本論文的研究著重於以微帶線製作小型化四分之一波長步階阻 抗濾波器，文章中提出了使用加入接地細帶的結構，可以將濾波器的 面積縮小化，並且使第一個偽頻通帶推遠，提升濾波器的性能。
第二章說明了諧振腔加入接地細帶的觀念可以由最原始的微帶 線搭載一個負載電容架構出發，解釋其轉變之由來，並介紹了加入接 地細帶後諧振腔之結構以及諧振頻率的求法，而諧振腔其諧振頻率的 準確性對濾波器製作是很重要的，這不但於模擬軟體上可以預知，而 且在實作上多次的體驗也是如此。
第三章及第四章則分別說明了之後設計濾波器時所採用的耦合 係數法、步階阻抗觀念及準橢圓函數頻率響應，利用這二章的觀念及 方式，可以輕易地將濾波器快速設計出來，並且具有良好的性能；當 使用耦合係數法將濾波器所分別對應的諧振腔尺寸關係求出來後，接 下來便是加以組合微調，第一步驟先確定所有調振腔的頻率，稍微調 整諧振腔的長度，則濾波器的響應圖雛形將會自然呈現，第二步驟則 是調整輸入輸出端饋入的位置，改善反射損耗，最後則是調整諧振腔 間的耦合量。
第五章及第六章為本論文的重點所在，使用四種不同的基板，分 別模擬及實作，首先說明了將傳統的步階阻抗諧振腔在其低阻抗部份 加入接地細帶後所產生的優點及特性，最重要的觀念是將傳統上微帶 線的特性阻抗是由上層金屬經介質對地的方式，轉變成有很大一部份 是只跟上層金屬線路佈局的結構有關，降低基板介質對電路的影響，
並且發現若適當的選擇高低阻抗部份的訊號線寬及所加入接地細帶
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的線寬及線距 (即高低阻抗值)，可以使得其阻抗比值跟基板厚度及 介電常數幾乎無關，這個現象可以方便濾波器之設計，因為在相同的 介電常數下，即使用不同厚度的基板，其所設計出來的濾波器尺寸及 性能幾乎相同，因此可以針對不同的需求選擇適當的板材來控制其成 本，例如：介電常數大及較薄的基板耦合量較弱，適合窄頻的設計，
若需要較大的頻寬，則選擇厚度較厚及介電常數小的基板，但是要注 意厚基板所產生的表面波效應較嚴重，這會影響濾波器的通帶介入損 耗及諧振腔間額外的模態干擾；另外，若在濾波器上方加入一條細線 來製造一對傳輸零點在通帶二側，則須注意所加入細線的主諧振頻率 要高於原本濾波器所要求的第一個偽頻通帶之外；在本論文中，濾波 器的中心頻率為 1GHz，第一個偽頻通帶約為 6GHz，中心頻率跟第 一個偽頻通帶之間有很深的截止頻帶，為一個很不錯的結果，同時實 作過程中也發現了此種結構對於製程上的誤差敏感度很低。
論文中所設計出的濾波器，其能量損耗主要來自金屬線的阻值，
我們所採用的線寬約為電路板廠所能提供的最小線寬，因為線寬極 細，所以諧振腔的 Q 值較小，因而造成濾波器的介入損耗較大，這 方面可以經由加大線寬增加其Q 值或材料選擇的加強 (例如：使用超 導體) 來改善此現象；而模擬及實作結果中心頻率的飄移，主要是因 為基板介電常數的變化不是完全如板廠所提供的數據，所以設計濾波 器之前，可以先量取板材於工作頻率的參數，而實際量測時經由TRL 去除接頭、夾具、系統介質損耗，以取得實際電路更精準之響應。
第七章則說明了使用加入接地細帶的方式，可以應用到任何有步 階阻抗結構的濾波器上，提升其性能，縮小尺寸，並保有前面文章所 提到的特性。
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參 考 文 獻
[1] H-W. Yao, C. Wang, and K. A. Zaki, ”Analysis of quarter wavelength ceramic combline filter,” in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp.Dig., 1996, pp. 473-476.
[2] G. Zhang, M. J. Lancaster, and F. Huang, “A high-temperature superconduction bandpass filter with microstrip quarter-wavelength spiral resonators,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 54, no.
2, pp. 559-563, Feb. 2006.
[3] J. S. Hong and M. J. Lancaster, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications. New York: Wiley, 2001.
[4] H.-C. Chang, C.-C. Yen, W.-C. Wu, and K.-C. Tao, “A multilayer bandpass filter integrated into RF module board,” in IEEE MTT-S Int.
Microwave Symp.Dig., 1996, pp. 619-622.
[5] R. Levy, “Direct synthesis of cascaded quadruplet (CQ) filters,” IEEE Trans., Microwave and Theory Tech., vol. 43, no. 12, pp. 2940-2945, Dec. 1995.
[6] Ian Hunter, Theory and Design of Microwave Filter, The institution of Electrical Engineers, London, 2000.
102
[7] R. Levy, “Filters with single transmission zeros at real or imaginary frequencies,” IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 24, no.
4, pp. 172-181, Apr. 1976.
[8] M. Makimoto and S. Yamashita, “Bandpass filters using parallel coupled stripline stepped impedance resonators,” IEEE Trans.
Microwave Theory Tech., vol. 28, no. 12, pp.1413-1417, Dec. 1980.
[9] M. Sagawa, M. Makimoto, and S. Yamashita, “Geometrical structures and fundamental characteristics of microwave stepped-impedance resonators,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 45, no. 7, pp.
1078-1805, July 1997.
[10] M. Makimoto and S. Yamashita, Microwave Resonators and Filters for Wireless Communication Theory, Design and Application.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2001.
[11] David M. Pozar, Microwave Engineering, 3rd Edition, New York:
Wiley, 2003.
[12] B. C. DeLoach, “Direct- and quarter-wave-coupled microwave bandpass filters with adjustable transmission characteristics and fixed centre frequencies,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.
12, no. 1, pp.73-77, Jan. 1964.
103
[13] J. S. Hong and M. J. Lancaster, “Capacitively loaded microstrip loop resonator,” Electronics Letters, vol. 30, no. 18, pp. 1484-1495, Sept.
1994.
[14] Velazquez-Ahumada, Md. C., J. Martel, F. Medina, “Parallel coupled microstrip filters with ground-plane aperture for spurious band suppression and enhanced coupling,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 52, no. 3, pp. 1082-1086, March 2004.
[15] Em User’s Manual, Sonnet Software, Liverpool, NY, 2004.
[16] Jia-Sheng Hong and M. J. Lancaster, “Design of highly selective microstrip bandpass filters with a single pair of attenuation poles at finite frequencies,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 48, no. 7, pp.1098-1107, July 2000.
[17] J. S. Hong and M. J. Lancaster, “Couplings of microstrip square open-loop resonators for cross-coupling planar microwave filters,”
IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 44, no. 11, pp. 2099-2109, Nov. 1996.
[18] J. S. Wong, “Microstrip tapped-line filter design,” IEEE Trans.
Microwave Theory Tech., vol. 27, no. 1, pp.44-50, Jan. 1979.
個 人 資 料
姓名：梁正憲 性別：男
出生年月日：民國71 年 11 月 5 日 籍貫：台灣省屏東縣
學歷：
高雄市立高雄高級中學 （民國87 年 9 月～民國 90 年 6 月）
國立交通大學電信工程學系 （民國90 年 9 月～民國 94 年 6 月）
國立交通大學電信工程研究所 （民國94 年 9 月～民國 96 年 6 月）
論文題目：
以接地細帶降低低阻抗微帶線阻抗的方式來設 計小型化微帶線四分之一波長步階阻抗濾波器
Miniaturization of Microstrip λ/4 Stepped-Impedance-Resonator Filters Using Low Impedance Microstrip with Inserted Ground Strips