臺灣博碩士論文加值系統

由於在現今的手機中，基本上均使用單極天線來做為其天線，所以在此論文會先提及單極天線的量測，並且本論文得到其在1.84GHz以及2.6GHz的中心頻率下，銅線直徑與線長及線彎間距之間的關係式;再來延續單極天線的實測去做其在同一平面上的隔離度量測，而得到其在距離越大隔離度也能夠越好的結果。
而最後也是本論文主要的主軸，探討現今最火熱的長期演進技術之載波聚合，由此技術下去探討以及設計一個載波聚合天線，而從先前的研究去延伸，我們設計一個在同一個基板但不同平面的八面體天線，而以此載波聚合天線去測量其在不同面上的隔離度關係，而在相隔90度的面上，基本上就可以達到我們所需要的隔離度。

Basically monopole antenna is implemented in the current cell phones; it first in this study discusses the measurement process in the characterization of monopole antenna and then investigates the transmission characteristics of the antenna between its input and output ports. The implementation of the monopole antenna at center frequency of 1.84 GHz or at 2.6 GHz is then considered to find the relationships between the copper line diameters, line lengths and line curvatures etc. The isolation between antennas implemented in the same plane is then measured to validate the result that the longer the separation between antennas the better of their isolations.
Carrier aggregation has been considered in LTE-A system to aggregate many component carriers to increase user’s transmission speed. It is the main task in this study to implement carrier- aggregated antennas. The design of octahedron antenna is considered and implemented on different planes but on the same template. The characteristics of implemented octahedron antennas such as the resulting antenna center frequency, bandwidth and antenna performance are all measured and compared. The process or the procedure to shift the carrier center frequency if it occurs carrier frequency offset or the tuning of the antenna to have its bandwidth increased are also studied. The separation angle between antennas implemented in the octahedron template is varied to investigate the resulting isolation between antennas at each possible separation angle. It concludes that in order to meet the LTE-A system requirement it needs to have greater than 90 degrees separation angle between antennas. 90 degrees separation angle is used in the final implementation of carrier-aggregated antennas.

目錄
致謝 I
中文摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 研究目的 1
1.2 各章節提要 2
第二章 文獻探討 3
2.1 先進長期演進技術之載波聚合 3
2.1.1 先進長期演進技術 3
2.1.2 載波聚合 4
2.2 天線特性說明 6
2.2.1 線電感 6
2.2.2 電磁波傳導 7
第三章 量測之設備及方法 9
3.1 量測設備及元件 9
3.1.1 網路分析儀 9
3.1.2 校準元件 9
3.2 量測方法與流程 10
3.2.1 實驗天線製作 10
3.2.2 天線量測之流程 12
第四章 天線之量測 13
4.1 單極天線量測 13
4.1.1 中心頻率1.84GHz之量測與模擬分析 13
4.1.1.1 銅線直徑0.21mm下不同線彎間距之量測與模擬 15
4.1.1.2 銅線直徑0.35mm下不同線彎間距之量測與模擬 20
4.1.1.3 銅線直徑0.511mm下不同線彎間距之量測與模擬 25
4.1.2 中心頻率2.6GHz之量測與模擬分析 30
4.1.2.1 銅線直徑0.21mm下不同線彎間距之量測與模擬 31
4.1.2.2 銅線直徑0.35mm下不同線彎間距之量測與模擬 36
4.1.2.3 銅線直徑0.511mm下不同線彎間距之量測與模擬 41
4.1.3 分析與探討 46
4.2 兩單極天線隔離度之量測 48
4.2.1 中心頻率1.84GHz之量測 49
4.2.2 中心頻率2.6GHz之量測 51
4.2.3 綜合分析與探討 53
4.3 載波聚合天線之介紹與量測 54
第五章 結論與未來展望 60
參考文獻 61

圖目錄
圖 2.1 頻帶內連續載波聚合示意圖 4
圖 2.2 頻帶內非連續載波聚合示意圖 5
圖 2.3 頻帶間非連續載波聚合示意圖 5
圖 2.4線材與電感之換算示意圖 7
圖 3.1 8719ES網路分析儀設備圖 9
圖 3.2 Agilent 85052D 校準元件 10
圖 3.3天線製作流程圖 11
圖 3.4網路分析儀使用說明圖 12
圖 4.1線彎間距示意圖 14
圖 4.2中心頻率1.84GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.21mm之實測圖 15
圖 4.3中心頻率1.84GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.21mm之模擬圖 15
圖 4.4中心頻率1.84GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.21mm之實測圖 16
圖 4.5中心頻率1.84GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.21mm之模擬圖 16
圖 4.6中心頻率1.84GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.21mm之實測圖 17
圖 4.7中心頻率1.84GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.21mm之模擬圖 17
圖 4.8中心頻率1.84GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.21mm之實測圖 18
圖 4.9中心頻率1.84GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.21mm之模擬圖 18
圖 4.10中心頻率1.84GHz銅線直徑0.21線彎間距不同之模擬與實測分析 19
圖 4.11中心頻率1.84GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.35mm之實測圖 20
圖 4.12中心頻率1.84GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 20
圖 4.13中心頻率1.84GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.35mm之實測圖 21
圖 4.14中心頻率1.84GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 21
圖 4.15中心頻率1.84GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.35mm之實測圖 22
圖 4.16中心頻率1.84GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 22
圖 4.17中心頻率1.84GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.35mm之實測圖 23
圖 4.18中心頻率1.84GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 23
圖 4.19中心頻率1.84GHz銅線直徑0.21線彎間距不同之模擬與實測分析 24
圖 4.20 中心頻率1.84GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.511mm之實測圖 25
圖 4.21中心頻率1.84GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 25
圖 4.22中心頻率1.84GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.511mm之實測圖 26
圖 4.23中心頻率1.84GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 26
圖 4.24中心頻率1.84GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.511mm之實測圖 27
圖 4.25中心頻率1.84GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 27
圖 4.26中心頻率1.84GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.511mm之實測圖 28
圖 4.27中心頻率1.84GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 28
圖 4.28中心頻率1.84GHz銅線直徑0.511線彎間距不同之模擬與實測分析 29
圖 4.29中心頻率2.6GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.211mm之實測圖 31
圖 4.30中心頻率2.6GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.211mm之模擬圖 31
圖 4.31中心頻率2.6GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.211mm之實測圖 32
圖 4.32中心頻率2.6GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.211mm之模擬圖 32
圖 4.33中心頻率2.6GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.211mm之實測圖 33
圖 4.34中心頻率2.6GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.211mm之模擬圖 33
圖 4.35中心頻率2.6GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.211mm之實測圖 34
圖 4.36中心頻率2.6GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.211mm之模擬圖 34
圖 4.37中心頻率2.6GHz銅線直徑0.21線彎間距不同之模擬與實測分析 35
圖 4.38中心頻率2.6GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.35mm之實測圖 36
圖 4.39中心頻率2.6GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 36
圖 4.40中心頻率2.6GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.35mm之實測圖 37
圖 4.41中心頻率2.6GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 37
圖 4.42中心頻率2.6GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.35mm之實測圖 38
圖 4.43中心頻率2.6GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 38
圖 4.44中心頻率2.6GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.35mm之實測圖 39
圖 4.45中心頻率2.6GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.35mm之模擬圖 39
圖 4.46中心頻率2.6GHz銅線直徑0.35線彎間距不同之模擬與實測分析 40
圖 4.47中心頻率2.6GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.511mm之實測圖 41
圖 4.48中心頻率2.6GHz線彎間隔4mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 41
圖 4.49中心頻率2.6GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.511mm之實測圖 42
圖 4.50中心頻率2.6GHz線彎間隔5mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 42
圖 4.51中心頻率2.6GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.511mm之實測圖 43
圖 4.52中心頻率2.6GHz線彎間隔6mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 43
圖 4.53中心頻率2.6GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.511mm之實測圖 44
圖 4.54中心頻率2.6GHz線彎間隔7mm銅線直徑0.511mm之模擬圖 44
圖 4.55中心頻率2.6GHz銅線直徑0.511線彎間距不同之模擬與實測分析 45
圖 4.56中心頻率1.84GHz下之線長分析圖 47
圖 4.57中心頻率2.6GHz下之線長分析圖 47
圖 4.58兩天線平面之天線間隔示意圖 48
圖 4.59間隔5mm 49
圖 4.60間隔10mm 49
圖 4.61間隔15mm 49
圖 4.62兩天線間隔5mm之量測圖 49
圖 4.63兩天線間隔10mm之量測圖 50
圖 4.64兩天線間隔15mm之量測圖 50
圖 4.65間隔5mm圖 51
圖 4.66間隔10mm圖 51
圖 4.67間隔15mm圖 51
圖 4.68兩天線間隔5mm之量測圖 51
圖 4.69兩天線間隔10mm之量測圖 52
圖 4.70兩天線間隔15mm之量測圖 52
圖 4.71載波聚合天線基板 54
圖 4.72載波聚合天線間隔45度之實體圖 55
圖 4.73載波聚合天線間隔45度之量測圖 55
圖 4.74載波聚合天線間隔90度之實體圖 56
圖 4.75載波聚合天線間隔90度之量測圖 56
圖 4.76載波聚合天線間隔135度之實體圖 57
圖 4.77載波聚合天線間隔135度之量測圖 57
圖 4.78載波聚合天線間隔180度之實體圖 58
圖 4.79載波聚合天線間隔180度之量測圖 58

表目錄
表 2.1 3GPP釋出之載波聚合頻帶表 6
表 4.1中心頻率1.84GHz銅線直徑0.21線彎間距不同之模擬與實測分析 19
表 4.2中心頻率1.84GHz銅線直徑0.21線彎間距不同之模擬與實測分析 24
表 4.3中心頻率1.84GHz銅線直徑0.511線彎間距不同之模擬與實測分析 29
表 4.4中心頻率2.6GHz銅線直徑0.21線彎間距不同之模擬與實測分析 35
表 4.5中心頻率2.6GHz銅線直徑0.35線彎間距不同之模擬與實測分析 40
表 4.6中心頻率2.6GHz銅線直徑0.511線彎間距不同之模擬與實測分析 45
表 4.7兩天線間隔之量測結果表 53
表 4.8載波聚合天線之隔離度分析表 59

[1]Carrier Aggregation explained, http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/101-carrier-aggregation-explained
[2]3GPP ,“Summary of LTE Advanced Requirements presented at the workshop”, REV-080058, 2008.
[3]3GPP ,“LTE-Advanced – LTE evolution towards IMT-Advanced Technology components”, REV-080030, 2008.
[4]3GPP, “Technologies for LTE-Advanced from RAN1 Perspectives”, R1- 081828, May. 2008.
[5]Chih-Chun Hsu , Ken-Huang Lin,Hsin-Lung Su,Hung-Hsuan Lin and Chin-Yih Wu, “Design of MIMO Antennas with StrongIsolation for Portable Applications, ” Antennas and Propagation Society International Symposium, 2009. APSURSI ''09. IEEE, June 1-5, pg. 1-4.(2009)
[6]King, Ronold, Owyang, Gilbert H., “An experimental study of the slot aerial and the three-element collinear array of slot aerials, ”IEE-Part C, pg. 216-227(1960)
[7]Ping Hui, “Design of Intergrated Inverted F Antennas Made of Asymmetrical Coplanar stripline, ”APPLIED MICROWAVE & WIRELESS, Jan.(2002)
[8]Petre, P. and Sarkar, T.K., “A planar near-field to far-field transformation using an equivalent magnetic current approach, ” Antennas and Propagation Society International Symposium, 1992. AP-S. 1992 Digest. Held in Conjuction with: URSI Radio Science Meeting and Nuclear EMP Meeting., IEEE, vol.3, June 18-25(1992) , pg. 1534-1537

[9] Elvis Pontes, Anderson Silva, Adilson Guelfi and Sergio Takeo Kofuji, E-Learning – Organizational Infrastructure and Tools for Specific Areas. InTech, Chapters published February 17, 2012
[10]Yen-Liang Kuo and Kin-Lu Wong, “ Printed double-T monopole antenna for 2.4/5.2 GHz dual-band WLAN operations, ” Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol.51, issue. 9, Sep, pg.2187-2192.(2003)
[11]Li Yang, “A Novel Conformal RFID Enabled Module Utilizing Inkjet-Printed Antennas and Carbon Nanotubes for Gas-Detection Application,” IEEE Antennas and Wireless Propagation letters, Vol. 8, pg. 653, (2009).
[12]Paulsen, J.A., Renn, M. ,Christenson, K. and Plourde, R., “Printing Conformal Electronics on 3D Structures With Aerosol Jet Technology,” Future of Instrumentation International Workshop (FIIW), Oct. 8-9,2012,page 1-4.
[13]A. Mashal, F. Gao, and S. Hagness, “Heterogeneous anthropomorphic phantoms with realistic dielectric properties for microwave breast imaging experiments,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 53, no. 8, pp. 1896–1902, 2011.
[14]M. Lazebnik, E. Madsen, G. Frank, and S. Hagness, “Tissue-mimicking phantom materials for narrowband and ultrawideband microwave applications,” Phys. Med. Biol., vol. 50, no. 18, p. 4245,(2005).
[15]Burfeindt, M.J. , Colgan, T.J.,Mays, R.O.,Shea, J.D.,Behdad, N.,Van Veen, B.D. and Hagness, S.C., “MRI-Derived 3-D-Printed Breast Phantom for Microwave Breast Imaging Validation,” Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE, Vol. 11,pg. 1610-1613,(2012).
[16]D. Gesbert, L. Haumonte, H. Bolcskei, R. Krishnamoorthy and A. j. Paulraj,“Technologies and performance for non-line-of-sight broadband wireless access networks,” IEEE Commun. Magazine, Apr. 2002, pp. 86-95.
[17]R. D. Murch and K. B. Letaief, “Antenna system for broadband wireless access, ”IEEE Commun. Magazine, Apr. 2002, pp. 76-83