利用堆疊二維傳輸線之微小化方向耦合器研究設計

Abstract

隨著時代的進步，高效率、高性能等科技電子產品已經只是現代基本的需求，低成本及高整合性才是現今科技發展的趨勢。在微波行動通訊系統中，為了達到降低成本以及製造出「輕薄短小」等可攜式的產品，必須藉由微波通訊系統構成之電路模組縮小化開始做起。由於方向耦合器在微波電路中是相當重要的被動元件模組，它具有能量傳送分配及耦合監測的功能，因此本研究將執行方向耦合器之微小化設計，以減少方向耦合器元件的使用面積，以利於達到縮小整個產品系統體積及降低成本。

在本研究所設計的方向耦合器為垂直堆疊的方向耦合器而縮小的方式係採用新型合成傳輸線－互補傳導線帶傳輸線結構取代傳統的線帶傳輸線，藉由CCS線帶迂迴曲折佈局的方式，來達到保有其原本電器性能且縮小面積降低成本的目的。此方向耦合器，係使用PCB印刷電路板製程，介質板材為ROGERS ，以全波三維電磁模擬分析軟體(Ansoft HFSS)之有線元素法(Finite-Element Method)來設計分析相關電路，其工作頻率為5.4 GHz。

分析結果顯示：CCS垂直堆疊方向耦合器與傳統線帶垂直堆疊方向耦合器電器性能相當的條件下，面積縮小達 49%，輸入反射損耗優於 23.3 dB，傳輸損耗在 0.3 dB 內，耦合量為 17.6±1.3 dB，而隔離度優於 22.3 dB，在2.6 GHz ~ 7.6 GHz 的頻率範圍間。