高增益及宽频带堆叠微带补片天线之设计

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1、JournalofChinaInstituteofTechnologyVol.32-2005.6高增益及寬頻帶堆疊微帶補片天線之設計DesignofHigh-GainandWidebandStackedPatchAntenna袁敏事姜仲鴻Min-ShihYuanJong-HongJiang中華技術學院航空電子系副教授DepartmentofAvionics85JournalofChinaInstituteofTechnologyVol.32-2005.6摘要本文中將設計一個2.4GHz及5.2/5.8GHz頻率的

2、高增益及寬頻帶堆疊微帶補片天線。使用天線模擬軟體IE3D做天線分析，藉由探討電流在堆疊微帶補片分佈的特徵，尋找出寬頻帶的機制。選擇H形狀及C形狀長方形堆疊金屬補片中最適當凹陷的位置及凹陷區域的大小，以達到將近23%的阻抗頻寬，且天線最大增益可達9.3dBi，可以滿足無線區域網路802.11a/b/g之室內外使用。最佳化的H形狀及C形狀長方形堆疊金屬補片微帶天線被製成後並量測其結果，發現天線的頻寬、輻射場型及增益都符合理論模擬。關鍵字:微帶天線、堆疊技術、輸入阻抗頻寬AbstractAhigh-gainandwid

3、ebandstackedpatchantennawillbedesignedtooperateat2.4GHzand5.3/5.8GHz.TheantennasimulationsoftwareIE3Dwillbeusedforanalysis.Thehigh-gainandwidebandmechanismwillbeexploredbyinvestigatingthebehaviorofthecurrentonthestackedpatch.Thelocationofthenotchandnotchdimen

4、sionoftheH-shapedandC-shapedstackedpatchareoptimizedtoachieveawidebandwidthabout23%,thepeakgainis9.3dBi.OptimizedH-shapedandC-shapedpatchantennawillbefabricatedandmeasured.Thebandwidth,radiationpatternandgainareingoodagreementwiththetheoreticalsimulations.85J

5、ournalofChinaInstituteofTechnologyVol.32-2005.6Keywords:Patchantenna、Stackedtechnique、InputimpedancebandwidthⅠ.前言由於近來無線通訊快速的成長，許多消費性電子裝置皆內建有無線傳輸的功能。尤其是3G行動電話、個人數位助理（PDA）及筆記電腦(NB)等，需要以無線方式傳輸寬頻的多媒體信號。但目前能滿足無線通訊的規格標準，主要有藍芽(Bluthtooth)及無線區域網路（WLAN）兩種。藍芽的傳輸速率是1MHz

6、，在免執照的工業、科學及醫療（ISM）頻段（2.4GHz~2.485GHz）中操作，較短的範圍是10m，中程範圍是100m，同時以低功率無線介面的個人區域網路（PAN）傳輸數據資料與語音訊號，這項技術成功地將通訊與電腦整合在一起。而無線區城網路WLAN的IEEE802.11b,IEEE802.11g是使ISM頻段中的2.4GHz~2.485GHz，另外WLAN中的IEEE802.11a是使用ISM中的5.25GHz~5.35GHz及5.725GHz~5.850GHz。以目前使用最多的IEEE802.11b被企業及

7、大眾接受成為無線市場的主流，其速率可達l1Mbps，現在友旺科技與明基電通所推出之無線液晶螢幕（SmartDisplay），就是透過WindowsCE.net整合XP輿IEEE802.11b無線網路技術的產品。消費者以後只要在家裡電腦裝無線網路卡與WindowsXP系統，搭配無線液晶螢幕，不用坐在電腦前，可在床上、沙發或任何角落上網、讀電子郵件、觀賞DVD。但更高速的802.11a及802.11g產品也已經或即將推出，其速率可達54Mbps，更可滿足寬頻多媒體傳送。近日蘋果電腦在舊金山的MACWORLDExpo展

8、示中推出傳輸速率達54Mbps的AirportExtreme無線網路技術，此項技術採用802.11g無線通訊協定結合新17吋Powerbook同時內建AirportExtreme無線網路及藍芽無線傳輸。未來WLAN應用到智慧型家電及印表機、投影機成為內建型系統將會是個趨勢，如此一來，將更擴大其應用領域，消費者將享受其帶來的「無線」與「無限」方便，大大提高生活品質。根據ID