抑制多重高階諧波之高品質平面微帶濾波器設計與合成

Abstract

在近卅年的無線通訊的射頻前端電路系統中，最常使用到的濾波器就是平行耦合微 帶線濾波器，原因是電路合成容易、重複性高、可靠度也佳、可以實現頻寬的範圍也相 當大。但是，由於這種濾波器利用 distributed 元件實現，再加上耦合級的奇偶模傳播速 度不同，所以在設計頻率的整數倍頻，都會有寄生響應。這些響應嚴重影響濾波器在上 截止帶應有的衰減率，也造成通帶頻率響應不對稱。 本計畫提出消除多高階寄生響應的方法，以大幅提高濾波器的品質。所使用的結構 為（1）平行耦合直線型共振器，（2）鋸齒狀共振器。一個微帶線耦合級在接近二倍頻 處，具有一個傳輸零點，此零點可以藉由改變耦合線的長度加以調整。透過過度耦合的 末端耦合級，該零點可以是用來抑制微帶線耦合濾波器中在兩倍頻處不想要的寄生響 應。本計畫進一步將過度耦合觀念延伸濾波器的中間各耦合級，則亦可抑制濾波器的三 倍與四倍頻寄生響應，使得高頻帶的抑制頻寬大幅度的延伸到五倍頻處，且通帶的響應 維持與傳統方法設計之濾波器一樣。 我們已經在一篇 MWCL 中證明，鋸齒耦合微帶線的，可以有效的消除濾波器二倍 頻處的假響應，利用與上述「過度耦合」的觀念，也可以消除三倍頻，根據我們的經驗， 四倍頻的假響應，也可因消除二倍頻響應的鋸齒狀設計也同時消除，所以，濾波器的上 截止頻帶很容易就可以到達 5 倍頻。量測結果與模擬結果已經具有很好的吻合，也證 實了此設計概念。