修正微帶線結合基板整合波導之 T-形結雙工器

由於前兩個 T-形結雙工器的礙於架構設計，T-形結接合點至帶通濾波器之傳 輸線均超過半波長，也就是阻抗匹配在史密斯圖上多走了一段，所以本節將整體 架構做大幅度修改。首先參考[26]，將帶通濾波器其與接合點間的對外端口修改，

完成新的帶通濾波器架構。

圖 3-40 是修正之中心頻 81 GHz 頻寬 3%帶通濾波器，表 3-18 是其物理尺寸，

圖 3-41 為其頻率響應圖，通帶穿透損耗 1.5dB，反射損耗 23dB，穿透損後比之前 架構略微增加。其中 Lf1、Lf2、Lg1及 Lg2均與圖 3-32 之帶通濾波器尺寸差不多，

僅經過微調。需要特別調整的是圖 3-40 左端對外端口的貫孔間距 Lg3及貫孔至第 一、二腔貫孔的距離 Lf3，另外端口貫孔與側邊貫孔的中心點均須位於上層金屬之 邊緣，此四個貫孔位置較為特殊，金屬層一半洗掉一半保留。用此方法可使省去 帶通濾波器轉換至微帶線之緩變線，將尺寸大幅縮小，且此方法無端口並不會產 生 Quasi-TEM 模態導波溢散，故不需於端口邊增加貫孔，圖 3-42 是其電場圖。

圖 3-40 修正後中心頻 81 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器電路圖

表 3-18 修正後中心頻 81 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器物理尺寸(單位：mm)

L_g1 L_g2 L_g3 L_f1 L_f2

0.805 1.16 1.016 1.63 1.488

Lf3 Lp Ls W W50

1.542 0.2 0.44 2 0.38

Frequency (G Hz)

70 75 80 85 90 95 100 105 110

Magnitude of S Parameter [dB]

-50 -40 -30 -20 -10 0

S21 S11

圖 3-41 修正後中心頻 81 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器頻率響應圖

圖 3-42 修正後中心頻 81 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器電場圖

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圖 3-43 是修正後中心頻 96 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器電路圖，表 3-19 是其 尺寸，圖 3-44 是其頻率響應圖，通帶穿透損耗 1.3dB，反射損耗 23dB。

圖 3-43 修正後中心頻 96 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器電路圖

表 3-19 修正後中心頻 81 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器物理尺寸(單位：mm)

L_g1 L_g2 L_g3 L_f1 L_f2

0.673 1 0.927 1.285 1.183

Lf3 Lp Ls W W50

1.217 0.2 1.414 2 0.38

Frequency (G Hz)

70 75 80 85 90 95 100 105 110

Magnitude of S Parameter [dB]

-50 -40 -30 -20 -10 0

S21 S11

圖 3-44 修正後中心頻 81 GHz 頻寬 3% 帶通濾波器頻率響應圖

圖 3-45 為微帶線 T-形結電路圖，表 3-20 為其物理尺寸，將之前接合點部份 之圓弧微帶線半徑縮小，並利用輸出臂 50微帶線線長 TH及 TL控制接合點看至 濾波器之輸入阻抗。

圖 3-45 傳統微帶線 T-形結電路圖

表 3-20 統微帶線 T-形結物理尺寸(單位：mm，度)

TH TL W50 L50 An Rd

1.42 1.16 0.38 2 90 0.254

將微帶線 T-形結與圖 3-40 及圖 3-43 之帶通濾波器結合，並加上緩變線及扇 形轉換器後，完成修正微帶線結合基板整合波導之 T-形結雙工，表 3-21 為其物理 尺寸，圖 3-47 是其頻率響應圖。可看出修正後，反射損耗增加，通帶部分均可達 到 20dB，低頻部份中心頻 81.25 GHz 頻寬 3%，穿低頻透損耗減為 2.4dB；高頻部 分中心頻 91 GHz 頻寬 3.1%，穿低頻透損耗減為 2.7dB，兩通帶穿透損耗交點為 30dB，推估是尺寸縮小減少電路損耗，此修正於各方面皆有改善。

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圖 3-46 修正微帶線結合基板整合波導之 T-形結雙工器電路圖

表 3-21 修正微帶線結合基板整合波導之 T-形結雙工器物理尺寸(單位：mm，度)

W26 W23 An Rd

0.94 1.1 90 1.143

Frequency (G Hz)

70 75 80 85 90 95 100 105 110

Magnitude of S Parameter [dB]

-50 -40 -30 -20 -10 0

S21 S11 S31

圖 3-47 修正微帶線結合基板整合波導之 T-形結雙工器頻率響應圖