可調式多重帶陷帶通濾波器

圖 4.4 即為本文的可調式多重帶陷帶通濾波器的外觀示意圖與 實體圖，實體大小為 24.6mm X 2.53mm，同時使用多重的交叉指狀平 行耦合線(L2,W2)與非對稱的開路殘段(L3,W3)與(L4,W4)，利用這兩 種方式，可以在帶通濾波器的通帶內同時製造出三個帶陷，並可透過 調整開路殘段的長寬來調整帶陷頻率，其中(L1,W1)為 MMR 低阻抗的 中央半波長線段的長與寬；以上水平的長邊均標示為 L，垂直的短邊 均標示為 W。圖 4.5 為帶陷濾波器的模擬圖形，模擬軟體為 Ansoft

而三組帶陷的插入損失深度都可以高達-30dB 以上，符合設計的需 求；圖 4.6 為本濾波器的實測結果，和圖 4.5 比較後可知，實測與模 擬的帶陷符合預期，但是，模擬中理想的通帶範圍(圖形中的紅線區 域)，與實測中最佳的通帶大約具有 300MHz 的頻率偏移，這使得本濾 波器的實作在兩個操作通帶中的 S21 與 S11、S22 均不如預期中的好。

圖 4.7 則為單獨調整 L4 所形成的帶陷頻率變化，L4 依序由 1.2mm 增 加到 1.5mm，再增加到 2mm，約可帶來 350MHz 的帶陷頻率偏移。

圖 4.4 可調式多重帶陷帶通濾波器外觀示意圖與實體圖

圖 4.5 多重帶陷鏡像拒斥帶通濾波器 S21、S11 模擬圖

圖 4.6 多重帶陷鏡像拒斥帶通濾波器 S21、S11 實測圖

Notch1

Notch2

Notch3

圖 4.7 調整 L4，Notch3 的頻率變化 L4=1.2mm

Notch3 @ 9.42GHz

L4=1.5mm

Notch3 @ 9.63GHz

L4=2.0mm

Notch3 @ 9.78GHz

第五章 第五章 第五章

第五章 整體串接實測 整體串接實測 整體串接實測 整體串接實測

圖 5.1 為整體串接的模擬電路圖，其中已將電容、低雜訊放大器 電晶體與鏡像拒斥濾波器的 S 參數匯入軟體共同模擬。

圖 5.1 鏡像拒斥低雜訊放大器整體串接模擬電路圖

Image Rejection BPF S2P imported 電容 S2P imported LNA transistor

S2P imported

5.1 實測結果

圖 5.2 為本文整體架構串接後的實體圖，前兩級為低雜訊放大器，第 三級為鏡像拒斥濾波器，串接後整體長度為 9cm，其中，鏡像拒斥濾 波器可因需求調整 Notch 的位置。圖 5.3、圖 5.4、圖 5.5 與圖 5.6 分別為串接後的 S21、S11、S22 與 NF 模擬與實測圖；圖 5.7 為在 5.8GHz 與在 12.2GHz 處的鏡像訊號拒斥效果，最後，圖 5.8 為穩定性模擬，

透過穩定化，可確保無條件穩定。整體量測數據與其他低雜訊放大器 設計的比較列於表 5.1，並於 5.2 節進行討論。

圖 5.2 鏡像拒斥低雜訊放大器整體串接實體圖

圖 5.3 鏡像拒斥低雜訊放大器整體串接 S21 模擬與實測圖

圖 5.4 鏡像拒斥低雜訊放大器整體串接 S11 模擬與實測圖

圖 5.5 鏡像拒斥低雜訊放大器整體串接 S22 模擬與實測圖

圖 5.6 鏡像拒斥低雜訊放大器整體串接 NF 模擬與實測圖

圖 5.7 整體串接鏡像拒斥效果(dBc) (a)5.8GHz (b)12.2GHz

表 5.1 數據比較表

Design DesignDesign

Design Reference [28]Reference [28]Reference [28]Reference [28]

HEMT FHX76LP Operation Frequency

Operation FrequencyOperation Frequency

Operation Frequency 2.4GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz 5.8GHz5.8GHz5.8GHz5.8GHz 5.8GHz5.8GHz5.8GHz5.8GHz 5.8GHz5.8GHz5.8GHz5.8GHz 12.2GHz12.2GHz12.2GHz12.2GHz

單級放大器S21 15.9dB 14.1dB 12.5dB

雙級放大器串接S21 27.7dB 15dB X 24.56dB 23.2dB

雙級放大器串接S11 -12dB -14dB -5dB -9.8dB -14.3dB

放大器NF模擬 0.92dB 1.7dB 0.55dB 0.46dB 0.65dB

放大器NF實測 1.4dB 2.3dB X 0.95dB 1.15dB

Total cascade NF X 0.92dB 1.21dB

Image Rejection X 32.75dBc 39.34dBc

Total Current

consumption X

Reference [29]

Reference [29]

Reference [29]

Reference [29] 本文本文本文本文

Device HEMT

BFP740 BJT

5.2 實測討論

雙頻低雜訊放大器與後級的濾波器整體串接後，在 5.8GHz 與 12.2GHz 兩個頻段內的增益分別為 24.5dB 與 23.2dB，雜訊指數則分 別為 0.92dB 與 1.21dB；實測的增益值十分符合設計的目的，在兩個 操作頻率的增益都能維持在很一致的準位上，而雜訊指數在兩頻率上 則與模擬預期的值約具有 0.5dB 的差距，差距較大，發生的原因應在 於雜訊指數在高頻量測時常常會具有的誤差，回頭檢視雙頻低雜訊放 大器單級的測試中，雜訊指數的量測值分別為 0.95dB 與 1.15dB，在

的，並且放大器實際的雜訊指數，理論上會比較接近模擬時的預期。

在鏡像拒斥濾波器方面，依照模擬的結果，在 5.8GHz 與 12.2GHz 兩個通帶上的 S21 將只有 0.4dB 到 0.7dB 之間，但在實測上，卻明顯 可見模擬與實測在通帶頻率上出現了 300MHz 的頻率偏移，這使得原 本在 5.8GHz 與 12.2GHz 所需的通帶上，插入損失與反射損失都比模 擬時預期的還要大，插入損失實測上高達 1.3dB 到 2.8dB，而反射損 失也因為頻率偏移而僅有不到 10dB；最終，造成整體串接後，通帶 內的增益平坦度變差、輸出與輸入反射損失都無法落在 10dB 以上；

但觀察通帶 300MHz 外的實測圖形，不難看出此架構的帶通濾波器實 際上確實能夠達到低達 1.5dB 以內的插入損失、與超過 15dB 以上的 反射損失，另外，此濾波器確實具有多重的帶陷，能夠提供 30dB 以 上的拒斥功能，在整體串接後，其鏡像拒斥的效果分別在 5.8GHz 與 12.2GHz 兩頻率上最高可達到 32.75dBc 與 39.34dBc。實測與模擬的 誤差除了來自高頻 EM 模擬軟體外，也可能來自於印刷電路板製程或 者是板材本身參數上的誤差。

5.3 未來方向

未來能夠進一步研究與改善的方向還有很多，像是雙頻放大器和 濾波器都還有再微小化的空間，雙頻低雜訊放大器的輸出入兩端的反 射損失必須要再改善，還有就是濾波器 Out-of-Band Rejection 的改 善，期許這個濾波器除了具有鏡像拒斥的主要功能外，能再進一步完 全取代其他 RF 濾波器的使用。其中，在濾波器的微小化方面，將 SIR 曲折變形，可以為濾波器將來要使用非對稱的架構時，帶來更多的空 間；圖 5.9 為將 finger 曲折的實例，並且經過微小化的調整，經過 模擬之後，依然能夠提供多重的帶陷，圖 5.10 為其 S21 與 S11 的模 擬圖的兩個實例，其中，帶陷可以結合在一起，來提供寬頻的拒斥需 求。

圖 5.9 縮小化帶陷濾波器

Notch1 Notch1Notch1

Notch1 Notch2Notch2Notch2Notch2 Notch3Notch3Notch3Notch3 Notch1Notch1Notch1Notch1 Notch2Notch2Notch2Notch2 Notch3Notch3Notch3Notch3 5.85.85.8

5.8 7.49 12.212.212.212.2 5.85.85.85.8 7.23 9.26 9.67 12.212.212.212.2 (GHz) S21

S21S21

S21 -0.3 -55 -1.12 -0.3 -55.4 -27.9 -37.6 -0.79

S11 S11S11

S11 -28 X X X -21 -34 X X X -25

Size Reduced(1) Size Reduced(2)

Frequency Frequency Frequency Frequency

(dB) 10.66

-34.5

圖 5.10 縮小化帶陷濾波器的 S21 與 S11 模擬圖

參考文獻

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自 傳

我是陳珀彥，1977 年出生於高雄市，高中時期就讀於高雄中學，

2000 年畢業於交通大學電信工程學系，並於 2002 年 10 月役畢後，

隨即在台揚科技任職，2006 年就讀交通大學電機學院碩士在職專班 電信組，並於 2009 年 11 月加入合勤科技。

過去任職於台揚科技的工程部共有六年半的時間，負責開發的產 品主要是從 C-Band 到 Ku-Band 的收發機(Transceiver)和點對點傳輸 設備的室外機系統(P-P Outdoor unit)，從事高頻電路的設計與驗 證，主要職務內容是將產品從工程試製階段，經過客戶在特性上的驗 證，最終一直帶到量產，使產品穩定生產。目前在合勤科技無線網路 的硬體研發部門擔任工程師，從事 LTE 與 WiMAX 的硬體研發工作，希 望能夠在無線的領域裡面，涉獵得更多元。

在就讀在職專班的過程中，難得能夠有機會把既有的工作經驗，

重新拿回學校來得到驗證，所以對我而言特別有意義，收獲也特別 多，在這三年在職進修的過程中，我對自己最大的期許是我必須同時 把工作、學業與家庭都照顧好，我想，這就是每個正在為人生與家庭 奮鬥的人，心中最大的理想；未來，我希望能夠在不同的工作領域裡，

得到寶貴的經驗，同時享受工作的成就感與家庭的美滿。