臺灣博碩士論文加值系統

本論文共設計出三種不同形狀輻射體的槽孔天線，其中有共平面梳子型輻射體槽孔天線、共平面旗子型輻射體槽孔天線及共平面多角型輻射體槽孔天線。
改變共平面梳子型輻射體槽孔天線的梳子輻射體數量，進行模擬與實測來取得較佳參數，製作出可應用於含WLAN及LTE頻段之天線。改變共平面旗子型輻射體槽孔天線的接地面積來使頻寬往低頻移動，製作出可應用於含WLAN及LTE頻段之天線。改變共平面多角型輻射體槽孔天線的斜角大小長度來取得較佳的尺寸參數，製作出可應用於含WLAN及LTE頻段之天線。
本論文採用玻璃纖維(FR4)基板，並用IE3D電磁模擬軟體，分別設計出應用於1.8/2.4/2.6/3.6 GHz之共平面梳子型輻射體槽孔天線、應用於0.7/0.9/1.8/2.4/2.6/3.6 GHz之共平面旗子型輻射體槽孔天線及應用於1.8/2.4/2.6/3.6/4.9/5/5.1/5.8/5.9 GHz之共平面多角型輻射體槽孔天線。較佳之共平面多角型輻射體槽孔天線，在操作頻段1.8 GHz、2.4 GHz、2.6 GHz、3.6 GHz、4.9 GHz、5 GHz、5.1 GHz、5.8 GHz、5.9 GHz，最大增益分別為2.05 dBi、2.44 dBi、3.24 dBi、2.21 dBi、3.12 dBi、3.35 dBi、3.30 dBi、3.89 dBi、3.87 dBi。

Coplanar slot antennas with three different shapes of radiator, comb, flag and polygon are designed in this thesis. Changing the element of comb radiator, the suitable size parameters are obtained from simulation. The simulated results are used to produce containing WLAN and LTE frequency bands antenna. Changing ground area of coplanar flag type radiator slot antenna is used to shift the impedance bandwidth to lower frequency. It can also be used to produce containing WLAN and LTE frequency bands antenna. Changing the bevel of polygonal radiator is used to get better size parameters. It can also be used to produce containing WLAN and LTE frequency bands antenna.
In this thesis, the glass fiber (FR4) substrate is adopted to fabricate the antenna and IE3D electromagnetic simulation software is used for analyzing the designed antenna. The fabricated comb-radiator slot antenna can be applied to 1.8 / 2.4 / 2.6 / 3.6 GHz bands. The fabricated flag-radiator slot antenna can be applied to 0.7/0.9/1.8/2.4/2.6/3.6 GHz bands. The fabricated polygon-radiator slot antenna can be applied to 1.8 / 2.4 / 2.6 / 3.6 / 4.9 / 5 / 5.1 / 5.8 / 5.9 GHz bands. The obtained polygonal radiator coplanar slot antenna which peak gains are 2.31dBi, 3.76 dBi, 3 dBi, 3.31 dBi, 3.03 dBi, 3.04 dBi, 4.21 dBi, and 4.37 dBi at 1.8 GHz, 2.4 GHz, 2.6 GHz, 3.6 GHz, 4.9 GHz, 5 GHz, 5.8 GHz, and 5.9 GHz, respectively.
Keywords: Long term evolution, Coplanar waveguide antenna, Comb-type radiator, Flag-type radiator, Polygonal radiator

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VIII
第一章序論 1
1.1研究動機 1
1.2論文架構 3
第二章天線理論及特性 4
2.1共平面天線設計 4
2.2天線輸入阻抗和輻射效率 5
2.2.1天線頻寬的定義 5
2.2.2輻射方向圖 6
2.2.3天線的極化 7
2.2.4 天線增益 8
2.2.5 反射損失 9
2.2.6電壓駐波比 9
2.2.7 共振頻率 9
2.2.8 輻射體數量 10
2.3 共平面波導 10
第三章 寬頻共平面梳子型輻射體槽孔天線設計與分析 14
3.1 寬頻共平面梳子型輻射體槽孔天線模擬分析 14
3.2 寬頻共平面梳子型輻射體槽孔天線實測分析 20
3.3 寬頻共平面梳子型輻射體槽孔天線實測輻射場型圖 27
3.4 本章結論 29
第四章 寬頻共平面旗子型輻射體槽孔天線設計與分析 30
4.1 寬頻共平面旗子型輻射體槽孔天線模擬分析 30
4.2 寬頻共平面旗子型輻射體槽孔天線實測分析 34
4.3 寬頻共平面旗子型輻射體槽孔天線實測輻射場型圖 40
4.4 本章結論 42
第五章 寬頻共平面多角型輻射體槽孔天線設計與分析 44
5.1寬頻共平面多角型輻射體槽孔天線模擬分析 44
5.2 寬頻共平面多角型輻射體槽孔天線實測分析 49
5.3 寬頻共平面多角型輻射體槽孔天線實測輻射場型圖 54
5.4 本章結論 58
第六章 結論 59
參考文獻 61
 
表目錄
表 1-1 無線系統應用之頻段 2
表3-1 改變L3=0 mm、4 mm、14 mm和22.5 mm之天線特性模擬結果 15
表3-2一根梳子輻射體之模擬天線特性結果 17
表3-3 兩根梳子輻射體之天線特性模擬結果 18
表3-4 一根、兩根和三根梳子輻射體模擬之天線特性結果 19
表3-5 應用於操作頻段1.8/2.4/2.6/3.6 GHz 之梳子輻射體共平面天線模擬結果 20
表3-6 改變L3之天線特性實測結果 21
表3-7一根梳子輻射體之天線特性實測結果 22
表3-8 兩根梳子輻射體之天線特性實測結果 24
表3-9 一根兩根和三根梳子輻射體之天線特性實測結果 26
表3-10 三根梳子輻射體實測與模擬天線特性表 27
表3-11寬頻共平面梳子輻射體槽孔天線輻射場型最大增益值 29
表4-1改變L1=125 mm、120 mm及115 mm在0.7 GHz頻段之模擬結果 31
表4-2改變L7之模擬結果 32
表4-3改變L2=0 mm、6 mm及12 mm之模擬結果 33
表4-4 應用於操作頻段(1.8/2.4/2.6/3.5/3.6)GHz 之共平面天線模擬結果 34
表4-5 改變L1之實測結果 35
表4-6 改變L7之天線特性實測結果 37
表4-7 改變L2之實測結果 38
表4-8 L1=125 mm、L2=0 mm、L7=13 mm 較佳參數模擬與實測天線特性表 39
表4-9寬頻共平面旗子型輻射體槽孔天線輻射場型最大增益值 42
表5-1改變L1 = 1.5 mm、5.5 mm、 9.5 mm 及 13.5 mm之天線特性模擬結果 45
表5-2改變D3=2.5 mm、4.5 mm及6.5 mm之天線特性模擬結果 46
表5-3改變D4=7 mm、9.5 mm及12 mm之天線特性模擬結果 47
表5-4 應用於操作頻段1.8/2.4/2.6/3.6/4.9/5/5.1/5.8/5.9 GHz 之共平面天線反射損失模擬結果 48
表5-5 改變L1之天線特性實測結果 50
表5-6 改變D3之天線特性實測結果 51
表5-7 改變D4之天線特性實測結果 53
表5-8 L1=9.5 mm、D3=4.5 mm、D4=9.5 mm 較佳參數模擬與實測天線特性表 53
表5-9寬頻共平面多角型輻射體槽孔天線輻射場型最大增益值 57




 
圖目錄
圖2-1共平面波導構造示意圖 4
圖2-2 天線模擬反射損失圖 6
圖2-3 Hertz偶極子的輻射方向圖 7
圖2-4線極化 7
圖2-5 圓極化波 8
圖2-6 橢圓極化波 8
圖3-1 寬頻共平面梳子型輻射體槽孔天線結構圖 14
圖3-2 改變L3=0 mm、4 mm、14 mm和22.5 mm之天線模擬反射圖 15
圖3-3 一根梳子輻射體之天線三種排列方式的模擬反射損失圖 16
圖3-4 兩根梳子輻射體排列之天線模擬反射損失圖 17
圖3-5 一根、兩根和三根梳子輻射體較佳的天線模擬反射損失圖 18
圖3-6 D1=22 mm、D2=22 mm、D3=22 mm之天線模擬反射損失圖 19
圖3-7 改變參數 L3 (a) L3= 0 mm (b) L3=4 mm (c) L3= 14 mm (d) L3= 22.5 mm之平面天線實體圖 20
圖3-8 改變L3之天線實測反射損失圖 21
圖3-9 改變一根梳子輻射體位置之共平面天線實體圖 22
圖3-10 改變一根梳子輻射體位置的實測天線反射損失圖 22
圖3-11 兩根梳子輻射體三組排列位置之共平面天線實體圖 23
圖3-12 兩根梳子輻射體三組排列位置的實測天線反射損失圖 24
圖3-13 一根、兩根和三根梳子輻射體之共平面天線實體圖 25
圖3-14 一根、兩根和三根梳子輻射體的實測天線反射損失圖 25
圖3-15 三根梳子輻射體天線實測與模擬反射損失圖 26
圖3-16寬頻共平面梳子型輻射體槽孔天線實測輻射場型圖 28

圖4-1:寬頻共平面旗子型輻射體槽孔天線結構圖 30
圖4-2:寬頻共平面旗子型內部輻射體槽孔天線尺寸圖 30
圖4-3改變L1=125 mm、120 mm及115 mm的模擬反射損失圖 31
圖4-4改變L7的天線模擬反射損失圖 32
圖4-5改變L2=0 mm、6 mm及12 mm的模擬反射損失圖 33
圖4-6 L1=125 mm、L2=0 mm和L7=13 mm之天線模擬反射損失圖 33
圖4-7 改變參數 L1 (a)L1=115 mm (b) L1=120 mm (c) L1=125 mm 之平面天線實體圖 34
圖4-8 改變L1之實測天線反射損失圖 35
圖4-9改變參數L7 (a) L7=0 mm (b) L7=13 mm (c) L7=20 mm (d) L7=30.5 mm之平面天線實體圖 35
圖4-10 改變尺寸參數L7之天線實測反射損失圖 36
圖4-11 L7操作頻段1.3GHz電流路徑圖 36
圖4-12改變參數L2 之平面天線實體圖 37
圖4-13改變L2之天線實測反射損失圖 37
圖4-14 L1=125 mm、L2=0 mm、L7=13 mm 較佳參數天線模擬與實測反射損失圖 38
圖4-15寬頻共平面旗子型輻射體槽孔天線實測輻射場型圖 42
圖5-1:寬頻共平面多角型輻射體槽孔天線結構圖 44
圖5-2為改變L1=1.5 mm、5.5 mm、9.5 mm及13.5 mm的天線模擬反射損失圖 45
圖5-3 D3=2.5 mm、4.5 mm及6.5 mm之模擬反射損失圖 46
圖5-4 D4=7 mm、9.5 mm及12 mm之天線模擬反射損失圖 47
圖5-5 L1=9.5 mm、D3=4.5 mm和D4=9.5 mm之天線模擬反射損失圖 48
圖5-6 改變參數 L1 (a) L1= 13.5 mm (b) L1= 9.5 mm (c) L1= 5.5 mm (d) L1= 1.5 mm之平面天線實體圖 49
圖5-7 改變L1之天線實測反射損失圖 49
圖5-8 改變參數 D3 (a) D3= 2.5 mm (b) D3= 4.5 mm (c)D3= 6.5 mm之平面天線實體圖 50
圖5-9 改變D3之天線實測反射損失圖 51
圖5-10 改變參數D4 (a) D4=7 mm (b) D4=9.5 mm (c)D4=12 mm之平面天線實體圖 52
圖5-11 改變D4之天線實測反射損失圖 52
圖5-12 L1=9.5 mm、D3=4.5 mm、D4=9.5 mm 較佳參數天線模擬與實測反射損失圖 53
圖5-13寬頻共平面多角型輻射體槽孔天線實測輻射場型圖 57

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