第四章 實作與量測
4.1 基板整合波導帶通濾波器實作與量測
圖 4-1 是基板整合波導帶通濾波器實體電路，由於厚度 5mil 的 Rogers RT-Duroud 5880TM過軟，組裝及量測時須將電路承載於硬板上，避免電路彎曲及被 探針刺穿。
圖 4-1 基板整合波導帶通濾波器電路整體實作照片
在進行各式實作量測之前，先針對扇形轉換器及傳輸線部分的損耗進行量 測，圖 4-2 為扇形轉換器背對背接實體電路，圖 4-3 為其量測結果，於 80 GHz 至 90 GHz 其穿透損耗皆在 0.2dB 至 06dB 之內，其他頻率最多損耗至 1dB，推估 是扇形部分產生輻射，平均穿透損耗 0.55dB，須注意的是此電路是於製作時即為 背對背接，兩轉換器之間並無接合不完善所造成的穿透損耗。
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圖 4-2 扇形轉換器背對背接實體電路
Frequency (GHz)
75 80 85 90 95 100 105 110
Magnitude of S parameters [dB]
-50 -40 -30 -20 -10 0
S21
S11
圖 4-3 扇形轉換器背對背接頻率響應圖
圖 4-4 是將傳統微帶線接上扇形轉換器，估算微帶線在 W-頻段的損耗值，圖 4-5 是其頻率響應圖，於 75 GHz 至 110 GHz 平均穿透損耗 3.2dB，總長 10.3mm，
扣去扇形轉換器的損耗，推估單純傳輸線為每 1mm 穿透損耗 0.25dB。本論文中 50Ω傳輸線多為 2mm 左右，左右兩端加上扇形轉換器後，約多損耗 1.5dB，以下 量測結果皆未減去此部分損耗。
圖 4-4 傳統微帶線加扇形轉換器實體電路圖
Frequency (GHz)
75 80 85 90 95 100 105 110
Magnitude of S parameters [dB]
-50 -40 -30 -20 -10 0
S21
S11
圖 4-5 傳統微帶線加扇形轉換器頻率響應
圖 4-6 是 3.1.6 節所模擬的移除端口旁貫孔中心頻 92 GHz 頻寬 5%帶通濾波器 實體電路，圖 4-7 是其量測結果，中心頻率頻飄至 91.15 GHz，其穿透損耗增加至 4dB，穿透係數衰減時的頻率與模擬略同，整體趨勢近似模擬結果，但是反射損耗 減小，表 4-1 是將量測結果與模擬進行比較。
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圖 4-6 移除端口旁貫孔中心頻 92 GHz 頻寬 5%帶通濾波器實體電路
Frequency (GHz)
75 80 85 90 95 100 105 110
Magnitude of S paremeters [dB]
-50
圖 4-8 是 3.1.6 節所模擬的中心頻 92 GHz 頻寬 5%帶通濾波器實體電路，圖 4-9
Magnitude of S paremeters [dB]
-60
電磁模擬 92 GHz [email protected]~95.95GHz [email protected]~95.4 GHz 實作量測 91.1 GHz [email protected]~95 GHz [email protected]~95GHz
56
Magnitude of S paremeters [dB]
-65 實作量測 91.85 GHz 3.5dB@89~94.7 GHz 13.7dB@89~95GHz
圖 4-12 是中心頻 92 GHz 頻寬 3%帶通濾波器實體電路，圖 4-13 是其量測結 果表 4-4 是將之與模擬進行比較。
圖 4-12 中心頻 92 GHz 頻寬 3%帶通濾波器實體電路
Frequency (GHz)
75 80 85 90 95 100 105 110
Magnitude of S paremeters [dB]
-70 實作量測 91.05 GHz 4dB@89~93.1 GHz [email protected]~93.1GHz
58
Magnitude of S paremeters [dB]
-70
圖 4-16 是中心頻 77.5 GHz 頻寬 3%帶通濾波器實體電路，圖 4-17 是其量測 結果礙於量測機台限制，只能量測 75 GHz 到 110 GHz，所以效果無法在中心頻附 近詳細比較，表 4-6 為其與模擬結果比較。
圖 4-16 中心頻 77.5 GHz 頻寬 3%帶通濾波器實體電路
Frequency (GHz)
75 80 85 90 95 100 105 110
Magnitude of S paremeters [dB]
-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
S11 S21 S12 S22
圖 4-17 中心頻 77.5 GHz 頻寬 3%帶通濾波器量測結果
60
表 4-6 中心頻 77.5 GHz 頻寬 3%帶通濾波器量測與模擬比較
中心頻 穿透損耗 反射損耗
電磁模擬 77.5 GHz [email protected]~79.1 GHz [email protected]~79.7 GHz 實作量測 76.95 GHz [email protected]~78.2 GHz 13dB@75~78.5GHz