三度空間近平面式可任意變換方向之微波及毫米波濾波器之設計

Abstract

本論文所發表之三度空間近平面式可任意變換方向之微波與毫米波濾波器，是世界 上第一個採用可任意變換方向之耦合結構所設計之微波或毫米波微波器。此類微波 器是由懸吊式基座的兩面或（及）同一面的半波長振盪器所組成，而且這些振盪器 的方向是可任意變換，而非排列在同一直線上，這樣的結構不但可以突破傳統末端 耦合式濾波器因為耦合量太小所受到的頻寬限制，而且，因為它的振盪器可改變方 向，所以此種濾波器可以更容易在通訊系統中與其他濾波或毫米波電路互相銜接， 此外由於此濾波器是架構在隧道式金屬座上，因此，在設計濾波器時可使之僅容許 一個主要的準近態模在電路上傳輸，而其他所有的高次模都只能衰減而無法傳輸， 如此一來，這種濾波器自然更不容易與系統中其他電路產生耦合效應。 為了要設計如此複雜的濾波器，一個以三度空間準靜態空間頻域趨近法為骨幹並採 用一組新式的二度空間基底函數的分析法亦首次被提出用以分析在濾波器中之可變 換方向的耦合結構，在使用此分析法去得到可變換方向耦合結構的等效電路之前， 我先將此法用以分析微線末端開路及懸吊式微線之末端耦合等不連續結構，並將所 得到的結果與他人已發表之論文中之測量及用全波分析法所得到的結果做比較，我 發現兩者相當吻合，於是我將此法推廣於分析兩種從未被發表的耦合結構─廣面之 末端式耦合及90度轉角之廣面末端式耦合，並將上述兩種耦合結構應用於三個Ｋ頻 帶濾波器之設計，這三個濾波器分別為一個具有 27.27﹪頻寬比的寬頻設計，及兩 個窄頻的壓縮長度式濾波器設計，當我將振盪器之金屬損耗也加入計算，我所得到 的測量結果與所預期的濾波器特性非常地吻合。 接著，我更將此一設計理論應用到毫米波濾波器之設計。應用相同的設計理念，我 製作並測試了兩個Ka頻帶的壓縮長度式濾波器，其頻寬比分為17.4﹪及2.82﹪，而 我所得到的量測結果與所預期的濾波器特性也是非常的接近。