無線接入網際網路和無線多媒體是近年來無線通訊需求，因此無線通訊需具有高傳輸 速度與遠傳輸距離等特性以達到要求，這亦是是現代通訊系統主要課題，而
WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)技術是 以 IEEE802.16 系列標準為基礎的寬頻無線技術，逐漸成長為現在熱門的城域寬頻無線 (Wireless Metropolitan Area Network，WMAN)技術。IEEE802.16 標準系列包括七個標準：
802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f 和 802.16g，其中 802.16e 是移 動式的通訊標準，802.16a、802.16d 則固定式標準不具行動功能，表 1-1 是 802.16 主要 標準比較[17]，其中 802.16-2004 就是 IEEE802.16d。
表 1- 1 802.16 主要標準比較[17]
standard 802.16 802.16a 802.16-2004 802.16e
應用模式 固定式應用(取代寬頻設備) 移動式應用
應用方向 Last Mile & Backhaul Mobile Device
頻段 10~66GHz 2~11GHz 2~6 GHz
傳輸條件 LOS NLOS NLOS
傳輸速率 32~134Mbps 75Mbps 15Mbps
調變技術 QPSK、16QAM、64QAM QPSK、16QAM、64QAM
（採 256 Subcarrier OFDM）
QPSK、16QAM、64QAM
（採 257 Subcarrier
移動性 固定性 固定性 移動性 ）
傳輸距離 1~3 Mile 4~6Mile(最大 30Mile) 1~3 Mile LOS ( Line of Sight )：可直視範圍的直線傳輸
WiMAX 主要有兩個技術標準，一是滿足固定寬頻無線接的 IEEE802.16d 標準，另一是 滿足固定和移動的寬頻無線接入技術 IEEE802.16e 標準。根據這兩個規格的發展趨勢，除 了在網路基礎建設的後置網路 ( backhaul ) 應用外，亦可應用於用戶端寬頻接取的應用，
還可以分成固定式、可攜式跟移動式寬頻接取如圖 1-1 所示[17]。目前政府正積極推動「M 台灣計畫」，主要是透過完善的寬頻網路基礎建置，結合雙網手機的應用，以行動服務、
生活、學習應用出發，進而塑造行動城市，建立「行動台灣」目標。由於 WiMAX 在都市內 可以達到高傳輸速度與遠傳輸距離，在「M 台灣計劃」中扮演極重要的腳色。
圖 1- 1 802.16-2004 和 802.16e 等 WiMAX 技術在生活上的應用[17]
微帶線架構因具有低成本與易整合其它電路等特性，所以常應用於微波射頻電路 [1-3]。近年來，濾波器之高選擇性( high selectivity)在無線通訊扮演極為重要的角色，
而濾波器傳輸零點具有高選擇性優點，因此本研究將以傳輸零點為概念，並以微帶線來設 計適合於 WiMAX 無線通訊系統之盒狀結構濾波器與頻率雙工器。盒狀結構濾波器[4-5]主要 優點是昜控制傳輸零點位置，只要改變諧振腔之諧振腔頻率便可調整傳輸零點位置，相較 於廣義 Chebyshev 濾波器，這是極為方便設計的結構。而頻率雙工器之通帶頻率需要產生 足夠的互相拒斥作用;為解決此問題，便須具有上止帶傳輸零點之低頻帶濾波器與下止帶傳 輸零點之高頻帶濾波器，由於盒狀結構濾波器具有這樣特性，所以適合應用於頻率雙工器。
微帶線另外還具有低價位適中之性能且與其它的電路可以整合在同一塊電路基板之 上，非常適合將來大量生產，所以在微波射頻電路中佔有極為重要的地位。而濾波器或頻 率多工器若使用微帶線也有相當的優勢，如果頻寬適中則微帶線諧振器 Q-值較差的缺點也
Rural
industrial SOHO
PTP backhaul BS
BS
First/Last Mile
Civic& Business Building
802.16-2004
802.16e
Point to Multipoint Global Network
不構成太大的問題。以頻率雙工器之製作而言，因為需要對二個通帶頻率產生足夠的拒斥 作用，所以在設計單獨濾波器之時便須低頻的濾波器具有上止帶的傳輸零點而高頻的濾波 器具有下止帶的傳輸零點。
在以往文獻中的微帶線頻率雙工器而言大致可以歸納為下面幾種:第一種是使用雙面 基板 [6-8]來製作高性能濾波器，雖然它可提供不錯的隔離度，但是雙面製程限制了其他 電路的佈局，對線路的小型化極為不利。
另外，也有用高通低通濾波器，或低通帶通，或高通帶通濾波器組合而成[9-10]，但 是這些頻率雙工器都不符合系統的需要，系統需要二個帶通濾波器之架構。
論文[12]使用二個帶通濾波器。這最符合系統需求，但是此二帶通濾波器最好是能有 傳輸零點。[12]中所用之結構雖然很好，但濾波器欠缺傳輸零點使得二個通帶之間相互的 隔離度不佳。
在論文[13]中作者們使用二個具傳輸零點的濾波器，此頻率雙工器有很好的性能，但 因為[13]中的多模諧振器在低頻與高頻容易出現其他的諧振模，所以在像本系統需求之二 個通帶頻率距離稍遠之時，很容易在通帶之間產生偽頻通帶(spurious passband)的問題，
或者在靠近通帶附近產生偽頻通帶，這都足以破壞頻率雙工器的性能。
在本文中，第二章將會深入探討濾波器原理作為研究基礎，尤其會著重在諧振器的理 論、轉換及可實踐的電路，和諧振器之間的耦合原理和參數;第三章提出前人所設計的盒狀 耦合濾波器及頻率雙工器，說明盒狀耦合濾波器的設計架構以及條件，並且比較不同架構 的盒狀耦合濾波器所衍生的問題跟優缺點，以及採用本論文電路架構的原因;第四章詳述在 研究中採用的設計流程以及簡化設計複雜度的方法;最後第五章對我的頻率雙工器的效能 做出結論。
平面結構故容易製作雖然是微帶線的優點之一，不過微帶線也潛藏著能量容易散失的 問題。畢竟微帶線濾波器有部份暴露在空氣中而沒有被完全被金屬包圍，能量極易輻射到 空氣造成能量的散逸。以微波諧振濾波器來說，諧振器的 Q 值(unloaded Q)就可以表現出 諧振器能量散逸的難易，不同的傳輸線所做的諧振器因為傳輸線特性(α、β)不同，表現 出來的 Q 值自然不同。α 越大、β 越小則 Q 越小，Q 小就顯示此種傳輸線所等效的諧振器 能量損耗較大。以微帶線而言 Q 值固然跟介電質厚度、火線金屬寬度有關，大致上可以以 Q=100~150 估之，甚至更低。Q 值低會明顯影響到濾波器傳輸損耗，使實際量測所得的 S21
並不像是在模擬中用完美金屬可以達到的 0dB。在這篇論文內我使用介電常數 3.8、介電質 厚度 20mils 的微帶線如果要使微帶線諧振器的 Q 值變大，可以用介電常數比較高的介電質。