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單頻帶通濾波器製作於氧化鋁基板 蘇育正,陳豪毅,辜正一,,鄭環宜 南台科技大學 台南縣永康市南台街1號webmail.stut.edu.tw 摘要 現今通訊技術的快速發展，多頻段的應用已成目前發展趨勢，射頻前端電路、帶通濾波器更是其中關鍵性元件，良好的濾波器使得通訊電路中各級元件的傳輸訊號不受雜訊的干擾及影響。現代諸多的電子產品重視輕薄短小的特性，為了達到這些功能，我們將在高介電常數及高品質因素的氧化鋁基板製作雙頻帶通濾波器，利用其高介電常數來減少濾波器之體積以及高品質因素來改善濾波器之特性。 前言 近年來，行動通訊技術的快速發展，對於通訊系統末端射頻電路，濾波器佔著極重要的地位，隨著通訊產業的蓬勃發展，在通訊元件上研製有很大的商機，微波通訊產業也相對的蓬勃發展，所以在高頻電路設計上重要性也不容忽視，在如何改善各頻帶之間訊號的互相干擾以及通訊品質上，就更需要具有高選擇性和低插入損耗性。 設計程序 在設計濾波器時首先要考慮到的是基板介電常數之大小、基板之厚度及所預設之中心頻率範圍，並以此三參數推算出微帶線之長和寬，讓輸出輸入端符合50 Ω阻抗匹配。然後利用電磁模擬軟體(HFSS)設計濾 波器，再將所模擬之結果結構圖以AutoCAD繪製並且去製作網版，再使用銀鈀膠及網印機將我們的結構圖網印在氧化鋁基板上，而後放置於高溫爐中以800oC/30min烘烤，最後將SMA接頭焊接於輸出輸入端並使用網路分析儀(HP 8720)量測濾波器特性。濾波器之製作流程圖如(圖一)所示。 圖一 利用雙對稱緊緻U型共振腔的電路設計中，產生出交錯式的耦合效應，可在通帶左右兩側產生出一對傳輸零點，而傳輸零點 使得截止頻帶外側附近的雜訊，得以有效地被衰減、消除，並有效地提升電路本身的選擇度。 調整微帶線不同的粗細之長度比原理，參考[7]，來設計此專題所設定的單頻段，如圖1所示。此種結構特色在於使用耦合線結合對稱均勻緊緻U型微帶線共振器，更利用此方法來縮減元件之體積。 圖二 耦合線結合對稱均勻緊緻微帶線示意圖 此結構主要特色是使用兩個緊緻的U型共振腔並加上上下耦合線，讓其內部2個緊緻的U型共振腔在低頻獲得良好的響應，也希望達成單頻帶通濾波器。 模擬與量測資料 以結構(圖二)做模擬，調整頻帶範圍及饋入線長度和寬度比，使模擬頻率落於2.4 GHz。調整共振腔寬度來提升穿透量，並且 使損耗變小。 模擬 實際量測 中心頻(GHz) 2.4 2.43 頻寬百分比 11% 6% 截止頻帶(dB) -20 -10 其共振頻率各落於2.4(GHz)上；另外，截止頻帶要低於-20(dB)以下，且能把單頻段之帶通部份拉至-3(dB)以上。 結論 在製作過程中，我們也發現不只模擬時候最耗時間，在製作與模擬結構一樣大小板子及印刷網板還有燒烤板子等等步驟，都相當花費時間，其中在製作大小一樣板子時，因怕大小不一樣結果會差很多，所以花更多的時間去磨板子，且在印刷網版時候也要注意操作部份，不然也會影響實測結果。 表一實做結果中心頻落在2.43GHz符合WLAN IEEE802.11a(2400~2484 MHz)之操作頻段。 致謝 在此感謝我們的指導教授鄭建民老師，在我們專題期間，給予諸多寶貴的意見及協助，適時提點與指導，使得我們可以順利完成這次的專題。再來謝謝諸位碩研學長、學姐，因為你們在旁的叮嚀與照顧，讓我們做起事情來更得心應手。 參考文獻 D. M. Pozar, “Microwave Enginnering,” 2nd ed., New York : John Wiley, 1998. E. G.. Cristal and S. Frankel, “Hairpin-line and hybrid hairpin-line/half-wave parallel-coupled-line filters,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 20, no. 11, 1972, pp.719-728. M. Sagawa, K. Takahashi, and Makimoto, M, “Miniaturized hairpin resonator filter and their application to receiver front-end MIC’s,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 37, no. 12, 1989, pp.1991-1996. J. S. Hong, and M. J. Lancaster, “Couplings of microstrip square open-loop