CN102447150A - 多频带通滤波器 - Google Patents

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黄威翔
叶洧豪
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Universal Scientific Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种多频带通滤波器，其包括一第一共振器与一第二共振器。其中，第一共振器提供一第一频率通带与一第二频率通带。第二共振器以电磁方式耦合于第一共振器的另一端，以提供一第三频率通带与一第四频率通带，其中第三频率通带、第四频率通带分别与第一频率通带、第二频率通带迭合。本发明前述各实施例的多频带通微波滤波器不需要串接一低通微波滤波器仍可有效解决倍频问题，实现双频带的目标，进而大幅减少微波滤波器所占用的面积。

Description

多频带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种多频带通滤波器，特别是涉及一种双频带通滤波器。
背景技术
使用微带线(micro-strip line)所制作的微波滤波器(microwave filter)通常会遇到倍频效应(frequency doubling effect)的问题，所以当设计出一带通微波滤波器(Bandpass microwave filter)时，总是需要再串接一低通微波滤波器(low pass microwave filter)以消除倍频的问题。
然而，利用低通微波滤波器消除倍频的方式，将会导致整个微带线路非常复杂且占用的面积非常庞大。另外，在单频带通微波滤波器(SingleBand-pass Filter)无法满足使用需求，从而产生了对双频带通微波滤波器(Dual Band-pass Filter)的需求的情况下，如果仍是利用低通微波滤波器来消除倍频的问题，则将会导致整个微带线路更为复杂，且占用的面积更为庞大。
由于在对双频带通微波滤波器进行电磁波干扰测试时，发射讯号主频的二倍、三倍及四倍频的谐波最难达到标准。因此，如何在不大幅增加产品制造成本及体积的前提下，设计制造出符合相关法规的双频带通微波滤波器，便成为了各设计及制造厂商亟待克服和解决的一重要课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的双频带通微波滤波器微带线路复杂、占用面积庞大的缺陷，提供一种多频带通微波滤波器，其利用多个微带线所构成的共振器，使其两两之间倍频错开，并且使所欲设计的二个频带迭合在一起，以有效消除倍频问题，并实现双频带的目标。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种多频带通滤波器，其特点在于，其包括：一第一共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，以及提供一第一频率通带与一第二频率通带；一第二共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，该第二共振器以电磁方式耦合于该第一共振器，该第二共振器提供一第三频率通带与一第四频率通带，其中该第三频率通带与该第一频率通带迭合，该第四频率通带与该第二频率通带迭合；及一第三共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，且与该第一共振器反向对称设置，该第三共振器以电磁方式耦合于该第二共振器，以及提供该第一频率通带与该第二频率通带。
较佳地，该第一共振器与该第三共振器各包括一第一特性阻抗的微带线，且该第一特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第二特性阻抗的微带线。
较佳地，该第二共振器包括一第三特性阻抗的微带线，该第三特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第四特性阻抗的微带线。
较佳地，该第一共振器的第二特性阻抗的微带线与第三共振器的第二特性阻抗的微带线分别电磁耦合于该第二共振器的第四特性阻抗的微带线。
较佳地，该第一特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第二特性阻抗的微带线，该第四特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第三特性阻抗的微带线。
本发明的另一技术方案为：一种多频带通滤波器，其特点在于，其包括：一第一共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，以及提供一第一频率通带与一第二频率通带；及一第二共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，该第二共振器以电磁方式耦合于该第一共振器，该第二共振器提供一第三频率通带与一第四频率通带，其中该第三频率通带与该第一频率通带迭合，该第四频率通带与该第二频率通带迭合。
较佳地，该第一共振器包括一第一特性阻抗的微带线，且该第一特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第二特性阻抗的微带线。
较佳地，该第二共振器包括一第三特性阻抗的微带线，该第三特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第四特性阻抗的微带线。
较佳地，该第一共振器的第二特性阻抗的微带线电磁耦合于该第二共振器的第四特性阻抗的微带线。
较佳地，该第一特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第二特性阻抗的微带线，该第四特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第三特性阻抗的微带线。
本发明的积极进步效果在于：本发明前述各实施例的多频带通微波滤波器利用多个步阶阻抗共振器电磁耦合连接，且两两之间倍频错开，使微波倍频讯号即使通过第一个共振器，但是在第二个共振器或第三个共振器便会被阻挡，而所欲设计的两个频带则使其迭合在一起。由此，本发明前述各实施例的多频带通微波滤波器不需要串接一低通微波滤波器仍可有效解决倍频问题，实现双频带的目标，进而大幅减少微波滤波器所占用的面积。
附图说明
图1为本发明的第一共振器结构示意图；
图2为本发明的第一共振器频率响应示意图；
图3为本发明的第二共振器结构示意图；
图4为本发明的第二共振器频率响应示意图；
图5为本发明第一实施例的多频带通微波滤波器结构示意图；
图6为本发明第一实施例的多频带通微波滤波器的频率响应示意图；
图7为本发明第二实施例的多频带通微波滤波器结构示意图；
图8为本发明第二实施例的多频带通微波滤波器的一频率响应示意图；
图9为本发明第二实施例的多频带通微波滤波器的另一频率响应示意图；及
图10为本发明第二实施例的另一多频带通微波滤波器结构示意图。
主要附图标记说明：
第一共振器1
第一特性阻抗的微带线10、10’
第二特性阻抗的微带线12、12’
射频信号输入端口IN
射频信号输出端口OUT
第二共振器4
第三特性阻抗的微带线40
第四特性阻抗的微带线42
多频带通微波滤波器5
多频带通微波滤波器6
第三共振器1’
多频带通微波滤波器6’
具体实施方式
参考图1，图1为本发明的第一共振器结构示意图。第一共振器1由一第一特性阻抗的微带线10与两个第二特性阻抗的微带线12电性连接所组成，其中，第一特性阻抗的微带线10与一第二特性阻抗的微带线12两者之间的微带线宽度设计为相异的特性阻抗，以提供一第一频率通带与一第二频率通带。在本实施例中，第一特性阻抗的微带线10的阻抗值小于第二特性阻抗的微带线12。另外，第一共振器1的第一特性阻抗的微带线10的一端电性连接一个第二特性阻抗的微带线12，另一端则电性连接另一个第二特性阻抗的微带线12。其中，第一共振器1可以为一种步阶阻抗共振器(steppedimpedance resonator)或其它能够提供第一频率通带与第二频率通带的共振器。
仍然参考图1。第一共振器1可以通过一射频信号输入端口IN与一射频信号输出端口OUT进行频率响应的测试。从图2可以得知，第一共振器1的频率响应在2.4GHz附近产生第一频率通带(pass band)P1，并且，在5.7GHz附近产生第二频率通带(pass band)P2。
参考图3，图3为本发明的第二共振器结构示意图。第二共振器4由一第三特性阻抗的微带线40与两个第四特性阻抗的微带线42电性连接所组成，其中，两个第四特性阻抗的微带线42分别电性连接于第三特性阻抗的微带线40的两端，并且反向对称设置。其中，第三特性阻抗的微带线40与第四特性阻抗的微带线42两者之间的微带线宽度设计为相异的特性阻抗，以提供一第三频率通带与一第四频率通带。在本实施例中，第四特性阻抗的微带线42的阻抗值小于第三特性阻抗的微带线40。其中，第二共振器4可以为一种步阶阻抗共振器(stepped impedance resonator)或其它能够提供第三频率通带与第四频率通带的共振器。
仍然参考图3。第二共振器4可以通过一射频信号输入端口IN与一射频信号输出端口OUT进行频率响应的测试。从图4可以得知，第二共振器4的频率响应在2.4GHz附近产生第三频率通带(pass band)P3，并且，在5.7GHz附近产生第四频率通带(pass band)P4。
配合图1与图3，参考图5。图5为本发明第一实施例的多频带通微波滤波器结构示意图。多频带通微波滤波器5包括第一共振器1与一第二共振器4，其中，第一共振器1的第二特性阻抗的微带线12以电磁方式耦合于第二共振器4的第四特性阻抗的微带线42。
配合图5，参考图6，图6为本发明第一实施例的多频带通微波滤波器的频率响应示意图。从图6可以得知，多频带通微波滤波器5的第一共振器1与第二共振器4在频率响应时，第一共振器1在2.4GHz附近产生的第一频率通带(pass band)P1会与第二共振器4产生的第三频率通带(pass band)P3迭合(congruency)。并且，第一共振器1在5.7GHz附近产生的第二频率通带(pass band)P2则会与第二共振器4产生的第四频率通带(pass band)P4迭合(congruency)。
由此，多频带通微波滤波器5的第一共振器1与第二共振器4在频率响应时所产生的其他倍频，将会相互错开而没有迭合。因此，利用电磁方式耦合连接第一共振器1与第二共振器4所构成的多频带通微波滤波器5便可以有效解决倍频问题，实现双频带的目标，并且可以大幅减少微波滤波器所占用的面积。
请配合图5，参考图7。图7为本发明第二实施例的多频带通微波滤波器结构示意图。相较于第一实施例的多频带通微波滤波器5，本发明第二实施例的多频带通微波滤波器6还包括一第三共振器1’，其中，第三共振器1’的组成结构与第一共振器1的组成结构相同，并且，具有相同的物理特性，第三共振器1’具有第一特性阻抗的微带线10’与第二特性阻抗的微带线12’。
在本第二实施例中，第三共振器1’的组成结构反向对称于第一共振器1的组成结构。第三共振器1’的第一特性阻抗的微带线10’电性连接于两个第二特性阻抗的微带线12’，且第三共振器1’的第二特性阻抗的微带线12’与第一共振器1的第二特性阻抗的微带线12分别设置于第二共振器4的两端，且分别以电磁方式耦合于第二共振器4的第四特性阻抗的微带线42。
另外，第一共振器1的第二特性阻抗的微带线12与第三共振器1’的第二特性阻抗的微带线12’可以设计为一直线状微带线或一弯折状微带线。当第二特性阻抗的微带线12、12’设计为弯折状微带线时，可减少多频带通微波滤波器6’的占用面积，达到微小化的目的，如图10所示。
请配合图7，参考图8。图8为本发明第二实施例的多频带通微波滤波器的频率响应示意图。从图8可以得知，多频带通微波滤波器6在频率响应时，在2.4GHz附近产生一频率通带(pass band)，并且，在5.7GHz附近产生另一频率通带(pass band)。同时，在两个频率通带之间并没有其它倍频的通带。由此，多频带通微波滤波器6能够有效地抑制其它倍频，以解决倍频所衍生的问题，实现双频带的目标，并且可以大幅减少微波滤波器所占用的面积。
请配合图7，参考图9。图9为本发明第二实施例的多频带通微波滤波器的另一频率响应示意图。从图9可以得知，多频带通微波滤波器6在频率响应时，在0～15GHz的频率范围内只存在所设计出的双频带(2.4GHz与5.7GHz)，并不会出现其它倍频的通带，进而有效提高了使用的带宽。
综上所述，本发明前述各实施例的多频带通微波滤波器，利用多个步阶阻抗共振器电磁耦合连接，且两两之间倍频错开，使微波倍频讯号即使通过第一个共振器，但是在第二个步阶阻抗共振器或第三个步阶阻抗共振器便会被阻挡，而所欲设计的两个频带则使其迭合在一起。因此，本发明前述各实施例的多频带通微波滤波器不需要串接一低通微波滤波器仍可有效解决倍频问题，实现双频带的目标，进而大幅减少微波滤波器所占用的面积。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多频带通滤波器，其特征在于，其包括：
一第一共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，以及提供一第一频率通带与一第二频率通带；
一第二共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，该第二共振器以电磁方式耦合于该第一共振器，该第二共振器提供一第三频率通带与一第四频率通带，其中该第三频率通带与该第一频率通带迭合，该第四频率通带与该第二频率通带迭合；及
一第三共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，且与该第一共振器反向对称设置，该第三共振器以电磁方式耦合于该第二共振器，以及提供该第一频率通带与该第二频率通带。
2.如权利要求1所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第一共振器与该第三共振器各包括一第一特性阻抗的微带线，且该第一特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第二特性阻抗的微带线。
3.如权利要求2所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第二共振器包括一第三特性阻抗的微带线，该第三特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第四特性阻抗的微带线。
4.如权利要求3所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第一共振器的第二特性阻抗的微带线与第三共振器的第二特性阻抗的微带线分别电磁耦合于该第二共振器的第四特性阻抗的微带线。
5.如权利要求4所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第一特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第二特性阻抗的微带线，该第四特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第三特性阻抗的微带线。
6.一种多频带通滤波器，其特征在于，其包括：
一第一共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，以及提供一第一频率通带与一第二频率通带；及
一第二共振器，具有两相异特性阻抗的微带线，该第二共振器以电磁方式耦合于该第一共振器，该第二共振器提供一第三频率通带与一第四频率通带，其中该第三频率通带与该第一频率通带迭合，该第四频率通带与该第二频率通带迭合。
7.如权利要求6所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第一共振器包括一第一特性阻抗的微带线，且该第一特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第二特性阻抗的微带线。
8.如权利要求7所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第二共振器包括一第三特性阻抗的微带线，该第三特性阻抗的微带线的两端分别电性连接一第四特性阻抗的微带线。
9.如权利要求8所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第一共振器的第二特性阻抗的微带线电磁耦合于该第二共振器的第四特性阻抗的微带线。
10.如权利要求9所述的多频带通滤波器，其特征在于，该第一特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第二特性阻抗的微带线，该第四特性阻抗的微带线的阻抗值小于该第三特性阻抗的微带线。
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