六單元之圓極化天線陣列簡介 六單元之圓極化天線陣列簡介 六單元之圓極化天線陣列簡介 六單元之圓極化天線陣列簡介

在本節中，吾人透過類似 3.2 節的作法，使用六個背接金屬共平面波導槽孔 天線，並搭配序列轉動饋入法的概念設計出六單元之圓極化天線陣列，如圖 3-14 與圖 3-15 的陣列，分別是 0°, 60°, 120°, 0°, 60°, 120°擺放方式（以下稱陣列 C）

和 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°擺放方式（以下稱陣列 D）。

如圖 3-14，Element 1 的電場向量為 x 方向。同理，依序調整每個天線，使 得 Element 2、Element 3、Element 4、Element 5、Element 6 的電場向量分別如圖 所示。而每個 Element 的相位依序分別是 0°, 60°, 120°, 0°, 60°, 120°，進而滿足右 手圓極化的條件。

圖 3-15 亦同理，使得各 Element 的電場向量如圖所示，而每個 Element 的 相位依序分別是 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°，同樣滿足右手圓極化的條件。

圖3-14 六單元之圓極化天線陣列C示意圖(0°, 60°, 120°, 0°, 60°, 120°)

圖3-15 六單元之圓極化天線陣列D示意圖(0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°)

3.3.1 饋入電路設計饋入電路設計饋入電路設計 饋入電路設計 姆，線寬為 0.12672mm。但是 0.12672mm 的線寬太細而實作不易，因此必須更 改設計：將四分之ㄧ波長阻抗轉換器設計成 158 歐姆，線寬為 0.2mm，此設計可 將 300 歐姆匹配至 83 歐姆，之後再接上一段背接金屬共平面波導傳輸線，以阻 抗緩變方式，來將 83 歐姆匹配至天線端的 100 歐姆。最後藉由調整各埠的饋入 長度去提供彼此之間所需的相位差，即達成本電路之設計，其結構如圖所示。

圖3-16 饋入電路A俯視圖

圖3-17 饋入電路A側視圖

圖 3-18 為此饋入電路 A 模擬的 S 參數，S11 在該頻段皆小於-14 dB，而 S21、

S31、S41、S51、S61、S71 則約為-8.1 dB 左右，與理想值-7.78dB 相去不遠，表 示能量達到一分六的效果。圖 3-19 為 port 7 與 port 6 的相位差、port 6 與 port 5 的相位差、port 4 與 port 3 的相位差、port 3 與 port 2 的相位差，在 12 GHz 處都 相差 60 度左右。

圖3-18 饋入電路A之S參數

圖3-19 饋入電路A各埠之間相位差

同理，以相同方式設計饋入電路 B，適用於 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°擺 放方式，其結構圖如下所示。

圖 3-20 饋入電路 B 俯視圖

圖3-21 饋入電路B側視圖

圖 3-22 為此饋入電路 B 模擬的 S 參數，S11 在該頻段皆小於-14 dB，而 S21、

S31、S41、S51、S61、S71 則約為-8.1 dB 左右，與理想值-7.78dB 相去不遠，表 示能量達到一分六的效果。圖 3-23 為 port 7 與 port 6 的相位差、port 6 與 port 5 的相位差、port 5 與 port 4 的相位差、port 4 與 port 3 的相位差、port 3 與 port 2 的相位差，在 12 GHz 處都相差 60 度左右。

圖3-22 饋入電路B之S參數

圖3-23 饋入電路B各埠之間相位差

3.2.2 六單元之圓極化天線陣列效能模擬六單元之圓極化天線陣列效能模擬六單元之圓極化天線陣列效能模擬 六單元之圓極化天線陣列效能模擬

我們分別將饋入電路 A、饋入電路 B 與陣列 C（0°, 60°, 120°, 0°, 60°, 120°

擺放方式）、陣列 D（0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°擺放方式）做結合，得到整體 天線的示意圖，如圖 3-24、圖 3-25。並且展示兩個陣列的 S 參數、二維場型圖 以及軸比(Axial Ratio)隨頻率變化圖等等模擬結果。

圖3-24 六單元之圓極化天線陣列C結構圖(0°, 60°, 120°, 0°, 60°, 120°)

圖3-25 六單元之圓極化天線陣列D結構圖(0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°)

圖 3-26 為陣列 C 的 S 參數模擬結果，在 12 GHz 處的 S11 約為-16.67 dB，

頻寬約為 2 GHz。圖 3-27 為陣列 D 的 S 參數模擬結果，在 12 GHz 處的 S11 約 為-18.40 dB，頻寬約為 2.4 GHz。

圖3-26 六單元之圓極化天線陣列C之S參數模擬結果