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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃鈵翔
研究生(外文):Bing-Xiang Huang
論文名稱:平面與弧形之毫米波介質電磁帶隙設計
論文名稱(外文):Design of Planar and Curved mmWave Dielectric EBG
指導教授:紀俞任
指導教授(外文):Yu-Jen Chi
口試委員:李慶烈甘堯江
口試委員(外文):Ching-lieh LiYao-Chiang Kan
口試日期:2020-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:電機工程學系碩士班
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:5G電磁帶隙(EBG)毫米波天線平面EBG弧形EBG
外文關鍵詞:5GElectromagnetic Band Gap (EBG)mmWave AntennaPlanar EBGCurved EBG
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目錄

中文摘要 I
英文摘要 III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章、緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的與文獻探討 2
1.3 論文架構 12
第二章、毫米波天線及電磁帶隙結構 13
2.1 毫米波天線應用與設計 13
2.2 電磁帶隙結構特性 17
第三章、平面電磁帶隙設計 27
3.1 EBG單元設計 27
3.2 偶極天線與EBG結構平面大小 34
3.3 EBG結構參數分析 43
第四章、弧形電磁帶隙設計 53
4.1. 弧形電磁帶隙結構 53
4.2. 弧形EBG弧度與層數分析 61
4.2.1 弧度分析 61
4.2.2 焦點分析 66
4.2.3 厚度分析 73
4.3弧形結構與平面結構相比在特性上的優缺點 78
第五章、結論 81
參考文獻 83

圖目錄
圖 1.1. (a) 平面結構的Woodpile EBG (b) 圓柱形結構的Woodpile EBG俯視圖 (c) 圓柱形結構的Woodpile EBG側視圖 [1] 4
圖 1.2. (a) 只有天線做輻射的輻射場型圖 (b) 平面Woodpile EBG結構天線的輻射場型圖 (c) 平面Woodpile EBG結構擺放置天線上方產生輻射 [1] 5
圖 1.3. 圓柱形Woodpile EBG結構天線的輻射場型圖 [1] 5
圖 1.4. (a) Mushroom-like EBG (b) Hairpin resonator EBG [2] 6
圖 1.5. Uniplanar compact EBG結構 [3] 7
圖 1.6. UC-EBG結構和Cross Slot的貼片天線陣列結構 [3] 8
圖 1.7. UC-EBG結構和Cross Slot的貼片天線陣列側視結構 [3] 8
圖 1.8. (a) 常規的2*2微帶陣列天線項視圖 (b) 用於2*2微帶陣列的交叉堆疊EBG覆板天線 (c) 圓柱棒EBG可覆蓋2*2微帶陣列天線 [4] 9
圖 1.9. (a) 每一層交叉疊放的方向示意圖 (b) 每一層做交叉疊放後的EBG結構俯視圖 [5] 10
圖 1.10. (a) 每一層做交叉疊放後的EBG結構側視圖 (b) 每一層做交叉疊放後的EBG結構透視圖 [5] 11
圖 2.1. 布拉格散射原理說明 [24] 17
圖 2.2. (a) 1-D ; (b) 2-D ; (c) 3-D光子晶體的簡示圖 [28] 22
圖 2.3. (a) 1-D ; (b) 2-D ; (c) 3-D光子晶體在空間中的呈現 [29] 22
圖 2.4. 3-D的光子晶體 [30] 24
圖 2.5. 能隙 (band gap) 呈現 [31] 25
圖 3.1. unit cell 單位晶元模擬圖 27
圖 3.2. unit cell 單位晶元邊界條件之反射係數圖 28
圖 3.3. unit cell 模擬俯視圖(間距為參數c) 29
圖 3.4. unit cell 單位晶元之模擬圖(柱寬參數a、柱長參數b) 29
圖 3.5. 柱寬參數a變化之反射係數圖 30
圖 3.6. 柱長參數b變化之反射係數圖 31
圖 3.7. 高介電常數 ε_r 參數變化之反射係數圖 32
圖 3.8. 低介電常數 ε_r 參數變化之反射係數圖 33
圖 3.9. dipole天線之模擬圖 35
圖 3.10. dipole天線之反射係數圖 36
圖 3.11. dipole天線之輻射場型圖 36
圖 3.12. dipole天線放置woodpile EBG中心之模擬俯視圖 37
圖 3.13. 平面woodpile EBG模擬之輻射場型圖 38
圖 3.14. 平面woodpile EBG模擬之反射係數圖 38
圖 3.15. 參數mdx變化之結構側視圖 39
圖 3.16. 參數mdx變化之輻射場型圖 40
圖 3.17. 參數mdx變化之反射係數圖 40
圖 3.18. (a) dipole水平擺放至EBG結構中心之模擬圖 (b) dipole垂直擺放至EBG結構中心之模擬圖 41
圖 3.19. dipole天線水平擺放與垂直擺放至EBG結構中心之輻射場型圖 42
圖 3.20. (a) X軸方向結構面積變大之模擬圖 (b) Y軸方向結構面積變大之模擬圖 44
圖 3.21.結構面積X軸方向變大與面積不變化之輻射場型圖 45
圖 3.22. 結構面積Y軸方向變大與面積不變化之輻射場型圖 46
圖 3.23. 結構面積軸向變化之輻射場型圖 47
圖 3.24. (a) EBG結構層數四層之模擬圖 (b) EBG結構層數六層之模擬圖 (c) EBG結構層數八層之模擬圖 48
圖 3.25. EBG結構層數四層與六層之輻射場型圖 49
圖 3.26. EBG結構層數四層與八層之輻射場型圖 50
圖 3.27. EBG結構層數變化之輻射場型圖 51
圖 4.1. (a) dipole天線放置弧形woodpile EBG中心之模擬圖 (b) dipole天線放置弧形woodpile EBG中心之模擬側視圖 55
圖 4.2. 弧形woodpile EBG模擬之輻射場型圖 56
圖 4.3. 弧形woodpile EBG模擬之反射係數圖 56
圖 4.4. 參數pdy變化之結構側視圖 57
圖 4.5. 參數pdy變化之輻射場型圖 58
圖 4.6. 參數pdy變化之反射係數圖 58
圖 4.7. 弧形EBG結構與平面EBG結構圖 59
圖 4.8. 弧形EBG結構與平面EBG結構之輻射場型圖 60
圖 4.9. (a) 弧形woodpile EBG彎曲45度之模擬圖 (b) 弧形woodpile EBG彎曲45度之模擬側視圖 62
圖 4.10. (a) 弧形woodpile EBG彎曲90度之模擬圖 (b) 弧形woodpile EBG彎曲90度之模擬側視圖 62
圖 4.11. (a) 弧形woodpile EBG彎曲180度之模擬圖 (b) 弧形woodpile EBG彎曲180度之模擬側視圖 63
圖 4.12. 弧形woodpile EBG彎曲45度與90度之輻射場型圖 64
圖 4.13. 弧形woodpile EBG彎曲90度與180度之輻射場型圖 65
圖 4.14. 弧形woodpile EBG彎曲變化之輻射場型圖 66
圖 4.15. 彎曲45度焦點間距變化之結構側視圖 67
圖 4.16. 彎曲45度焦點間距變化之輻射場型圖 67
圖 4.17. 彎曲45度焦點間距變化之反射係數圖 68
圖 4.18. 彎曲90度焦點間距變化之結構側視圖 68
圖 4.19. 彎曲90度焦點間距變化之輻射場型圖 69
圖 4.20. 彎曲90度焦點間距變化之反射係數圖 69
圖 4.21. 彎曲180度焦點間距變化之結構側視圖 70
圖 4.22. 彎曲180度焦點間距變化之輻射場型圖 71
圖 4.23. 彎曲180度焦點間距變化之反射係數圖 71
圖 4.24. 三種最佳彎曲焦點間距之輻射場型圖 72
圖 4.25. 三種最佳彎曲焦點間距之反射係數圖 73
圖 4.26. (a) 弧形EBG結構層數四層之模擬圖 (b) 弧形EBG結構層數六層之模擬圖 (c) 弧形EBG結構層數八層之模擬圖 74
圖 4.27. 弧形EBG結構層數四層與六層之輻射場型圖 75
圖 4.28. 弧形EBG結構層數四層與八層之輻射場型圖 76
圖 4.29. 弧形EBG結構層數變化之輻射場型圖 77
圖 4.30. 八層弧形EBG結構與八層平面EBG結構之輻射場型圖 79




















表目錄
表 3.1. Unit cell介電常數與長柱參數分析表 52
表 3.2. 平面woodpile EBG結構增益值之參數分析表 52
表 4.1. 弧形EBG結構其對應比較參數之增益值分析表 80
參考文獻
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[13]I. Ederra et al., "Electromagnetic-Bandgap Waveguide for the Millimeter Range," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 58, no. 7, pp. 1734-1741, July 2010.
[14]A. R. Weily, L. Horvath, K. P. Esselle, B. C. Sanders and T. S. Bird, "A planar resonator antenna based on a woodpile EBG material," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53, no. 1, pp. 216-223, Jan. 2005.
[15]A. R. Weily, T. S. Bird, K. P. Esselle and B. C. Sanders, "Woodpile EBG phase shifter," in Electronics Letters, vol. 42, no. 25, pp. 1463-1464, 7 December 2006.
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[17]Y. Lee, X. Lu, Y. Hao, S. Yang, J. R. G. Evans and C. G. Parini, "Narrow-beam azimuthally omni-directional millimetre-wave antenna using freeformed cylindrical woodpile cavity," in IET Microwaves, Antennas & Propagation, vol. 4, no. 10, pp. 1491-1499, October 2010.
[18]Young Ju Lee, Junho Yeo, R. Mittra and Wee Sang Park, "Application of electromagnetic bandgap (EBG) superstrates with controllable defects for a class of patch antennas as spatial angular filters," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53, no. 1, pp. 224-235, Jan. 2005.
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[20]張鎧麟, "新型嵌入式連通柱共平面電磁能隙結構於印刷電路板中雜訊之抑制" 海洋大學碩士論文, July 2014.
[21]江瑞文, "結合部分電磁能隙及Z形電源通道結構藉以隔離多層板之雜訊" 臺北科技大學碩士論文, June 2014.
[22]黃盟翔, "電磁能隙結構之設計與其於微波之應用" 逢甲大學碩士論文, June 2009.
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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