電腦模擬並最佳化

決定好共振腔尺寸、之間的相對距離、最佳饋入點位置後，我們 即可透過電磁軟體的頻率響應模擬其結果，此未微調的四階新型密集 化共振電路之交錯耦合式帶通濾波器(A type)的頻率響應模擬結果如 圖3.10(a)所示，其圖形及尺寸如圖 3.10(b)所示。

圖 3.10(a) 未微調的四階密集化共振電路之交錯耦合式帶通濾波器 (A type)頻率響應模擬結果。

圖 3.10(b) 未微調的四階密集化共振電路之交錯耦合式帶通濾波器 (A type) 其圖形及尺寸。其中D₁₂=0.68mm、D₂₃=0.97mm、D₁₄=0.48mm、

L₁=3.914mm、H=0.206mm。

從圖中我們發現，濾波器在插入損耗及反射損耗的效能表現上未 能達到理想，其中包含了許多未考慮的因素，這是因為我們由3.5 式 所得到的低通濾波器原型元件值只是近似值，因此所求得外部品質因 數與四個共振器之間的耦合係數值真正的值有所差距。另外，單純兩 個共振腔的耦合係數，也與實際四個共振腔中兩個的耦合係數，是不 相同的。最後再加上多餘的耦合影響，在此為共振腔 1、3 與 2、4 之 間耦合值，對於M1.4、M2,3、M1,2及M3,4的影響，使信號的效能表現與 原先的預期有所出入[26]，這是我們無法去估算的。由於以上種種因 素，通會造成信號失真及中心頻率偏移。其補救方法，可藉由調整共 振腔之間的距離，改變其耦合量，用軟體模擬不斷嘗試微調(Fine tuned)，讓信號的頻率響應達到最佳化。此微調過後的四階密集化共

振電路之交錯耦合式帶通濾波器(A type)的頻率響應模擬結果如圖 3.11(a)所示，其圖形及尺寸如圖 3.11(b)所示。該濾波器的中心頻率為 1.799GHz 、 比 例 頻 寬 為 2.45% 、 通 帶 中 最 小 的 插 入 損 耗 約 為 0.0004dB、反射損失為 21.3dB。

同理，我們可以由上述的方法使用密集化共振腔(D type)與具耦合 線之內折式微小化髮夾型共振腔設計出四階微型共振電路之交錯耦 合式帶通濾波器，如圖 3.12(a)、(b)，3.13(a)、(b)所示。由圖 3.12(a) 的模擬結果顯示該濾波器的中心頻率為1.795GHz、比例頻寬為

圖 3.11(a) 四階密集化共振電路之交錯耦合式帶通濾波器(A type)的 頻率響應模擬結果。

圖 3.11(b) 四階密集化共振電路之交錯耦合式帶通濾波器(A type) 其圖形及尺寸。其中D₁₂=D₃₄=0.8mm、D₂₃=0.99mm、D₁₄=0.4mm、

L₁=3.914mm、L2=0.508mm、H=0.35mm、L=9.7mm。

圖 3.12(a) 四階密集化共振電路之交錯耦合式帶通濾波器(D type)的 頻率響應模擬結果。

圖 3.12(b) 四階密集化共振電路之交錯耦合式帶通濾波器(A type) 其圖形及尺寸。其中D₁₂=D₃₄=0.91mm、D₂₃=1.13mm、D₁₄=0.4mm、

L₁=3.519mm、L2=0.718mm、H=0.35mm、L=9.7mm。

圖 3.13(a) 四階微型共振電路之交錯耦合式帶通濾波器的 頻率響應模擬結果。

圖 3.13(b) 四階微型共振電路之交錯耦合式帶通濾波器 其圖形及尺寸。其中D₁₂=D₃₄=0.75mm、D₂₃=0.99mm、D₁₄=0.35mm、

L₁=3.1mm、L2=0.575mm、H=0.35mm、L=9.7mm。

2%、通帶中最小的插入損耗約為 0.0006dB、反射損失為 21.7dB。由 圖 3.13(a)的模擬結果顯示該濾波器的中心頻率為 1.797GHz、比例頻 寬為 2.45%、通帶中最小的插入損耗約為 0.0003dB、反射損失為 24.5dB。由模擬的結果可以看出此三種類的濾波器其反射損耗 RL 值 皆可達到15dB 以下，故通帶非常平整，尤其以密集化共振腔(A type) 所設計的濾波器，其通帶邊緣非常陡峭，非常適合商業化的需求。