天線工程期中報告 論文研討: 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月 報告人: 碩研通訊一甲 MA0S0101 林宏穎 Southern Taiwan University Department of Electronic Engineering
摘要 設計方法: 以耦合式饋入機制成功有效激發出八分之ㄧ波長共振模態，利用單平面耦合式饋入結構來達成五頻耦合式饋入八分之ㄧ波長共振模態。 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
天線設計 操作頻帶:GSM850/900/1800/1900/UMTS 基板介電係數:4.7 板厚:0.8mm 損耗正切(Loss tangent)=0.0245之FR4玻離纖維板 阻抗標準:ReturnLoss ≦ -6 dB 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
天線之幾何結構圖 Antenna parameters Unit : mm W3 W2 W1 coupling strip t=12 mm Coupling gap g=0.3 mm L6 L1 L4 W4 Antenna parameters W1 40 L1 115 W2 31 L2 15 W3 10 L3 14 W4 L4 4.2 L5 13 L6 3 L7 1.5 L8 7 L9 4.5 Unit : mm 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 1. 使用Ansoft HFSS 模擬反 射損失 ( Return Loss ) 圖，以Return Loss ≦ 6 dB 為阻抗頻寬標準 2. 低頻頻寬可達140MHz，滿足了GSM850/900。高頻頻寬可達472MHz，滿足了GSM1800/1900/UMTS 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 只存在輻射金屬片1(CD)或只存在輻射金屬片2(CE)情況下模擬返回損失圖比較 只存再金屬片1時，分別在1G及1.8GHz激發出兩個共振模態。 只存再金屬片2時，分別在1G及2.1GHz激發出兩個共振模態。 可觀察出1GHz附近共振模態合成為一寬頻的天線，滿足低頻GSM 850/900。 另外在1.8及2.1GHz附近共振模態合成為一寬頻的天線，滿足高頻GSM1800/1900/UMTS。 C D E 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 W1 所採用的單平面耦合式饋入結構，因此針對耦合式饋入機制與一般直接式饋入方式進行比較 L2 L3 L1 Antenna parameters W1 31 L1 15 L2 4.5 L3 13 Unit : mm 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 兩種饋入機制最大不同在餘偶合式饋入機制可在900及1900MHz附近各激發一寬頻操作頻帶。從輸入阻抗來看，使用耦合式饋入機制使天線在900MHz附近原本較大的輸入阻抗值得以大幅下降至50~100Ω 左右，因此此天線設計在900MHz 附近能成功激發其低頻共振模態。 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 此圖為天線設計及參考天線在900MHz時模擬表面電流分佈及兩天線等效電路圖。 本項天線設計參考天線在饋入點附近具有較強的表面電流分佈，對應到阻抗圖900MHz附近實部阻抗圖說明此時具有較低實部阻抗，也代表在900MHz附近的共振是由並接共振轉為串接共振。 本天線設計低頻為八分之ㄧ波長共振，而高頻則為四分之ㄧ波長共振。 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 寬度g從0.1變化至0.5而其他天線相關尺寸則是固定不變 從圖中可看出g參數的變化對於天線高低頻共振模態皆有很大的影響。 所以此天線設計中選擇的g參數為0.3 mm coupling gap g=0.3 mm 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 探討長度參數t的變化對於天線特性之影響，長度參數t從6變化至12 mm。 參數t的變化對於低頻共振模態也有影響。 coupling strip t=12 mm 探討長度參數t的變化對於天線特性之影響，長度參數t從6變化至12 mm。 參數t的變化對於低頻共振模態也有影響。 可藉由調整參數t使得天線之高低頻操作頻帶具有不錯的阻抗匹配，在此選用參數t=12 mm 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
實驗結果與特性分析 探討(區段AB)之長度參數的變化。 在此選擇參數18、20、22 mm三種不同的長度。 改變此短路線長度 B 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
輻射場形圖 天線設計於859MHz時量測之三維及二維輻射場型圖 天線設計於925MHz時量測之三維及二維輻射場型圖 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
輻射場形圖 天線設計於1795MHz時量測之三維及二維輻射場型圖 天線設計於1920MHz時量測之三維及二維輻射場型圖 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
輻射場形圖 天線設計於2045MHz時量測之三維及二維輻射場型圖 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
天線增益與輻射效率 天線設計在GSM850/900操作頻帶內之天線增益與輻射效率圖 天線設計在GSM1800/1900/ UMTS操作頻帶內之天線增益與輻射效率圖 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
結論 使用耦合式饋入機制來改善傳統直接饋入式天線高電感性或高實部阻抗之輸入阻抗。 天線整體尺寸卻能與傳統雙頻或三頻天線進似甚至更小，此天線設計達到小型化多頻之天線設計。 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月
本人看法 以簡單架構振出我們所要的頻帶 因現在訴求架構簡單，可以嘗試類似這樣的架構做出八頻
參考文獻 論文研討: 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動通訊天線研發” 國立中山大學電機工程學系博士論文,中華民國99年10月