本論文利用Arduino 實驗板搭配直交表來控制短路片實現混成T型波導管之阻抗匹配，並且利用模擬軟體HFSS模擬以驗證此匹配子系統的工作原理。
傳統上，阻抗匹配的短路片調整是透過人工來進行，然而對於需要長時間操作的應用中，以人工監看阻抗變化，並隨時調整阻抗匹配的方式變得相對困難，甚至是不可行，因此本論文利用電機控制的方法，藉由 Arduino 搭配直交表來即時控制短路片的位置，也就是透過該裝置，隨時監測反射能量的大小，以機動性的微調波導管上的兩個短路片，維持阻抗匹配的狀態。
此外，為了瞭解及展示矩形波導中的電磁場分部特徵，我們用模擬軟體HFSS來分別驗證在矩形波導、T型波導、混成T型波導的電場分布，且利用該軟體來模擬本論文探討的系統裝置之輸出阻抗在不同阻抗下，確實能有效找到適當短路片位置的過程，以完成所需的阻抗匹配任務。

In this thesis, the Arduino board along with an orthogonal table are utilized to control the short-circuit plate in order to achieve the impedance matching of a magic T waveguide device. Meanwhile, the simulation via commercial software HFSS is conducted to verify the matching mechanism and operation principle.
Traditionally, impedance matching is adjusted manually. However, in applications that require long-term operation, it is difficult or even not feasible to conduct impedance matching manually via long-term observation of impedance variation. Therefore, in this thesis the matching automation through motor control is conducted along with certain optimization procedure. The method uses the Arduino board to control motor and adjust the position of the short-circuit plate with the help of an orthogonal table. In addition, the device can monitor the amount of reflected energy continuously and proceed to fine tune the two short-circuit plates inside the waveguide when necessary to maintain the impedance matching .  
In addition, in order to demonstrate the characteristics of electromagnetic fields in a rectangular waveguide, the simulation via commercial software HFSS is conducted to verify the electric field distribution inside the rectangular waveguide, T-type waveguide, and hybrid T waveguide elements, respectively.   Moreover, the simulation software is used to verify: the waveguide system can effectively find the appropriate locations for the plates to achieve the impedance matching goal.

目錄
中文摘要	-I-
英文摘要	-III-
第一章 序論 -1-
1.1 研就動機與目的 -1-
1.2 研究背景 -1-
1.3 論文架構 -3-
第二章 設計原理 -4-
2.1 直交表 -4-
2.1.1 直交表原理 -4-
2.1.2 連續直交表的使用 -5-
2.1.3 等差式田口優化法 -8-
2.2 波導管 -12-
2.2.1 波導管原理	-12-
2.2.2 矩形波導管	-16-
2.2.3 混成T型波導管 -21-
第三章 波導管阻抗的自動匹配系統架構 -24-
3.1 系統介紹 -24-
3.1.1 硬體 -24-
3.1.2 軟體 -37-
3.2 模擬系統設計	-38-
3.2.1 波導管模擬設計 -38-
3.3 系統裝置與程式設計 -49-
3.3.1 設計流程 -49-
3.3.2 電路腳位連接方法 -49-
3.4 機構設計 -50-
3.4.1 第一版L形機構的規劃 -50-
3.4.2 第二版L勾形機構的規劃 -53-
3.5 程式設計 -57-
3.5.1 設計流程 -57-
3.6 成果 -58-
第四章結論 -59-
參考文獻	-61-

圖目錄
圖1.1 微波電漿化學汽相沉積系統示意圖 -2-
圖2.1 等差式田口優化法流程圖 -9-
圖2.2 平行金屬板的導波系統 -12-
圖2.3 矩形波導管 -16-
圖2.4 混成T型波導管 -21-
圖2.4 波導管示意圖 -23-
圖3.1 Arduino實驗板，UNO型號 -25-
圖3.2 四線式步進馬達構造圖 -31-
圖3.3 Unipolar/Bipolar介紹圖 -32-
圖3.4 A4988接腳圖 -35-
圖3.5 Arduino IDE -37-
圖3.6 矩形波導管TE10電場分布 -39-
圖3.7 矩形波導管反射係數比較圖 -39-
圖3.8 T型波導管TE10電場分布 -41-
圖3.9 T型波導管反射係數圖 -41-
圖3.10 Hybrid T型波導管TE10電場分布 -43-
圖3.11 Hybrid T型波導管反射係數圖 -43-
圖3.12 第一次疊代Hybrid T型波導管反射係數圖 -44-
圖3.13 第二次疊代 Hybrid T型波導管反射係數圖 -45-
圖3.14 第三次疊代Hybrid T型波導管反射係數圖 -46-
圖3.15 第四次疊代Hybrid T型波導管反射係數圖 -47-
圖3.16 不同阻抗下的Hybrid T型波導管反射係數比較圖 -48-
圖3.17 腳位接線電路圖 -49-
圖3.18 L形機構設計圖 -51-
圖3.19 L形機構實體圖 -51-
圖3.20 控制盒機構設計圖 -52-
圖3.21 控制盒機構實體圖 -52-
圖3.22 L勾形機構設計圖 -54-
圖3.23 L勾形機構實體圖 -54-
圖3.24 連接板機構設計圖 -55-
圖3.25 連接板機構實體圖 -55-
圖3.26 螺桿、馬達與連接板實體圖 -56-
圖3.27 程式流程圖 -57-
圖3.28 原先系統圖 -58-
圖3.29 結合新機構裝置後之系統圖 -58-

表目錄
表2.1 直交表OA(27,13,3,2) -7-
表2.1 直交表OA(25,2,5,1) -11-
表3-1 UNO規格 -26-
表3.2步進馬達性能分析介紹圖 -33-
表3.3步進馬達規格 -34-
表3.4第一次疊代位準為20mm的直交表在頻點為2.45GHz -44-
表3.5第二次疊代位準為5mm的直交表在頻點為2.45GHz -45-
表3.6第三次疊代位準為2mm的直交表在頻點為2.45GHz -46-
表3.7第四次疊代位準為1mm的直交表在頻點為2.45GHz -47-

[1]楊尚嶧，直交表於UWB天線設計上的應用，淡江大學電機工程系，99學年度碩士論文。
[2]陳盟崴，一種新型漸變槽孔天線之設計，淡江大學電機工程系，105學年度碩士論文。
[3]吳彥廷，應用局部放電檢測的超高頻帶之超寬頻天線設計，淡江大學電機工程系，105學年度碩士論文。
[4]Institute of Electrical and Electronics Engineers, 「The IEEE standard dictionary of electrical and electronics terms」; 6th ed. New York, N.Y., Institute of Electrical and Electronics Engineers, c1997. IEEE Std 100-1996.
[5]D. K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Second Edition, Addison Wesley,1989.
[6]David M. Pozar ,Microwave Engineering,Wiley,2005
[7]David J. Griffiths ,Introduction to Electrodynamics,Prentice Hall,1999
[8]Manual of LRL Model 550B-SS Microwave Training Kit, 2nd Edition, Electronics Research Labs. 
[9]Robert E. Collin, Foundations for Microwave Engineering, 2nd Edition, New York: McGraw-Hill, pp.832-837, 1992.
[10]瞿大雄，電磁波實驗教材，國立臺灣大學電機工程學系，中華民國一零七年二月版。
[11]Dylan F. Williams, Jeff Jargon, Uwe Arz and Paul Hale, “Rectangular-Waveguide Impedance”, Microwave Measurement Conference (ARFTG), 2015 85th, May 22-22, 2015, pp.460-463
[12]R. B. Marks and D. F. Williams, "A general waveguide circuit theory," J. Res. Nat. Instit. Standards and Technol., vol. 97, no. 5, pp. 533-562, Sept.1992.
[13]R. E. Collin, Foundations for Microwave Engineering McGraw-Hill, Inc.,1966.
[14]D. F. Williams and B. Alpert, "Causality and waveguide circuit theory," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 49, no. 4, pp. 615-623, Apr.2001.
[15]R. B. Marks and D. F. Williams, "Characteristic Impedance Determination using Propagation Constant Measurement," IEEE Microwave andGuided Wave Letters, vol. 1, no. 6, pp. 141-143, June1991.
[16]D. F. Williams and R. B. Marks, "Transmission Line Capacitance Measurement," IEEE Microwave and Guided Wave Letters, vol. 1, no. 9, pp. 243-245, Sept.1991.
[17]雷前召，矩形波導中電磁場分布特徵研究，vol. 19，no. 19，2011年10月
[18]宋楠、韓廣義，"Arduino從零開始學"，碁峰出版社，2015年
[19]徐德發譯，"Arduino錦囊妙計"，歐萊禮出版社，第三版，2012年
[20]趙英傑，"超圖解Arduino互動設計入門"，旗標出版社，第三版，2016年
[21]許溢适、陳坤正，"步進馬達使用法"，全華圖書出版社，2005年
[22]楊明豐，"Arduino最佳入門與應用"，碁峰出版社，2014年
[23]烏諾,施麥爾，"Arduino微控器好好玩"，新文京出版社，2015年
[24]游振桁，"圖解馬達入門"，世茂出版社，2008年
[25]鄒應嶼，電動機控制簡介技術報告TR-001，國立交通大學，電機與控制工程系所，2000 年 1 月 21 日
[26]鄭士康，電磁波，台北市：全華科技圖書公司，2006，第一章、第五章。
[27]劉有台，微波電漿源技術及應用(半導體科技 NO.26, 2002/2)，工研院化學工業研究所
[28]廖文祥，以微波電漿噴射化學氣相沉積法動態成長大面積鑽石膜之研究，國立臺北科技大學製造科技研究所，97學年度碩士論文。
[29]楊勝凱，透過奈米晶鑽石薄膜改善奈米碳管之電子場發射特性，大同大學電機工程研究所，106學年度碩士論文。
[30]唐睿和，鑽石薄膜進行熱處理及表面披覆以改善其場發射特性，大同大學電機工程研究所，101學年度碩士論文。
[31]黃瑞成，利用射頻磁控濺鍍法成長類鑽碳膜於矽基板上以製備高頻氧化鋅薄膜之表面聲波元件，大同大學電機工程研究所，96學年度碩士論文。
[32]林聖昌，微波電漿系統設計及其應用在超奈米微晶鑽石成長之研究，淡江大學物理學系，99學年度碩士論文。
[33]林峻劭，直交表於UWB天線設計上的應用，淡江大學電機工程系，106學年度碩士論文。