提昇帶通濾波器效能的電路設計

由於現實的通訊頻道是有限的，為了避免頻道資源的浪費，也為了減少通訊中的干擾，

現今在濾波器的設計上對於通帶外的訊號抑制效能要求日益嚴苛，為了滿足濾波器的規格 要求，在設計上通常會在特定頻率設計傳輸零點(Transmission Zero)，以加強濾波器對特定 頻率訊號的抑制能力，一般的傳輸零點設計是利用 LC 串/並聯的諧振器來實現，此種作法 原理就是當 LC 諧振時，可以得到短路(串聯諧振)或開路(並聯諧振)的特性，而無論是串聯 或是並聯諧振其諧振頻率( f )都為：

1 2 LC

f =

π (2-6) 如使用串聯諧振，當在諧振頻率時，其輸入阻抗等於零(短路)。如果在電路上並接一個串聯 諧振器，在其諧振頻率時，訊號會經串聯諧振器短路到地，所以可以在其諧振頻率上可以 得到一個傳輸零點；同理當串接一個並聯諧振器，在諧振頻率時，諧振器的輸入阻抗會趨

可以得到一個傳輸零點。

在電路中增加諧振器固然可以提昇濾波器的效能，但相對的濾波器所需的尺寸也會跟 著增加，最好的方式是可以不增加濾波器的尺寸，而且可以提昇濾波器的效能。如果可以 在傳統濾波器上加上一個元件，就可以產生一個以上的傳輸零點，那對於元件小型化及濾 波器效能的提昇都將有很大的幫助。在此將介紹二種簡單且可以增加傳輸零點的方法。圖 2. 5 的電路作為例子，在不變動原始電路設計的前提下，想要在電路的頻率響應中增加二 個傳輸零點，可以並接一個電容[12]，如圖 2. 7 所示，或串接一個電容(或電感)[13, 14]，如 圖 2. 8 所示，圖 2. 9 為這二個電路跟原始電路模擬結果的比較，虛線為原始濾波器的模擬 結果，標示有△的結果表示濾波器並接一個電容(圖 2. 7)後的電路模擬結果，標示有□的結 果表示濾波器串接一個電容(圖 2. 8)後的電路模擬結果，由圖 2. 9 可以看出，無論是並接(圖 2. 7)或是串接(圖 2. 8)電容的電路，在通帶內對於電路的頻率響應幾乎是沒有影響的，但在 通帶的二邊各可以增加一個傳輸零點，這二個傳輸零點的位置可以由額外加上去的電容來 決定。

圖 2.7 濾波器並接一個電容來產生零點

圖 2.8 濾波器串接一個電容來產生零點

圖 2-9 原始濾波器及加上電容後電路的頻率響應

在圖 2. 7 及圖 2. 8 的電路中，產生傳輸零點的原理是相似的，在此以並接電容電路(圖 2. 7)作為說明，圖 2.7 的電路可以拆成二個電路來看，一個是原始的濾波器電路，另一個是 額外加上的電容，其導納(Admittance)分別以 YL及 YU來表示。如圖 2.10 所示。直觀的來 說，當訊號由輸入埠饋入時，能量會被分成二個路，一路走原始電路，另一路走額外加上

去的這個電容，在 YL=YU時，輸入能量恰恰會被均分到這二條路徑，另外圖 2.11 為原始電 路與額外加上的電容的∠Y₂₁模結果，圖中虛線代表原始電路模結果，實線為電容的模擬結 果，由圖 2. 11 可以看出在通帶外這二個電路是異相位(Out-of-phase)的，所以當在通帶外通 過這二路的能量相同(Y_L=Y_U)，且為相位為異相位時，那在輸出埠這二路能量就會相互抵消

圖 2.11 帶通濾波器與電容之 Y∠ ₂₁

圖 2-12 傳輸零點位置與導納的關係 S21

在文檔中 使用低溫共燒陶瓷設計一非平衡至平衡帶通濾波器 (頁 22-27)