高增益及宽频带堆叠微带补片天线之设计Design of - 中华科技大学.PDF

Journal of China Institute of Technology Vol.32-2005.5 高增益及寬頻帶堆疊微帶補片天線之設計 Design of High-Gain and Wideband Stacked Patch Antenna 袁敏事 姜仲鴻 Min-Shih Yuan Jong-Hong Jiang 中華技術學院 航空電子系 副教授 Department of Avionics 摘 要 本文中將設計一個2.4GHz 及5.2/5.8GHz 頻率的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 Abstract A high-gain and wideband stacked patch antenna will be designed to operate at 2.4GHz and 5.3/5.8GHz. The antenna simulation software IE3D will be used for analysis. The high-gain and wideband mechanism will be explored by investigating the behavior of the current on the stacked patch. The location of the notch and notch dimension of the H-shaped and C-shaped stacked patch are optimized to achieve a wide bandwidth about 23%, the peak gain is 9.3dBi. Optimized H-shaped and C-shaped patch antenna will be fabricated and measured. The bandwidth, radiation pattern and gain are in good agreement with the theoretical simulations. Keywords : Patch antenna 、 Stacked technique 、Input impedance bandwidth 75 高增益及寬頻帶堆疊微帶補片天線之設計 Ⅰ. 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，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 IEEE 802.11b,IEEE 802.11g 是使 ISM 頻段中的