Adel S. Sedra及Kenneth C. Smith;《Feedback Control of Dynamic Systems)) 1994年第三版，作者为Gene F. Franklin、J. David Powell及Abbas Emami-Naeini;《Nonlinear Microwave Circuit》 1998年，作者为St印henA. Maas。由图3可知，欲接收最低频率18. 3GHz的介入损 耗为5dB,而镜像频率频段17.3~17.8GHz的最小介入损耗为40.3dB，所以镜像频率 拒斥比仅为40. 3 - 5 = 35. 3dB。一般而言，发夹式带通滤波器20的阶数越高，即n越大，则对镜像频率拒斥效 果愈好，但其所占用的电路板面积亦较大，成本亦随的增加；反之，若要减小外观尺 寸而限制发夹式带通滤波器20的阶数大小，则可能会有镜像频率拒斥不足现象，影 响信号接收品质。
发明内容因此，本发明的主要目的即在于提供一种带通滤波器及其相关降频器。本发明揭露一种带通滤波器，包含有一第一微带线端，用来接收一射频信号；一第二微带线端，用来输出一射频滤波信号，该第二微带线端中形成有至少一共振腔，用来提升对应于该射频滤波信号的镜像频率的拒斥效果；以及多个共振器，排列于该第一微带线端与该第二微带线端之间，用来对该射频信号进行带通滤波处理，以产生 该射频滤波信号。本发明另揭露一种可提升镜像频率的拒斥效果的降频器，包含有一接收端，用 来接收一射频信号； 一混频器，用来根据一本地振荡信号，将一射频滤波信号的频率 降至一预设频率，以输出一中频信号； 一带通滤波器，耦接于该接收端与该混频器之 间，其包含有一第一微带线端，耦接于该接收端，用来接收该射频信号； 一第二微带 线端，耦接于该混频器，用来输出该射频滤波信号，该第二微带线端中形成有至少一 共振腔，用来提升对应于该射频滤波信号的镜像频率的拒斥效果；以及多个共振器， 排列于该第一微带线端与该第二微带线端之间，用来对该射频信号进行带通滤波处 理，以产生该射频滤波信号。
图1为现有用于一超外差接收机的一降频器的示意图。 图2为现有一发夹式带通滤波器的示意图。 图3图2的发夹式带通滤波器为五阶时的频率响应示意图。 图4为本发明实施例一发夹式带通滤波器的示意图。图5图4的发夹式带通滤波器为五阶且包含两个共振腔时的频率响应示意图。
具体实施方式请参考图4，图4为本发明实施例一发夹式带通滤波器40的示意图。发夹式带 通滤波器40较佳地系适用于图l所示的降频器10中，用以实现镜像消除滤波器104， 其包含有一第一微带线端400、 一第二微带线端402及共振器IRSN—1 IRSN—n。第一 微带线端400及第二微带线端402用以连接前、后级电路，即图1中的低噪声放大器 102 (经接收端103)及混频器106，以接收射频信号V^及产生射频率波信号VFRF。 共振器IRSN—1 IRSN—n则排列于第一微带线端400与第二微带线端402之间，每一 共振器为U型且总长度约等于射频滤波信号VF^的波长的二分之一。此外，在第二微 带线端402中，形成有共振腔RSLT—1 RSLT一m,用以提升对应于射频率波信号VFRF 的镜像频率的拒斥效果。比较图4与图2可知，发夹式带通滤波器40的架构与发夹式带通滤波器20的 架构相似，不同的处在于，第二微带线端402中形成有共振腔RSLT—1 RSLT一m。简 单来说，本发明系于第二微带线端402中形成共振腔RSLT—1 RSLT一m，以对波长为每一共振腔总长两倍的信号产生拒斥效果，亦即每一共振腔的总长约为射频率波信号 VF^的波长的二分之一。如此一来，不需增加共振器IRSN—1 IRSN一n的个数即可提升镜像频率拒斥效果。在图4中，共振腔RSLTj RSLT—m皆为U型，且每一共振腔的总长度约等于射 频率波信号V^的波长的二分之一，以对射频率波信号VF^频率的附近形成拒斥效应。 当然，在电路设计上，本领域具通常知识者亦可以适当选择共振腔RSLT—l RSLT_m 的长度、槽间隔、槽宽、个数、间隔等，来调整在镜像频率拒斥效果，以达到规格要 求。举例来说，图5为n = 5、 m = 2时，发夹式带通滤波器40的频率响应示意图。 在图5中，曲线a2、 b2、 c2分别对应于散射参数S11、 S21、 S22，相关定义系业界 所熟知，在此不赘述。由图5可知，欲接收最低频率18. 3GHz的介入损耗为5.9dB， 而镜像频率频段17. 3~17. 8GHz的最小介入损耗为52. 4dB，所以镜像频率拒斥比为 42.4 - 5.9 = 46. 5dB，较现有技术(参考图3)提高了 lldB，因而可在不增加电路 面积下，达到规格要求。特别注意的是，图4所示仅为发夹式带通滤波器40的示意图，本领域具通常知 识者当可据以做不同的修饰而不限于此。例如，除了在第二微带线端402形成共振腔 RSLT—1 RSLT一m外，也可在第一微带线端400形成共振腔。另外，形成共振腔RSLT—1 RSLT—m的方式亦不限于特定制程，例如，可以透过蚀刻方式形成于第二微带线端402 中。除此的外，以发夹式带通滤波器40取代图1中的镜像消除滤波器104，可提升 降频器IO的镜像频率拒斥效果，相关连结方式应为本领域具通常知识者参考前述说 明可完成，在此不赘述。又，本发明在此虽以发夹式带通滤波器40取代图1中的镜 像消除滤波器104，然而并不代表本发明仅局限于发夹式带通滤波器的应用，熟知此 技术技艺者，当可以得知本发明亦可以适用于其它带通滤波器，例如平行耦合线滤波 器即是，其改良方式同图4所示的发夹式带通滤波器40。综上所述，本发明系于微带线中形成至少一共振腔，用以提升镜像频率频段的 介入损耗，从而增加镜像频率的拒斥效果。换句话说，本发明不需增加共振器的个数 即可提升镜像频率拒斥效果，除了可维持电路面积外，亦可有效提升信号接收品质。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化 与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种带通滤波器，包含有一第一微带线端，用来接收一射频信号；一第二微带线端，用来输出一射频滤波信号，该第二微带线端中形成有至少一共振腔，用来提升对应于该射频滤波信号的镜像频率的拒斥效果；以及多个共振器，排列于该第一微带线端与该第二微带线端之间，用来对该射频信号进行带通滤波处理，以产生该射频滤波信号。
2. 根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，该至少一共振腔的每一共 振腔为U型。
3. 根据权利要求l所述的带通滤波器，其特征在于，该至少一共振腔的每一共 振腔的总长度约等于该射频滤波信号的波长的二分之一。
4. 根据权利要求l所述的带通滤波器，其特征在于，该至少一共振腔系以蚀刻 方式形成于该第二微带线端中。
5. 根据权利要求l所述的带通滤波器，其特征在于，该多个共振器的每一共振 器为U型。
6. 根据权利要求l所述的带通滤波器，其特征在于，该多个共振器的每一共振 器的总长度约等于该射频滤波信号的波长的二分之一。
7. 根据权利要求l所述的带通滤波器，其特征在于，该带通滤波器为一发夹式 带通滤波器。
8. 根据权利要求l所述的带通滤波器，其特征在于，该带通滤波器为一平行耦 合线滤波器。
9. 一种可提升镜像频率的拒斥效果的降频器，包含有-一接收端，用来接收一射频信号；一混频器，用来根据一本地振荡信号，将一射频滤波信号的频率降至一预设频 率，以输出一中频信号；一带通滤波器，耦接于该接收端与该混频器之间，其包含有 一第一微带线端，耦接于该接收端，用来接收该射频信号；一第二微带线端，耦接于该混频器，用来输出该射频滤波信号，该第二微带线 端中形成有至少一共振腔，用来提升对应于该射频滤波信号的镜像频率的拒斥效果； 以及多个共振器，排列于该第一微带线端与该第二微带线端之间，用来对该射频信 号进行带通滤波处理，以产生该射频滤波信号。
10. 根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，该至少一共振腔的每一共振 腔为U型。
11. 根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，该至少一共振腔的每一共振 腔的总长度约等于该射频滤波信号的波长的二分之一。
12. 根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，该至少一共振腔以蚀刻方式 形成于该第二微带线端中。
13. 根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，该多个共振器的每一共振器 为U型。
14. 根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，该多个共振器的每一共振器 的总长度约等于该射频滤波信号的波长的二分之一。
15. 根据权利要求9所述的降频器，其用于一超外差接收机。
16.根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，该带通滤波器为一发夹式带 通滤波器。
17. 根据权利要求9所述的降频器，其特征在于，该带通滤波器为一平行耦合 线滤波器。
全文摘要
一种带通滤波器包含有一第一微带线端，用来接收一射频信号；一第二微带线端，用来输出一射频滤波信号，该第二微带线端中形成有至少一共振腔，用来提升对应于该射频滤波信号的镜像频率的拒斥效果；以及多个共振器，排列于该第一微带线端与该第二微带线端之间，用来对该射频信号进行带通滤波处理，以产生该射频滤波信号。
文档编号H01P1/212GK101656342SQ20081021365
公开日2010年2月24日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年8月19日
发明者蔡卓叡, 陈宗志 申请人:启碁科技股份有限公司