[发明专利]自匹配的带通滤波器及其相关降频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带通滤波器及其相关降频器，尤其涉及一种自匹配的带通滤波器及其相关降频器。

背景技术

卫星通信系统具有宽频及大覆盖范围的特性，广泛地应用于探测、军事、电信网络、数据及移动通信等领域。对于卫星通信系统的地面用户而言，必须具备天线、卫星降频器(Low-noise Block Down-converter，LNB)及解调器，才能接收卫星信号。卫星信号由天线接收后，经卫星降频器降频为中频信号，最后通过解调器解调产生播放信号，输出至用户装置，如电视。

请参考图1，图1为公知的一卫星降频器10的功能方框图。卫星降频器10包含有一低噪声放大器100、一带通滤波器(Band-pass Filter)102、一匹配(Matching)电路104、一混频器(Mixer)106及一本地振荡器(Local Oscillator)108。射频信号V_RF由天线接收后进入卫星降频器10，经低噪声放大器100放大后，由带通滤波器102滤除射频信号中的镜像频率(Image Frequency)信号以产生滤波信号VF_RF，再经混频器106降频至中频频段，输出中频信号V_IF。带通滤波器102为一微带(Microstrip)带通滤波器，其实现方式主要有以下几种：发夹式(Hairpin)带通滤波器、末端耦合(End-coupled)带通滤波器及平行耦合(Parallel-coupled)带通滤波器，依序简示于图2A至图2C。

请参考图2A，图2A为公知的一发夹式带通滤波器20的示意图。发夹式带通滤波器20包含有一输入端口PI_A、一输出端口PO_A及共振器(Resonator)RN_{A_1}～RN_{A_n}。输入端口PI_A及输出端口PO_A分别连接于前级及后级电路，用以接收及输出信号。共振器RN_{A_1}～RN_{A_n}的每一共振器的线宽W相同，每一共振器的总线长约为接收信号的波长λ的二分之一。图2B为公知的一末端耦合带通滤波器22的示意图。末端耦合带通滤波器22包含有一输入端口PI_B、一输出端口PO_B及共振器RN_{B_1}～RN_{B_n}。共振器RN_{B_1}～RN_{B_n}为相互平行且线宽W相同的导线，每一共振器的线长L为λ/2。图2C为公知的一平行耦合带通滤波器24的示意图。平行耦合带通滤波器24包含有一输入端口PI_C、一输出端口PO_C及共振器RN_{C_1}～RN_{C_n}。共振器RN_{C_1}～RN_{C_n}为相互平行且线宽W相同的导线，每一共振器的线长L为λ/2，并且每一共振器与相邻的共振器跨接的导线长度为λ/4。上述各种带通滤波器的共振器的数量与滤波性能有关。

为配合量测仪器的同轴电缆的特性，带通滤波器102通常设计为输入阻抗对输出阻抗等于50Ω∶50Ω。另一方面，混频器106由场效应晶体管(Field Effect Transistor)或双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor)等有源元件所构成，其输入阻抗与带通滤波器102的输出阻抗不同，通常较低。匹配电路104即用来控制带通滤波器102与混频器106之间的阻抗匹配，以降低射频信号在传输过程中的损耗。

以公知技术而言，带通滤波器的输出及输入阻抗在设计时，不会特别考虑其后级电路组件为何。因此，不论在卫星降频器10或其他降频器中，带通滤波器的输出端口必须先连结至匹配电路，与后级电路进行阻抗匹配。然而，在匹配电路存在的情形下，传输线效应无法降至最低，由带通滤波器输出至混频器的射频信号的损耗因而无法更有效地改善。

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，该带通滤波器自身的输出阻抗可与后级电路的输入阻抗匹配。