第三章 四天線置於無線網路卡前端之應用
3.2 整合四天線於無線網路卡前端之應用
3.2.2 使用架構（ｂ）和架構（ｃ）的 MIMO 天線系統
接下來我們要介紹使用另外兩種架構的天線系統。圖 3.2.19 是由 4 支方形環 狀單極天線構成，天線所佔面積是48mm×28mm，在此採用環狀單極天線因為先 前量測頻寬和增益皆有不錯的表現，接地金屬中間的狹槽是為了阻擋天線在接地 金屬上的感應和映像電流流到天線3 附近造成信號干擾，此狹槽亦可調整天線 2 和天線3 在 5GHz 頻段的匹配，圖 3.2.20 為此系統架構量測的反射損耗參數和信 號干擾量參數，可以看到天線1 和天線 2、天線 3 和天線 4 間信號干擾量高達 -5dB，圖 3.2.21 到 3.2.24 為量測的輻射場形，此天線架構亦有天線 2 和天線 3 增益太低的問題。表3-9 到表 3-10 為量測的場型數據。
X
Y
antenna3
antenna4
antenna1 antenna2 28mm
48mm
圖 3.2.19 使用架構（ｂ）4 支方形環狀天線的天線系統
1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5
Frequency (GHz)
Return loss
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
Measured S22 Measured S11
(a)
圖3.2.20 4 支方形環狀天線系統量測的（a）反射損耗圖
圖3.2.20 4 支方形環狀天線系統量測的（a）反射損耗圖（b）信號干擾量圖 1
（c）信號干擾量圖 2
1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5
Frequency (GHz) -40
-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
(dB)
(b)
Measured S12 Measured S13 Measured S14
1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5
Frequency (GHz) -40
-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
(dB)
(c)
Measured S23 Measured S24 Measured S34
X
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0
X
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0
表3-9 架構（b）天線系統在各平面輻射場型的平均增益和峰值增益：天線 1
2.44GHz 5GHz
XY 平面 平均增益：-3.8dBi 峰值增益：0.15dBi
平均增益：-5.02dBi 峰值增益：1.53dBi YZ 平面 平均增益：-3.39dBi
峰值增益：-0.99dBi
平均增益：-3.66dBi 峰值增益：-1.18dBi XZ 平面 平均增益：-2.41dBi
峰值增益：-0.08dBi
平均增益：-2.34dBi 峰值增益：3.8dBi
表3-10 架構（b）天線系統在各平面輻射場型的平均增益和峰值增益：天線 2
2.44GHz 5GHz
XY 平面 平均增益：-5.14dBi 峰值增益：1.51dBi
平均增益：-5.57dBi 峰值增益：-1.56dBi YZ 平面 平均增益：-4.13dBi
峰值增益：-0.71dBi
平均增益：-3.7dBi 峰值增益：-1.91dBi XZ 平面 平均增益：-2.8dBi
峰值增益：-1.2dBi
平均增益：-2.96dBi 峰值增益：-0.56dBi
接下來我們介紹最後一個天線架構，圖3.2.25 是由使用架構（c）的天線系 統結構圖，天線2 和天線 3 是採用單極天線耦合到雙共振路徑開路共振環的天 線，圖3.3.26 是量測的反射損耗參數和信號干擾量圖，天線 1 和天線 2 天線、3 和天線4 間信號干擾量達到-6dB，圖 3.2.27 到 3.2.30 為量測的輻射場形。
X
Y
antenna3
antenna4
antenna1 antenna2 30mm
48mm
圖3.2.25 使用架構（c）的天線系統
1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 Frequency (GHz)
Return loss
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0
Measured S11 Measured S22
Measured S33 Measured S44
(a)
1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5
Frequency (GHz) -40
-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
(dB)
(b)
Measured S12 Measured S13 Measured S14
圖3.2.26 架構（c）天線系統量測的（a）反射損耗圖（b）信號干擾量圖 1（c）
信號干擾量圖2
1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5
Frequency (GHz) -40
Measured S23 Measured S24 Measured S34
X
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0
X
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0
X
Y
Total gain Gain phi Gain thetaXY-plane
YZ-plane XZ-plane
0 峰值增益：0.05dBi
平均增益：-3.1dBi 峰值增益：2.8dBi YZ 平面 平均增益：-3.53dBi
峰值增益：-1.2dBi
平均增益：-2.96dBi 峰值增益：-0.03dBi XZ 平面 平均增益：-2.6dBi
峰值增益：0.23dBi
平均增益：-1.05dBi 峰值增益：2.79dBi
表3-12 架構（c）天線系統在各平面輻射場型的平均增益和峰值增益：天線 2
2.44GHz 5GHz
XY 平面 平均增益：-5.28dBi 峰值增益：-0.77dBi
平均增益：-2.13dBi 峰值增益：2.02dBi YZ 平面 平均增益：-4.45dBi
峰值增益：-1.21dBi
平均增益：-1.99dBi 峰值增益：1.65dBi XZ 平面 平均增益：-3.02dBi
峰值增益：-0.52dBi
平均增益：-3.08dBi 峰值增益：-0.5dBi 阜（port）匹配至 50 歐姆（terminated），且由模擬得知天線周圍的接地金屬上的 感應電流很小，所以對輻射造成的破壞性干涉不高。