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天線工程期中報告

天線工程期中報告. 論文 研討 : Terence S. P. See , Zhi Ning Chen, “ A Small UWB Antenna for Wireless USB ”, IEET 2007 年 報告人 : 碩研 電子 一甲 MA130114 馬恩昇. Southern Taiwan University. Department of Electronic Engineering. 摘要. 研究方向 : 製作一個 USB 無線接收器的超寬 頻 天線，以適用於無線網路天線應用。 設計方法 :

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天線工程期中報告

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Presentation Transcript

  1. 天線工程期中報告 論文研討: Terence S. P. See,ZhiNingChen,“A Small UWB Antenna for Wireless USB”,IEET 2007年 報告人: 碩研電子一甲 MA130114 馬恩昇 Southern Taiwan University Department of Electronic Engineering

  2. 摘要 研究方向: 製作一個USB無線接收器的超寬頻天線，以適用於無線網路天線應用。 設計方法: 使用一塊 11X45mm的PCB板來規劃天線，並在天線接地面上嵌入槽縫及分割方式來增加增益。

  3. 天線設計 基板厚度為0.8mm，相對介電系數為3.38 天線面積約為20.5 x 11 平方毫米，其餘部分的PHY 和 MAC層使用LSI集成，面積大約為 24.5x 11 平方毫米 2mm的間隙，可以減少天線的尺寸和阻抗匹配的效果，特別是在降低操作的頻率 阻抗頻寬:3.1~5GHz 阻抗標準:|S11|<-10 dB

  4. UWB 天線結構圖 天線整體尺寸為 11x 45 平方毫米 先關參數: v =20.2mm h = 1.3 mm d = 4.4 mm g = 1 mm

  5. 在 x-y 、y-z 、 x-z平面測試 測量阻抗頻寬在3.1-5GHz輻射特性，在 x-y 、y-z 和 x-z 的平面測量 (a) 3.1 GHz (b) 4 GHz (c) 5 GHz

  6. 三維輻射頻率測量 使用Orbit MiDAS系統來量測:(a) 3.1 GHz (b) 4 GHz(c) 5GHz 紅色區域表示較強，而藍色區域較弱 輻射幾乎是全向性在x-z的平面上，而沿著y軸方向的輻射較弱。整個帶寬的輻射模式是相對的穩定，這有利於應用在攜帶式設備的上面

  7. 量測輻射的效率 這是從三維輻射頻率上所測量的圖 它的整個帶寬效率至少為60%，平均來說，該天線具有大約75%的效率，更在3.25GHz 時，它的峰值效率有到達 88%

  8. 峰值增益(a) 與 平均增益(b) 總變化峰值增益，其中有一個在x-z的平均增益是小於3.7dBi ，而整個帶寬的增益變化為2.4dBi 在x-y和y-z的平均增益與峰值增益分別低於3.6 dBi和2.5dBi 可以觀察到變化在x-z的平均增益大於-2dBi，在y-z和x-z的變化從-1.5dBi到-4.5 dBi

  9. 參數特性的研究(一) 參數的研究對於調查阻抗匹配有很大的影響 研究影響輻射在不同的垂直寬度(v) 、水平接地面(h)和凹口的深度(g)，以及回饋點(d)的位置

  10. 參數特性的研究(二) 圖(a)大多數靠近凹口處的電流主要在降低為3GHz的操作頻率附近，凹口深度(g)的增加能夠減少下緣頻率 回饋點(d)的位置可以利用來控制3.5~4.5 GHz的帶通相匹配的阻抗，如圖(b)

  11. 參數特性的研究(三) 隨著f的減少，下緣頻率可以降低，但其代價就是中心頻率會降低匹配，而且如果兩個共振帶進一步分開，中心頻率匹配會更差，就接地平面來說可以有多種垂直寬度(v)以及水平位置(h)，如圖(c)

  12. 參數特性的研究(四) 增加寬度進一步增加下緣頻率，而水平位置(h)減少在較低共振有好的匹配，但是上緣頻率減少也導致阻抗頻寬減少，如圖(d)

  13. 結論 該天線可以穩定的在三維輻射的工作帶寬內進行，且平均效率為75% 與全向輻射的主平面，所觀察測得的平均增益大於 -2dBi 所取得的阻抗帶寬 |S11|=-10dB，已經可以覆蓋在低於3.1-5GHz的 UWB 頻帶

  14. 對UWB的看法 發現UWB方便攜帶，不大也不小正好一個USB大小。 UWB成本不高，耗電量不高，干擾性也不高，傳輸速度快而且高安全性。

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