多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)

1、天線(xiàn)工程期中報(bào)告 論文研討: 張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月報(bào)告人: 碩研通訊一甲 MA0S0101 林宏穎Department of Electronic Engineering摘要n設(shè)計(jì)方法:以耦合式饋入機(jī)制成功有效激發(fā)出八分之波長(zhǎng)共振模態(tài)，利用單平面耦合式饋入結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)成五頻耦合式饋入八分之波長(zhǎng)共振模態(tài)。1張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月天線(xiàn)設(shè)計(jì)n操作頻帶:GSM850/900/1800/1900/UMTSn基板介電係數(shù):4.7n板厚:0.8mmn損

2、耗正切(Loss tangent)=0.0245之FR4玻離纖維板n阻抗標(biāo)準(zhǔn):ReturnLoss -6 dB 2張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月天線(xiàn)之幾何結(jié)構(gòu)圖3W1L1L2L3W2W3W4L4L5L6L7L8L9Coupling gapg=0.3 mmAntenna parametersW140L1115W231L215W310L314W414L44.2L513L63L71.5L87L94.5Unit : mmcoupling stript=12 mm張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)

3、系博士論文,中華民國(guó)99年10月實(shí)驗(yàn)結(jié)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(biāo)準(zhǔn)2. 低頻頻寬可達(dá)140MHz，滿(mǎn)足了GSM850/900。高頻頻寬可達(dá)472MHz，滿(mǎn)足了GSM1800/1900/UMTS4張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月實(shí)驗(yàn)結(jié)果與特性分析n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?fù)p失圖比較n只存再金屬片1時(shí)，分別在1G及1.8GHz激發(fā)出兩個(gè)共振模態(tài)。n只存再金屬片2時(shí)，分別在

4、1G及2.1GHz激發(fā)出兩個(gè)共振模態(tài)。n可觀(guān)察出1GHz附近共振模態(tài)合成為一寬頻的天線(xiàn)，滿(mǎn)足低頻GSM850/900。n另外在1.8及2.1GHz附近共振模態(tài)合成為一寬頻的天線(xiàn)，滿(mǎn)足高頻GSM1800/1900/UMTS。5DCE張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月實(shí)驗(yàn)結(jié)果與特性分析n所採(cǎi)用的單平面耦合式饋入結(jié)構(gòu)，因此針對(duì)耦合式饋入機(jī)制與一般直接式饋入方式進(jìn)行比較Antenna parametersW131L115L24.5L313Unit : mmW1L1L2L3張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)

5、工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月7實(shí)驗(yàn)結(jié)果與特性分析n兩種饋入機(jī)制最大不同在餘偶合式饋入機(jī)制可在900及1900MHz附近各激發(fā)一寬頻操作頻帶。從輸入阻抗來(lái)看，使用耦合式饋入機(jī)制使天線(xiàn)在900MHz附近原本較大的輸入阻抗值得以大幅下降至50100 左右，因此此天線(xiàn)設(shè)計(jì)在900MHz附近能成功激發(fā)其低頻共振模態(tài)。張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月實(shí)驗(yàn)結(jié)果與特性分析n此圖為天線(xiàn)設(shè)計(jì)及參考天線(xiàn)在900MHz時(shí)模擬表面電流分佈及兩天線(xiàn)等效電路圖。n本項(xiàng)天線(xiàn)設(shè)計(jì)參考天線(xiàn)在饋入點(diǎn)附近具有較強(qiáng)的表面電流分佈，對(duì)應(yīng)到阻抗圖900MHz附

6、近實(shí)部阻抗圖說(shuō)明此時(shí)具有較低實(shí)部阻抗，也代表在900MHz附近的共振是由並接共振轉(zhuǎn)為串接共振。n本天線(xiàn)設(shè)計(jì)低頻為八分之波長(zhǎng)共振，而高頻則為四分之波長(zhǎng)共振。張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月實(shí)驗(yàn)結(jié)果與特性分析n寬度g從0.1變化至0.5而其他天線(xiàn)相關(guān)尺寸則是固定不變n從圖中可看出g參數(shù)的變化對(duì)於天線(xiàn)高低頻共振模態(tài)皆有很大的影響。n所以此天線(xiàn)設(shè)計(jì)中選擇的g參數(shù)為0.3 mm9coupling gapg=0.3 mm張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月10實(shí)驗(yàn)結(jié)果與特

7、性分析n探討長(zhǎng)度參數(shù)t的變化對(duì)於天線(xiàn)特性之影響，長(zhǎng)度參數(shù)t從6變化至12 mm。n參數(shù)t的變化對(duì)於低頻共振模態(tài)也有影響。n可藉由調(diào)整參數(shù)t使得天線(xiàn)之高低頻操作頻帶具有不錯(cuò)的阻抗匹配，在此選用參數(shù)t=12 mmcoupling stript=12 mm張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月實(shí)驗(yàn)結(jié)果與特性分析n探討(區(qū)段AB)之長(zhǎng)度參數(shù)的變化。n在此選擇參數(shù)18、20、22 mm三種不同的長(zhǎng)度。n由變化(區(qū)段AB)的長(zhǎng)度對(duì)於天線(xiàn)高頻操作帶僅有微小的影響。改變此短路線(xiàn)長(zhǎng)度AB張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電

8、機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月12輻射場(chǎng)形圖n天線(xiàn)設(shè)計(jì)於859MHz時(shí)量測(cè)之三維及二維輻射場(chǎng)型圖n天線(xiàn)設(shè)計(jì)於925MHz時(shí)量測(cè)之三維及二維輻射場(chǎng)型圖張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月13輻射場(chǎng)形圖n天線(xiàn)設(shè)計(jì)於1795MHz時(shí)量測(cè)之三維及二維輻射場(chǎng)型圖n天線(xiàn)設(shè)計(jì)於1920MHz時(shí)量測(cè)之三維及二維輻射場(chǎng)型圖張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月14輻射場(chǎng)形圖n天線(xiàn)設(shè)計(jì)於2045MHz時(shí)量測(cè)之三維及二維輻射場(chǎng)型圖張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月天線(xiàn)增益與輻射效率n天線(xiàn)設(shè)計(jì)在GSM850/900操作頻帶內(nèi)之天線(xiàn)增益與輻射效率圖n天線(xiàn)設(shè)計(jì)在GSM1800/1900/UMTS操作頻帶內(nèi)之天線(xiàn)增益與輻射效率圖15張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)研發(fā)” 國(guó)立中山大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系博士論文,中華民國(guó)99年10月結(jié)論n使用耦合式饋入機(jī)制來(lái)改善傳統(tǒng)直接饋入式天線(xiàn)高電感性或高實(shí)部阻抗之輸入阻抗。n天線(xiàn)整體尺寸卻能與傳統(tǒng)雙頻或三頻天線(xiàn)進(jìn)似甚至更小，此天線(xiàn)設(shè)計(jì)達(dá)到小型化多頻之天線(xiàn)設(shè)計(jì)。16張志華,“多頻耦合式饋入單極行動(dòng)通訊天線(xiàn)