天线在操作上要求.ppt

Basic Antenna introduction tutorial 天線在操作上的要求，主要以下列幾個參數作為規範 共振頻率（resonant frequency） 阻抗匹配（impedance matching） 頻寬（bandwidth） 輻射場型（radiation pattern） 天線增益（antenna gain） 共振頻率 (Resonant frequency) Bandwidth Return Loss 當傳輸線的負載沒有完全匹配時，負載端無法接收到從信號源送出的全部功率。損失的部分稱為反射損失（return loss, RL） 反射係數 |Γ| 反射係數的定義是：負載端的反射波對入射波電壓的比值。 |Γ| = 0 反射損失為無限大dB（沒有反射的功率） |Γ| = 1 反射損失為0dB（所有的入射功率均被反射回去）造成全反射。 反射係數一定小於1 VSWR 另有一個指標也可用以描述負載匹配的程度，稱為駐波比VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) VSWR Impedance matching 天線可以看做是一個RLC諧振回路電路。一個諧振回路當然有其阻抗。 Radiation pattern 無線電波本身是一個移動的電磁場，並且在行進之方向上電場與磁場分量一直維持著正交關係。 以圖形將天線輻射特性描述成空間函數的一種方式。可以解釋天線之指向特性。 模擬天線結構時，需要哪些基本的知識? Pichitpong Soontornpipit, Cynthia M. Furse, Senior, Member, and You Chung Chung, Senior, Member, “Design of Implantable Microstrip Antenna for Communication With Medical Implants.” IEEE ,Ransactions on microwave theory and techniques, Vol. 52, no. 8, august 2004. 基板 上板材質 基板 上板厚度 結構 影響中心頻率變動的因素 Shape Length Size Substrate and Superstrate materials Substrate and Superstrate thicknesses 波長 (Simulated current) 肌膚效應(skin effect) 肌膚效應(skin effect)指的是高頻電流在導線中流動時，大部份的電流傾向於在導體表面流動，所產生的現象。愈高頻情況下，效應愈顯著。所以做為導體線路的厚度要大於產生肌膚效應時的厚度。 如果厚度愈小，材料的阻抗就愈大；阻抗愈大，電流愈小；電流愈小，電磁波波阻愈大而造成該材料傳播特性已非理想，亦即傳播特性變差。 導體的厚度與頻率、導磁係數、電阻率會有下列的關係式，可稱為肌膚深度(skin depth) Skin Depth 調整接地面寬度改變朝孔大小 調整饋入線寬改變朝孔大小 李宜錫, “2.4GHz ISM 頻段微型天線元件製造”, 碩士論文, 國立台灣科技大學, 台北(2004). 最主要影響天線性能，為網印過程導線的擴散，致使天線中心頻率與模擬結果偏差40MHz~90MHz左右，如果將網印製程改善之後可以使S11 的偏移範圍縮小至約28MHz。 What is Antenna ? Method ( Design of stacked implantable antenna ) CoPlanar Waveguide (CPW) structure Method (implant antenna structure) CPW-fed monopole twin spiral structure 部份史密斯圖上的等電阻圓 史密斯圖上部份等電抗圓弧曲線 例題6.2：試利用史密斯圖找出z = 1+ j 1所對應的y值。 Antenna gain 一天線的輻射能量在某一方向與輸入能量平均值之比。 人體之電磁波能量吸收比率 (Specific Absorption Rate；SAR) 電磁輻射環境中，生物體所吸收的電磁波能量對該生物體單位質量之比值定義為特定吸收率（SAR, Specific Absorption Rate），單位為W/kg。 如何形成無線電波 (天線原理) 當交流電流通過導電物體(或導電線)時，電場與磁場將圍繞著導電物體而產生。 若導電體之長度極小於交流電流之波長時，電場與磁場將僅存在於一或二波長距離範圍內。 當導電體長度逐漸加長，電場與磁場之強度將逐漸增強。