具高頻寬之微小化雙頻濾波天線

Abstract

本論文之研究為設計具高頻寬的微小化雙頻濾波天線，可易於與射頻模組整合且仍具備良好的濾波器響應。在無線通訊系統中，將帶通濾波器與天線整合成同時具有濾波與輻射功能的單一元件，可有效縮小元件所佔用的電路面積，此元件即為濾波天線；目前對於濾波天線的文獻大多為單頻結構，因雙頻帶通濾波器與天線整合需同時滿足兩頻帶之間的匹配故設計不易，而高頻寬的設計則再提高整合的困難度。 本論文首先提出一種以步階阻抗共振器所設計成的雙頻帶通濾波器，即可以簡易的平面架構實現雙頻帶的效果，並在兩共振器之間以蜿蜒式金屬線與短路接地貫孔相連以提供電容電感性耦合，由此結構控制通帶的虛部阻抗值，則可調整元件所需頻帶寬；再者，提出一種Y型的寬頻單極天線，並在Y型輻射體中間處加入蜿蜒式殘段結構使天線形成一條可在低頻操作的電流路徑，以達到雙頻的效果；最後透過導納反轉器來整合濾波器及天線，其採用倒U型的設計可同時滿足雙頻頻帶的匹配，且在整合後完全不增加整體電路面積，以微小化的設計即滿足設計條件。此雙頻濾波天線大小僅30 mm × 25 mm，本天線的設計細節及實驗結果在論文中有詳細討論。