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研究生:廖恆逸
研究生(外文):Heng-Yi Liao
論文名稱:穿戴式裝置之場型選擇面天線設計
論文名稱(外文):Pattern Selective Surface Antenna design for Wearable Device
指導教授:陳一鋒彭嘉美
指導教授(外文):I-Fong ChenChia-Mei Peng
學位類別:碩士
校院名稱:景文科技大學
系所名稱:電子工程系電腦與通訊碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:49
中文關鍵詞:天線穿戴式裝置場型選擇面
外文關鍵詞:AntennaWearable DevicePattern Selective Surface
相關次數:
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  本論文提出應用於穿戴式裝置之場型選擇面天線設計,使場型朝向人體以外方向輻射,用來改善傳統穿戴式裝置天線,距離人體太接近時,造成天線的輻射場型不佳之問題,能有效提升5dB的天線增益及傳遞距離。本設計分別在自由空間下和人體效應下進行實驗分析,利用微帶天線結構作為主體,其上方增加具有場型選擇功能之金屬面,以二分之一波長之長度進行開槽,配合槽縫周圍電流能量匯集來控制電流的流向,使電流匯集於單一方向,進而調整輻射方向。本設計場型選擇面天線的使用頻帶範圍為2.4GHz ~ 2.5GHz,總體積大小為15 x 15 x 1.8公厘。
  This paper presents the pattern selective surface Antenna design for wearable device application. It is used to improve the traditional wearable device antenna, which distance is too close to the human body, causing problems with poor radiation pattern of the antenna. The antenna is based on microstrip antenna structure with a metal surface above the microstrip antenna. On the metal surface to one-half wavelength of slotted length, slotted will gathered current energy. With the slot path design, control the current flow in a single direction and position, can effectively control the radiation pattern direction. So, achieve radiation patterns having a pattern effect selection.
  Respectively, while in the free space and the human body effects of experimental analysis, the designed antenna pattern selection effects in the human body, can make the pattern selective surface of radiant energy toward the outside of the human body. And also can effectively enhance the 5dB antenna gain, can effectively enhance the transfer distance wireless transmission.
  This pattern selective surface antenna to use the frequency bands in the range for 2.4GHz ~ 2.5GHz, the total volume size is 15 x 15 x 1.8(mm).

目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
誌 謝 IV
目 錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 相關研究及研究動機 2
1.3 論文內容大綱 5
第二章 天線設計之相關基本原理與特性 6
2.1 微帶天線 6
2.1.1 微帶天線基本模態 7
2.2 槽孔輻射原理 8
2.3 頻率選擇面 10
2.4 弗林斯傳輸公式 11
2.5 天線的增益 12
2.6 傳統穿戴式裝置天線人體效應分析 16
2.7 場型選擇面天線結構介紹 19
第三章 天線架構之信號面設計 20
3.1 面積大小之研究 20
3.2 佈線方式之研究 23
3.3 佈線位置之研究 26
3.4 小型化之研究 27
3.5 最佳化設計之研究 28
第四章 天線結構之場型選擇面設計 29
4.1 場型選擇面的效應 29
4.2 開槽長度之研究 32
4.3 開槽分佈面積 35
4.4 開槽分佈區域 38
第五章 模擬與實作比較 41
5.1 場型選擇面最佳化 41
5.2 實測人體效應 44
第六章 結論 47
參考文獻 48
參考文獻

書籍
[1] W. L. Stutzman and G. A. Thiele, Antenna Theory and Design ,New York ,John Wiley, New York, 1998, Sec. 5.8.
[2] D. K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, 2nd Ed., Addison-Wesley, Inc,1989
[3] G. Kumar and K. P. Ray, Broadband Microstrip Antenna, MA: Artech House,Inc.,2003
[4] C. A. Balanis, Antenna Theory Analysis and Design, 2nd Ed., John Wiley &; Sons,Inc., 1997
[5] Christophe Caloz, Tatsuo Itoh, Electromagnetic Metamaterials Transmission Line Theory and Microwave Applications, John Wiley and Sons, November 2005

期刊論文
[6] D. R. Jackson and N. G. Alexopoulos, ”Simple approximate formulas for input resistance, bandwidth, and efficiency of a resonant rectangular patch,”IEEE transactions on antennas and propagation, vol.39,no.3,1991,pp.407-410
[7] P. L. Sullivan and D. H. Schaubert, “Analysis of an Aperture Coupled Microstrip Antenna,” IEEE Trans. on Antennas Propagat., vol. 34, no. 8, 1986, pp. 977-984
[8] D. M. Pozar and S. D. Targonski, “Improved Coupling for Aperture Coupled Microstrip Antennas,”,Electric Letters., vol.27, no. 13, 20th June 1991, pp.1129-1131.
[9] P. L. Sullivan and D. H. Schaubert, “Analysis of an Aperture Coupled Microstrip Antenna,” IEEE Trans. on Antennas Propagat., vol. 34, no. 8, 1986, pp. 977-984
[10] D. M. Pozar and S. D. Targonski, “Improved Coupling for Aperture Coupled Microstrip Antennas,” Electric Letters., vol.27, no. 13, 20th 1991, pp.1129-1131

會議論文
[11] A. Michalopoulou,T.Zervos,K.Peppas,F.Lazarakis,A.A.Alexandridis,K.Dangakis,D.I.Kaklamani,"The influence of the wearable antenna type on the on-body channel modeling at 2.45 GHz,"7th European Conference on Antennas and Propagation(EuCAP),2013,pp.3044-3047
[12] M.M.Mansor and S. K. A. Rahim,U. Hashim,"A CPW-fed 2.45 GHz Wearable Antenna Using Conductive Nanomaterials For On-Body Applications,”IEEE Region 10 Symposium,2014,pp.240-243
[13] Kyeol Kwon,Jinpil Tak and Jaehoon Choi,"Design of a Dual-Band Antenna for Wearable Wireless Body Area Network Repeater Systems,"7th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP),2013,pp.418-421

學位論文
[14] 林懷鈺,UHF收發天線於金屬環境中之最佳化設計,碩士論文,景文科技大學電腦與通訊研究所,台北,2012年
[15] 盧怡雅,不同天線結構與人體效應之相關性研究,碩士論文,景文科技大學電腦與通訊研究所,台北,2012年

其他文獻
[16] http://www.everythingrf.com/rf-calculators/friis-transmission-calculator
[17] FCC OET Bulletin 65 Supplement C ,"Evaluating Compliance with FCC Guidelines for Human Exposure to Radiofrequency Electromagnetic Fields" ,June 2001
[18] Test Plan for Mobile Station Over the Air Performance -Method of Measurement for Radiated RF Power and Receiver Performance

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