应用于WiMAX 频段之CPW 单极三频氧化铝陶瓷天线.PDF

應用於 WiMAX頻段之 CPW單極三頻氧化鋁陶瓷天線 學制/班級 : 二年制晶片四甲/ 指導老師 : 鄭建民 老師 學生學號/姓名 :潘建霖 繳交年月 : 100 年 6月 摘要 為了實現三頻WiMAX (2.5-2.69 GHz, 3.4-3.69 GHz, and 5.25-5.85 GHz)之操作，本研究使用銀膠和網版印刷 技術將一個橢圓形共平面波導饋入之單極三頻陶瓷天線製作於高介電常數和高品質因數的氧化鋁微波陶瓷基板 上。其中，並在接地面加入二個槽孔來改善天線特性，最後 ，本文中之最佳頻寬分別為2030 MHz(低頻)和 1430 MHz/25.2 % 高頻 ( ) ，而且量測和模擬的結果具有良好的匹配性。E-plane輻射埸形呈現幾乎全向性但是 H-plane輻射埸形卻呈現幾乎雙指向性。詳細的模擬和量測結果在本文中呈現與討論。 1 、前言 由於近幾年來無線通訊產業發展非常迅速，在未來的需求上，應用於日常中的消費性電子產業也越來越注 重輕、薄、短、小，而頻帶的選擇上越來越頃向於寬頻與多頻，共平面波導 (CPW)有著低成本，容易製作，且 擁有著較大的阻抗頻寬，電氣特性較不受基板厚度的影響、且低幅射損失、易與主動元件或單晶微波積體電路 (MMICs)結合等優點[1]-[3] 。近年來有許多的研究發表文獻以單極天線為大多數，然而以不同的幾何圖形來 達到雙頻或多頻的操作頻段[4]-[5] ，在文獻 [6]當中，更以一個圓形來達到良好的阻抗匹配以及高頻寬的效 果，使用這種幾何圖形的方式都能成功的應用於 WiMAX及 UWB這種多頻或者是超寬頻的天線設計上。本文使用 高介電常數的 (r=9.8) 、高品質因數(Q×f=300,000)的氧化鋁基板和共平面波導 (CPW)饋入端結構，來設計一個 可應用於 WiMAX頻段之 CPW單極三頻陶瓷天線 。 2 、天線設計 本報告所探討的WiMAX單極橢圓天線結構圖，如圖 (一所表示，我們使用) Ansoft High Frequency Structure Simulator (HFSS)的模擬軟體在氧化鋁基板上面使用橢圓的幾何圖形，計算基板與橢圓尺寸，來進行設計模 擬。本文中所使用的氧化鋁基板，介電常數為9.8 ，正切損失(loss tangent)為0.001 ，而基板厚度(h)為 0.635 2 mm 基板長寬尺寸為40mm×50mm另外我們使用了 (Serenade 8.7)的阻抗匹配軟體 來計算饋入端50Ω的阻抗匹配 線寬比。 50CPW line Ground Plane (W ) f W 2 W 4 L