5-1 設計與模擬實驗數據
本章節將介紹雙工器殘段變化型，利用第四章之單頻殘段型濾波器作 改變，然後再將單頻殘段變化型濾波器作結合，設計出雙工器殘段變 化型，最後再做出實作成品測量結果。
5-1-1 單頻殘段變化型濾波器
首先利用第四章之單頻殘段型濾波器作改變，設計出 3.5/5.2GHz 單頻 殘段變化型濾波器，由於 3.5GHz 濾波器變化殘段後效果並不理想，所 以保持原先設計模樣，5.2GHz 濾波器是本章節變化之重點，原先設計 將殘段放置於輸出端，本章節將殘段放置於饋入線上如圖 5-1
圖 5-1 5.2 GHz 饋入線加入殘段結構示意圖。
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由於電路中阻抗不匹配與多重反射的影響，反射信號不只會降低功率 輸出，亦會破壞信號的完整性，所以將殘段放置輸入端或輸出端時，
產生的共振方式也會不一樣如圖 5-2，殘段放置輸入端與輸出端之響應 比較。
4 6 8 10 12
-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
S 11 a n d S 21 ( d B )
Frequency (GHz)
output input
圖 5-2 殘段放置輸入端與輸出端響應比較其 S 參數圖。
5-1-2 雙工器殘段變化型之設計
本章節將原本 3.5GHz 單頻殘段濾波器與 5.2GHz 單頻殘段變化型濾波 器作結合，設計出雙工器殘段變化型，首先調變下環之殘段與開環距 離之調變設計圖型如圖 5-3，調變對頻率響應特性之影響。當殘段與開 環距離等於 3mm 時如圖 5-4，低頻 3.5GHz 返回損失(S11)是在-30dB，
插入損失(S23)是在-1.2dB 基頻之共振效果還不錯，而且高頻 5.2GHz 返
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回損失(S11)是在-14dB，插入損失(S21)是在-1.4dB 共振效果尚可；當距 離變為 3.5mm 時，兩個共振模態已被明確的激發，而且操作頻率已接 近期望之目的。
圖 5-3 變下環殘段與開環距離之結構設計圖形。
1 2 3 4 5 6 7
-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
S23 S31
S 11 a nd S 21 ( dB )
Frequency (GHz)
S11 S21
圖 5-4 調變下環殘段與開環距離其 S 參數圖。
接下來調變上環之殘段與開環距離之調變設計圖型如圖 5-5，調變
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對頻率響應特性之影響，當殘段與開環距離等於 3mm 時如圖 5-6，
5.2GHz 明顯的返回損失效果完全沒被激發，而且 S31明顯的產生嚴重 雜散響應，S21也沒完全激發出插入損失的效果。
圖 5-5 變上環殘段與開環距離之結構設計圖形。
1 2 3 4 5 6 7
-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
S23 S31
S 11 a n d S 21 ( d B )
Frequency (GHz)
S11 S21
圖 5-6 調變上環殘段與開環距離其 S 參數圖。
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由上述之結果可得調變最後的結果設計圖形如圖 5-7，調變後最佳 的結果，當下環和上環殘段與開環距離同時為 3.5mm 相對較合適之選 擇如圖 5-8，3.5GHz 與 5.2GHz 都有達到操作頻率之目的，S21和 S23之 插入損失也都有很好的效果，3.5GHz 之返回損失(S11)是在-25dB，插入 損失(S23)是在-1.2dB，5.2GHz 之返回損失(S11)是在-27dB，插入損失(S21) 是在-1.0dB，插入損失(S31)幾乎都在-40dB 以下。
圖 5-7 雙工器殘段變化型結構設計圖形。
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圖 5-9 雙工器殘段變化型之模擬電流路徑示意圖 (a)3.5 GHz (b) 5.2 GHz。
(a) (b)
圖 5-10 雙工器殘段變化型之模擬電流強度示意圖(a)3.5 GHz (b) 5.2 GHz。
從圖 5-9 電流路徑圖與圖 5-10 電流強度示意圖，可以看出頻率再 3.5GHz 時從輸入端到輸出端之共振腔在上環，且電流強度都集中在輸 出端之位置，電流路徑方向都向共振腔集中；頻率再 5.2GHz 時從輸入 端到輸出端之共振腔在下環，雖然電流強度都集中在輸入端之共振腔 位置，但電流路徑卻是向外散開，此簡易型雙工器可以精準的控制到 所需的頻段位置。
5-3 實作成品與數據
本研究之實驗數據與模擬數據比較如圖 5-11，實驗數據 S21和 S32 之插入損失明顯的下降，在返回損失的比較上 3.5GHz 實驗數據之返回
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損失-19dB，5.2GHz 返回損失-25dB，插入損失(S31)大部分都在-40dB，
所以本研究所製作之簡易型雙工器已達成本研究之期望。
1 2 3 4 5 6 7
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
S23 S31
S 11 a n d S 21 ( d B )
Frequency (GHz)
S11 S21
圖 5-11 本研究所製作之雙工器殘段變化型實做其 S 參數圖。
(a) (b) 圖 5-12 雙工器殘段變化型實作圖。
(a)正面(b)背面
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