具有高頻率比及強耦合量之雙頻耦合器設計

耦合線耦合器具有能將微波能量耦合分割功能，亦可提供90度相位差之輸出訊號，在各類通訊系統及微波電路應用上相當廣泛。傳統耦合線耦合器因電性長度需為四分之一波長，故僅能適用於單頻。文獻上針對雙頻耦合線耦合器之研究較少，且頻寬很難控制，又因受限於微帶線阻抗值不可過高，可實現之雙頻頻率比大多小於3。本計畫為兩年期之計畫，主要目的在於設計一系列創新構想之雙頻耦合線耦合器。第一年研究內容，設計具高頻率比之雙頻耦合線-殘段耦合器，藉由控制耦合線電性長度及在平行耦合線中間搭接殘段，可達成高頻率比之雙頻操作，頻寬可藉由殘段阻抗控制，且隨頻率比增加整體電性長度會減小。研究發現，當頻率比大於4時，兩通帶間會產生虛假通帶，造成不預期訊號出現在輸出端。因此本計畫將開發新穎之雙頻帶狀線-貫孔EBG結構，結合EBG結構與耦合線-殘段耦合器，達成具高頻率比及虛假通帶抑制能力之雙頻耦合器。傳統耦合線耦合器要實現強耦合量，偶模阻抗與奇模阻抗比值需很大，會造成微帶線之線寬及間距過窄，不容易實作，故耦合線-殘段耦合器較適合弱耦合之應用。為滿足強耦合量需求，本計畫第二年接續前一年之研究內容，設計同時可實現高頻率比及強耦合量之雙頻多重耦合耦合器。我們在耦合線之間加入四根殘段及增加兩條不耦合傳輸線，可產生多重耦合效應來增加耦合量，使用這種新的雙頻架構，其製作3 dB耦合量會變得很容易，但電路尺寸會增大。此外，可藉由殘段阻抗控制頻寬及降低偶模阻抗使其容易實作。當頻率比過高時，兩通帶間也會產生虛假通帶。故將結合EBG結構與耦合器，達成具高頻率比、強耦合量及虛假通帶抑制能力之雙頻耦合器。最後將耦合器B之結構改為單軸對稱，增加電路設計參數，並藉由適當設定合成條件來設計輸出相位差為180度，使耦合器可達成類似雙頻rat-race coupler及雙頻balun效果。

系統編號:PB10408-5708
原計畫編號:MOST104-2221-E182-007