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研究生:林誌隆
研究生(外文):LIN CHIN LUNG
論文名稱:無人飛行載具次系統初步設計-利用微帶天線進行偵蒐訊號無線傳輸
論文名稱(外文):The preliminary design of the UAV
指導教授:洪健君平新治
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學中正理工學院
系所名稱:兵器系統工程研究所
學門:軍警國防安全學門
學類:軍事學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:微帶天線無人飛行載具
外文關鍵詞:microstrip antennaUAV
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微帶天線之應用與研究可以追溯至1953年一份文獻所提出之概念,以及1955年一項法國的專利。自1970年代以來,微帶天線即因應用範圍廣泛而受到重視。由於微帶天線具有低剖面、易平貼於平面或非平面上,容易以價廉之印刷電路技術製作,並且能與通訊設備或微波積體電路整合等優點;在必須考慮大小、重量、價格、易於安裝及氣動力要求之高性能飛機、太空載具及衛星通訊等諸多應用上,微帶天線都可利用不同之外形以及激發模態來符合不同設計規範所要求之操作頻率、極化及輻射場型等要求。
微帶天線可以設計成許多不同外形,其中方形、矩形和圓形微帶天線由於較易分析且有較低之交叉極化輻射,故較為常見。矩形微帶天線可以利用枝幹線路耦合器將之其轉化成圓形極化微帶天線,但由於該組合將得到一面積較大之天線,不利裝置於無人飛行載具上。所以本文設計一截角圓形極化微帶天線,除可有效縮小天線外形面積外,並進一步應用田口方法在微帶線實際蝕刻製作線寬限制條件要求下,對微帶天線進行饋入端最佳化外形設計。本文對無人飛行載具進行初步外形設計,並利用發展出之微帶天線作為偵蒐訊號無線傳輸平台。除對無人飛行載具作外形改良外,並裝置攝影模組以作為偵蒐之用;其目的在於實現無線傳輸影像訊號,並進而對無人飛行載具作系統整合改良及實際飛行測試。
Microstrip antenna received considerable attention starting in the 1970s, although the idea of a microstrip antenna can be traced to 1953 and a French patent in 1955. The microstrip antennas are low-profile, conformable to planar and nonplanar surfaces, simple and inexpensive to fabricate using modern printed-circuit technology, compatible with MMIC (monolithic microwave integrated circuits) designs. In high-performance aircraft, spacecraft and satellite application, where size, weight, cost, ease of installation, and aerodynamic profile are constraints, the microstrip antenna may be required and when the particular patch shape and mode are selected they are very versatile in terms of resonant frequency, polarization, and pattern.
The microstrip antennas can take many different configurations. Among these, the square, rectangular and circular patches are commonly seen because of ease of analysis, and their attractive low cross-polarization radiation. Circular polarization of rectangular patch can be achieved through the use of a branch-line coupler;however, these sets will have larger surfaces and adversely be installed on UAVs. Therefore, this thesis proposes a design of a corners-truncated circular polarized patch without adding hybrids. Better feed design of that patches under the bound condition of practically etching microstrip line are also accomplished by using Taguchi method. The preliminary design of the UAV and the function of reconnaissance with microstrip antenna propagation are proposed in this thesis, and the CCD (charge coupled device) camera is mounted to the UAV as photographic device. To integrate the CCD camera, wireless communication device and microstrip antenna into an innovative module is the purpose of this thesis, and this module will be evaluated in practical flight test.
誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
1. 緒論 1
1.1 研究目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 無人飛行載具發展歷程 3
1.2.2 微帶天線 10
1.3 論文大綱 11
2. 無人飛行載具外形初步設計 13
2.1 設計概要 13
2.1.1 起飛重量估算 15
2.1.2 翼形 16
2.1.3 初步升力估計 18
2.1.4 機身設計 20
2.2 初步設計 20
2.2.1 模擬結果 21
2.3 細部設計 22
2.3.1 機身細部設計 23
2.3.2 起落架 24
2.3.3 尾翼 24
2.4 無人飛行載具初步設計外形 25
3. 微帶天線 27
3.1 微帶天線簡介 27
3.2微帶天線工作原理 28
3.2.1 供電方法 28
3.2.2 輸入組抗 30
3.2.3 輻射場型 33
3.3 線性極化矩形微帶天線設計與製作 34
3.3.1法利斯傳輸公式 39
3.4 枝幹線路耦合器 41
3.4.1 單節幹線路耦合器分析 42
3.4.2 三旁枝多節幹線路耦合器分析 44
3.4.3 三旁枝多節幹線路耦合器設計 47
3.4.4 Ansoft Serenade®軟體模擬 48
3.4.5 三旁枝多節幹線路耦合器佈線 51
3.4.6 網路分析儀量測 54
3.6 利用枝幹耦合器將線性極化微帶天線轉換成圓形極化微帶天線 56
3.6.1 三旁枝多節幹線耦合器與單節枝幹耦合器性能比較 58
4. 無線傳輸次系統研製-圓形極化截角微天線設計與量測 60
4.1 概述 60
4.2極化圓形微帶天線設計 61
4.3 截角圓形極化微帶天線量測 64
4.4 田口方法 65
4.4.1 田口方法參數設計摘要 65
4.4.2 利用田口方法進行品質設計 66
4.5圓形極化截角微帶天線外形最佳設計 71
5. 結果與討論 74
參考文獻 76
附錄壹圓形極化截角微帶天線製作 80
附錄 1.1 實驗設備 80
附錄 1.2 實驗步驟 82
附錄貳 網路分析儀量測方法 85
附錄 2.1 實驗設備 85
附錄 2.2 量測步驟 86
附錄參 三旁枝多節幹線路耦合器推導 92
自傳 95
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1. 陳瀅帆、陳彥欣、劉秋雪、李幸蓉(2006)。看不見的失衡價值,論2005花蓮國際石雕藝術節,創作看得見的吊詭。東海岸評論,2006年,204期,p65-p71。
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10. 黃富源(民91)。當前我國青少年犯罪原因與對策。國家政策論壇,第二卷第四期。載於教育資料集刊25輯(265--280頁)。台北:國立教育資料館編印。
11. 黃富源(民91)。當前我國青少年犯罪原因與對策。國家政策論壇,第二卷第四期。載於教育資料集刊25輯(265--280頁)。台北:國立教育資料館編印。
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13. 龔寶善(1993)。道德本質的認知和運作。師友月刊,209,15-16。
14. 龔寶善(1993)。道德本質的認知和運作。師友月刊,209,15-16。
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