4-1 概論
本論文中所使用到的電路基板為 FR4雙層電路基板及多層陶瓷電路 基板，其材料參數如第三章表 3-1 所列。FR4雙層電路基板的優點為價格 便宜且非常方便於電路製作，缺點為損耗較大且可實現之電路架構較 少。多層陶瓷電路基板的優點為損耗很小、可實現的電路架構較多、基 板之材料與厚度的選擇較有彈性，製程的重複性較高 … 等，缺點為電路 製作的程序較繁雜，耗時較久。因此，本章中我們將利用 FR4雙層電路 基板實際製作出第三章所設計出之 Type A 及 Type D 濾波器並量測其頻 率響應，最後並就實驗結果及可能產生誤差的原因進行討論。
4-2 電路製作
在本節中將利用 FR4 雙面電路基板實際製作出以耦合微帶線所成的 Type A 及 Type D 步階阻抗濾波器，實作的步驟可分為下列幾項：
1.電路圖佈局：
利用電路佈局軟體 Protel依第三章所設計出 Type A及 Type D 濾波器的尺寸繪出其結構圖。
2.底片製作：
將佈局完成的電路圖用精準度較高之雷射印表機以專用的 半透明描圖紙印出，印出時必須再仔細檢查是否有白點出 現。
3.曝光：
將製作完成的底片蓋在塗有光阻的 FR4電路板上，用紫外 線曝光機進行曝光，曝光時間為 90 秒。
4.顯影：
將顯影劑與水依 1：20 的比例調和，並將曝光完成的電路 板放入其中顯影，顯影時間約為 1 分鐘。
5.蝕刻：
顯影完成後，先將電路板上殘留的顯影劑溶液沖洗乾淨，
再將電路板放入氯化鐵溶液中蝕刻，除去電路板上不需要 之金屬，蝕刻時間約為 8~10 分鐘。
6.再次曝光與顯影：
蝕刻完成後，先以清水將電路板上殘留的氯化鐵溶液沖洗 乾淨，再從新曝光與顯影一次，以去除電路板上殘留的光 阻。
7.成品處理：
再次顯影完成後，先將電路板上殘留的顯影劑溶液沖洗乾 淨，再將電路板上不需要的部分裁去，並用細砂紙將電路 周圍磨平，Type A 及 Type D 濾波器的電路製作便完成了。
圖 4-1(a)、(b)所示，分別為製作完成的 Type A 及 Type D 濾波器在掃 描器下所得到的圖，與原圖比例為 3:1。其中量測到的各段耦合線尺寸，
如表 4-1(a)、(b)所列，表 4-1(a)、(b)中所列分別為 Type A 及 Type D 濾波器各段耦合線在顯微鏡下量測到的實際尺寸與 Sonnet 下模擬之理 想尺寸之比較。
圖 4-1(a) 製作完成之 Type A 濾波器之實體圖
圖 4-1(b) 製作完成之 Type D 濾波器之實體圖
Type A 濾波器各段 耦合線的實際尺寸
Type A 濾波器在 Sonnet 下模擬之理想尺寸
W
a（mil） 269 270
S
a（mil） 26 26
L
a（mil） 180 180
W
b（mil） 29 30
S
b（mil） 126.5 126
L
b（mil） 195 195
W
c（mil） 29 30
S
c（mil） 126.5 126
L
c（mil） 215 215
W
d（mil） 100 100
S
d（mil） 9.7 10
L
d（mil） 194 195
由上表中 Type A 濾波器實際尺寸與理想尺寸之比較，可知 a 段耦 合線線寬窄了 1mil，b、c 段耦合線線寬窄了 1mil，間距寬了 0.5mil，d 段耦合線間距窄了 0.3mil，線長短了 1mil。
表 4-1(a) Type A 濾波器各段耦合線在顯微鏡下量測到的實際尺 寸與 Sonnet 下模擬之理想尺寸
Type D 濾波器各段 耦合線的實際尺寸
Type D 濾波器在 Sonnet 下模擬之理想尺寸
W
a（mil） 252 252
S
a（mil） 62.4 60
L
a（mil） 200 200
W
b（mil） 41 42
S
b（mil） 62.4 60
L
b（mil） 195 195
W
c（mil） 41 42
S
c（mil） 62.4 60
L
c（mil） 200 200
W
d（mil） 149 150
S
d（mil） 10.3 8
L
d（mil） 195 195
由上表中 Type D 濾波器實際尺寸與理想尺寸之比較，可知 a 段耦 合線間距寬了 2.4mil，b、c 段耦合線線寬窄了 1mil，間距寬了 2.4mil，
d 段耦合線線寬窄了 1mil，間距寬了 2.3mil。
4-3 電路量測方法與步驟
電路製作完成後，下一步驟是量測濾波器電路的頻率響應，本實驗 表 4-1(b) Type D 濾波器各段耦合線在顯微鏡下量測到的實際尺
寸與 Sonnet 下模擬之理想尺寸
中所使用的量測儀器為 HP8719D 向量網路分析儀。在量測電路前必須 對儀器做校準（Calibration）動作，本實驗中所採用的校準方法為 TRL
（Through、Reflection、 Line）校準，TRL 校準治具如圖 4-2 所示，整 組校準治具在 2.4GHz 時的 50Ω線寬約為 55 mil，其中 Through 之長度 為 2l，線寬為 55mil 的 50Ω傳輸線；Reflection 每一邊的傳輸線長度均 為l，中間的間距為λ/4 的長度，在頻率為 2.4GHz 時，λ/4 的長度約為 655 mil。Line 之長度為 2l加上λ/4 的間距，校準時因為有λ/4 間距的 關係，所以在 2.4GHz 時 Line 的 S21相位必須為 90 度，如此才可以確認 校準正確，在確定了儀器校準之正確性後，即可將濾波器電路放在量測 夾具上進行量測。
整個量測系統如圖 4-3 所示，使用 TRL 校準可將量測時的參考平 面延伸至 Through 之中間，如此在量測電路時才能扣除包括了儀器纜
Through 2 l
l l
Reflection
λ
/42l+λ/4 Line
圖4-2 TRL校準治具
線、量測夾具、以及輸入輸出端延伸傳輸線的效應。
4-4 Type A 濾波器之模擬與量測結果比較
圖 4-4 所示為以 HP8719D 向量網路分析儀量測 Type A 濾波器所得 到的 S11及 S21。圖形中橫軸為頻率，縱軸為 insertion loss 及 return loss，
我們發現 Type A 濾波器 passband 的範圍由 2.395GHz 至 2.49GHz，中心 頻率大約為 2.442GHz，與原先設計之規格 fO=2.4415GHz，BW=83MHz