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    三度空間頻域法全波分析有限厚度共平面波導及垂直連結電路 (子計畫四)
    (1995)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程研究所
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    以多模共振腔技術發展高頻率選擇性之帶通濾波器
    (2008)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程學系(所)
    本計畫第一年 (2008/08-2009/07) 將研究具有寬頻、寬止帶以及高頻率選擇度之多模 共振腔帶通濾波器。電路設計將利用步階式阻抗共振腔的多模共振特性，整合寬邊耦合 與開路殘段等技術，單一諧振元件具有多階，以達到高頻率選擇度。 本計畫第一步先行研究具有多諧振模特性之步階阻抗共振腔的設計。根據傳輸線理 論，具有特殊長度比以及阻抗比的步階阻抗共振腔可以被設計為單一元件多共振模，用 於濾波器設計時，一個共振模貢獻一階，於是得到單元件高階響應。這種元件與傳統矩 型（或圓形）波導管多模元件不同的地方在於後者之多模諧振頻率均相同，本計畫所提 多模之諧振頻率各不相同。本計畫先以比例頻寬為 50%，設計並製作四至九階（四至 九傳輸極點）之準柴比雪夫帶通濾波器，此寬頻電路之輸入/輸出耦合量與外部品質因素 之間的關係也有詳細的討論。運用相同的設計概念，本計畫也擬挑戰符合超寬頻系統 （UWB）所使用的帶通濾波電路，並具有高頻率選擇性。 若想要增加通帶的頻率選擇度，可以增加電路的階數，也可以創造傳輸零點。本計畫 提出了搭配兩個四分之一波長開路殘段的半波長共振腔，以實現具備高頻率選擇度之三 模以及五模帶通濾波器。由於通帶兩側具有零點，此濾波器擁有相當銳利的邊帶之外， 也維持著良好的通帶介入損耗。初步結果證實，此電路的實做結果與模擬相當一致。 本計畫的第二年 (2009/08-2010/07) 將探討具有多重傳輸零點、寬截止帶以及高階微 小化之多模環形帶通濾波器。首先提出一具備寬截止帶之週期性步階式阻抗微型化環形 帶通濾波器，先以步階式阻抗共振環取代全波長環形共振腔，達到使用面積微型化以及 大幅提高第二諧振頻率目的，再利用輸入/輸出的饋入機制所產生的額外零點，進一步壓 制第二諧振頻率，達成寬截止帶的設計效果。接著使用四分之一波長寬邊帶耦合線來取 四分之三波長的微帶線使得電路面積可以更進一步的縮小。此組電路微型化的效果相當 良好，約為傳統環形濾波器的 19.4%。 上述的電路具備兩個傳輸極點與零點，當階數增加時，極點與零點的數目才會增加。 本計畫也提出了利用雙環形結構的四模帶通濾波器。此濾波器不但擁有四個傳輸極點 外，也同時具備了四個傳輸零點。由於通帶兩側擁有零點，此濾波器擁有比傳統環形濾 波器電路更好的邊帶，且保持良好的介入損耗。電路的實際量測將與模擬比對。
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    以步階阻抗諧振器設計密集化低階與高階橢圓函數濾波器
    (2004)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    交通大學電信工程系
    本計畫提出高階小面積之平面橢圓函數濾波器的設計，利用四分之波長傳輸線，擇定饋入到微帶線諧振器，可以得到陡峭的邊通帶響應、多重傳輸零點、以及截止帶中充分的衰減量。剛開始，我們分別以直接耦合與三線微帶結構，將兩級的電路串接。若該兩級電路的零點，一個在通帶下緣，另一個在通帶上緣，則可以得到類橢圓函數頻率響應。本研究中同時使用步階阻抗與均勻阻抗諧振器，以建立適當的濾波器合成經驗與耦合量關係。 接著，我們使用輻射型stub以改進通帶響應，以及零點附近與截止帶的衰減量。可以確定的是不僅整個電路佔用相當小的面積，而且具有高品質的濾波器特性。最後，我們同時利用直接耦合與三線結構串接電路耦合級，整個電路在通帶中共有8個傳輸極點，通帶旁有四個傳輸零點。雖然整個電路有8個極點，其實僅有兩個串接級，所以其介入損失將不若一般階平行耦合濾波器達到4或5dB，我們估計應該在 2dB 左右。最後，我們也仔細描述整個電路的一些特點。
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    具有寬截止頻帶之微波微帶線帶通濾波器設計
    (2002)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    交通大學電信工程系
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    具有超寬截止帶之微波濾波器研究
    (2007)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程學系(所)
    本計畫提出一個利用多週期性步階式阻抗諧振器，設計抑止多重諧波的平行耦合 微帶線帶通濾波器。定義為 PSIRN 的週期性步階阻抗共振腔是由 N 個週期的高阻抗 以及低阻抗所組成，其總長度為設計頻率 fo 時之二分之波長，其中 PSIR1、PSIR2 以 及 PSIR3 得以設計相同的 fo，但其高階諧振頻率不同。以達到在整體濾波器電路中消 除多重高階諧波的效果；除此之外，其耦合級也會在不同的頻率點產生傳輸零點。這 些傳輸零點可以藉由改變PSIRN 之阻抗比而調整位置，進而進一步協助達成抑止多重 諧波的功能。依此概念，本計畫所設計的週期式步階阻抗帶通濾波器展現出相當好的 高頻止帶。實驗的結果顯示，三階和五階的帶通濾波器在壓抑諧波的部分可以達到 -30 dB 以下，其上截止帶頻率也可以展延至5 fo。
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    具有超寬截止帶之微波濾波器研究
    (2006)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    交通大學電信工程系
    本計畫提出一個利用多週期性步階式阻抗諧振器，設計抑止多重諧波的平行耦合 微帶線帶通濾波器。定義為 PSIRN 的週期性步階阻抗共振腔是由 N 個週期的高阻抗 以及低阻抗所組成，其總長度為設計頻率 fo 時之二分之波長，其中 PSIR1、PSIR2 以 及 PSIR3 得以設計相同的 fo，但其高階諧振頻率不同。以達到在整體濾波器電路中消 除多重高階諧波的效果；除此之外，其耦合級也會在不同的頻率點產生傳輸零點。這 些傳輸零點可以藉由改變PSIRN 之阻抗比而調整位置，進而進一步協助達成抑止多重 諧波的功能。依此概念，本計畫所設計的週期式步階阻抗帶通濾波器展現出相當好的 高頻止帶。實驗的結果顯示，三階和五階的帶通濾波器在壓抑諧波的部分可以達到 -30 dB 以下，其上截止帶頻率也可以展延至5 fo。
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    利用 C-Section 發展雙頻微波耦合器與濾波器
    (2009)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程學系(所)
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    利用網路合成法以密集微小化平面振子設計高品質無線射頻濾波器
    (2000)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    交通大學電信工程系
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    多重耦合微帶線---到任意負載網路的匹配最佳錐狀線設計及其環形共振電路之分析及測量
    (1996)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程學系
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    多零點、雙通帶、與微小化微帶步階阻抗諧振腔濾波器設計研究
    (2003)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程學系
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    密集化微小形共振電路帶通濾波器諧波響應抑制之設計研究
    (2001)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程學系
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    平行耦合微帶線寬頻濾波器設計
    (2000)
    郭仁財
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    國立交通大學電信工程學系
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    抑制多重高階諧波之高品質平面微帶濾波器設計與合成
    (2005)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    交通大學電信工程系
    在近卅年的無線通訊的射頻前端電路系統中，最常使用到的濾波器就是平行耦合微 帶線濾波器，原因是電路合成容易、重複性高、可靠度也佳、可以實現頻寬的範圍也相 當大。但是，由於這種濾波器利用 distributed 元件實現，再加上耦合級的奇偶模傳播速 度不同，所以在設計頻率的整數倍頻，都會有寄生響應。這些響應嚴重影響濾波器在上 截止帶應有的衰減率，也造成通帶頻率響應不對稱。 本計畫提出消除多高階寄生響應的方法，以大幅提高濾波器的品質。所使用的結構 為（1）平行耦合直線型共振器，（2）鋸齒狀共振器。一個微帶線耦合級在接近二倍頻 處，具有一個傳輸零點，此零點可以藉由改變耦合線的長度加以調整。透過過度耦合的 末端耦合級，該零點可以是用來抑制微帶線耦合濾波器中在兩倍頻處不想要的寄生響 應。本計畫進一步將過度耦合觀念延伸濾波器的中間各耦合級，則亦可抑制濾波器的三 倍與四倍頻寄生響應，使得高頻帶的抑制頻寬大幅度的延伸到五倍頻處，且通帶的響應 維持與傳統方法設計之濾波器一樣。 我們已經在一篇 MWCL 中證明，鋸齒耦合微帶線的，可以有效的消除濾波器二倍 頻處的假響應，利用與上述「過度耦合」的觀念，也可以消除三倍頻，根據我們的經驗， 四倍頻的假響應，也可因消除二倍頻響應的鋸齒狀設計也同時消除，所以，濾波器的上 截止頻帶很容易就可以到達 5 倍頻。量測結果與模擬結果已經具有很好的吻合，也證 實了此設計概念。
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    改善多重耦合微帶聯結線上高速數位信號傳輸品質之研究
    (1995)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程研究所
    本計畫將對多重耦合微帶聯結線上傳輸之 數位信號品質的改善作一研究.改善的方法包 括信號極性的妥善利用及結構參數的組合,並 配合最近由提案人所提之實際負載電路的設計 ,使接收端的信號品質受串音雜訊(Crosstalk)及反 射的影響能減到最低.具有限金屬厚度多重耦 合傳輸線的[ R] 、[ L] 、[ C] 及[ G] 矩陣將以最 近完成之空間頻域法計算,再據之計算該耦合 傳輸線的特徵電壓及電流向量及各特徵傳輸模的傳播相位速度.利用可能的結構參數組合如 線寬、線距、介質厚度、介質常數等及數位信 號極性或組合,找到合乎要求或最低串音雜訊 的電路設計,使達到接收端的信號品質提昇.
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    沿多重耦合微帶傳輸線傳播之高速脈波受有限金屬厚度之影響
    (1993)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    交通大學電信工程研究所
    本計畫擬以一年為期,研究有限金屬厚度對多 重耦合微帶傳輸線上傳播之高速脈波之波形的影 響.首先利用空間頻域法分析多重耦合微帶傳輸 線的傳播特性,在頻域中建立資料庫,含傳播常數, 電流分佈及特性阻抗,再結合恰當的2N端埠理論, 利用快速傅立葉轉換分析沿耦合傳輸線上傳播的 高速脈波之波形失真及Crosstalk.
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    高品質無線通訊雙頻操作被動元件之研發(I)
    (2007)
    郭仁財
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    KUO JEN-TSAI
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    國立交通大學電信工程學系(所)
    本計畫第一年 (2007/08~2008/07) 探討如何設計具有多重傳輸零點、寬截止帶、以及高階微小化 的雙頻帶濾波器。我們先前的研究結果顯示，當雙頻帶濾波器的階數增加時，可實現的頻寬範圍會 變小。因此，期望發展具有橢圓函數響應的雙頻帶濾波器。如此將可無需增加階數，也能改善通帶 的選擇度。同時，適當地安排傳輸零點的頻率也可用來抑制高階膺頻，增加高止帶的頻寬。 計畫中使用新型的堆疊式步階阻抗諧振腔濾波器設計雙頻帶濾波器。初步的分析顯示，若利用 斜對稱平行耦合線饋入，即可在兩個通帶的兩側產生零點。研究發現必須適當地選擇耦合線的長度 以及間距，才能在兩個通帶都得到良好的折返損失。在初步的實驗中，只需要使用二個步階阻抗諧 振腔，即可設計出橢圓函數響應的雙頻帶濾波器。這比我們之前須使用四個步階阻抗諧振腔的設計 更小也更簡易。此外，如何利用傳輸零點抑制高階膺頻的方案也將在此計劃中研究。 本計畫第二年 (2008/08~2009/07) 研究具有雙頻帶操作的方向耦合器（90o 與 180o 分合波器） 及其微小化設計。先將 180o 分合波環周邊以步階阻抗傳輸線取代，以達到微小化與骯頻操作的目 的。每一段 λ/4 週邊均以兩段低阻抗及一段高阻抗傳輸線段串接之傳輸線電路取代，所得之分合波 器所佔用面積為傳統設計之 49％，初步研究成果中以操作於 900/1800 MHz 雙頻電路之實作與量測 為例。 在進一步的成果中，利用步階阻抗傳輸線並接開路殘段，取代標準設計結構中四分之波長傳輸 線段。步階阻抗傳輸線段以及並接殘段的特性阻抗與長度等幾何參數，均需先由理論推導出相關公 式，再將以繪圖或解非線性方程式得到。在初步成果中，如果只使用開路殘段而不使用步階阻抗， 所設計的雙頻帶180o 耦合器，其周長只有傳統單頻帶設計的32%。如果進一步使用步階阻抗，環的 周長更可達傳統單頻帶設計的25%以內，實作電路之測量頻率響應與設計模擬相當一致。在本計劃 中，亦將利用上述方法設計微小化的雙頻直交（90o）耦合器。具有抑制高階諧波，以達到寬截止帶， 並兼具雙頻與微小化的設計將一併研究。