圓極化背接金屬共平面波導 圓極化背接金屬共平面波導 圓極化背接金屬共平面波導饋入槽孔 圓極化背接金屬共平面波導 饋入槽孔 饋入槽孔 饋入槽孔陣列天線 陣列天線 陣列天線 陣列天線

圖 5-20 四片扇形天線組成圓極化天線 A 示意圖(0°, 90°, 0°, 90°)

圖 5-21 四片扇形天線組成圓極化天線 B 示意圖(0°, 90°, 180°, 270°)

5.4.2 饋入電路設計饋入電路設計饋入電路設計饋入電路設計 141 歐姆的傳輸線，其 s=0.18 mm、g=1 mm。12GHz 的訊號在該尺寸的傳輸線上 波長為 16.23 mm，四分之ㄧ波長約為 4.06 mm。圖 5-22、5-23 為饋入電路 A 的

圖 5-24 饋入電路 A 的 S 參數 圖 5-25 饋入電路 A 各埠之間相位差

同理，設計饋入電路 B，適用於 0°, 90°, 180°, 270°擺放方式，如圖 5-26。

圖 5-26、5-27 為饋入電路 B 的俯視圖及側視圖。

圖 5-26 饋入電路 B 之俯視圖 圖 5-27 饋入電路 B 側視圖

圖 5-28 為此饋入電路 B 模擬的 S 參數，S11 在該頻段皆小於-15 dB，而 S21、

S31、S41、S51 則約為-6 dB，代表能量達到一分四的效果。圖 5-29 為 port 2 與 port 3 的相位差、port 3 與 port 4 的相位差、port 4 與 port 5 的相位差、port 5 與 port 2 的相位差，在 12 GHz 處皆相差約 90 度。

饋入電路 A 與饋入電路 B 在擺放角度與饋入相位部分皆符合 5.3 節，產生 圓極化所需的饋入條件。

圖 5-28 饋入電路 B 的 S 參數 圖 5-29 饋入電路 B 各埠之間相位差

5.4.3 圓極化圓極化圓極化圓極化天線與饋入電路示意圖天線與饋入電路示意圖天線與饋入電路示意圖天線與饋入電路示意圖

我們分別將饋入電路 A、饋入電路 B 與圖 5-20、圖 5-21 的天線做結合，並 將天線與天線之間空白處用基板補起來，得到整體天線的示意圖，如圖 5-30、圖 5-31，圖上也標示鍍銅將上下兩金屬板導通的地方。

圖 5-30 天線 A 與饋入電路 A 合併示意圖

圖 5-31 天線 B 與饋入電路 B 合併示意圖 5.4.4 圓極化天線圓極化天線圓極化天線圓極化天線 S 參數參數參數參數之之之之模擬與量測模擬與量測模擬與量測結果模擬與量測結果結果 結果

圖 5-32 為天線 A 的 S 參數模擬與量測結果，在 12 GHz 處的 Return loss 約 為-14.1 dB，頻寬約為 2 GHz。

圖 5-32 天線 A 的 S 參數模擬與量測結果

圖 5-33 為天線 B 的 S 參數模擬與量測結果，在 12 GHz 處的 Return loss 約為-12.9 dB，頻寬約為 2 GHz。

圖 5-33 天線 B 的 S 參數模擬與量測結果 5.4.5 天線輻射場型天線輻射場型天線輻射場型天線輻射場型及軸比之及軸比之及軸比之及軸比之模擬與量測模擬與量測模擬與量測結果模擬與量測結果結果 結果

天線 A 與天線 B 的輻射場型如下頁各圖所示。

圖 5-34 為天線 A 在 12 GHz 時 XY 切面右手圓極化的增益，量測增益為 24.82 dBiC。圖 5-35 為天線 A 在 12 GHz 時 XY 切面右手圓極化與左手圓極化的增益。

圖 5-36 為天線 A 在不同頻率下 XY 切面右手圓極化與左手圓極化的增益。圖 5-37 為天線 A 的軸比(Axial Ratio)隨頻率變化的圖形，軸比 3 dB 頻寬 330 MHz，從 11.95 GHz 至 12.28 GHz。

圖 5-38 為天線 B 在 12 GHz 時 XY 切面右手圓極化的增益，量測增益為 24.69 dBiC。圖 5-39 為天線 B 在 12 GHz 時 XY 切面右手圓極化與左手圓極化的增益。

圖 5-40 為天線 B 在不同頻率下 XY 切面右手圓極化與左手圓極化的增益。圖 5-41 為天線 B 的軸比(Axial Ratio)隨頻率變化的圖形，軸比 3 dB 頻寬 370 MHz，從

圖 5-34 天線 A 在 12 GHz 右手圓極化的增益

圖 5-35 天線 A 在 12 GHz 右手圓極化與左手圓極化的增益

圖 5-36 天線 A 隨頻率變化其右手圓極化與左手圓極化的增益

圖 5-38 天線 B 在 12 GHz 右手圓極化的增益

圖 5-39 天線 B 在 12 GHz 右手圓極化與左手圓極化的增益

圖 5-40 天線 B 隨頻率變化其右手圓極化與左手圓極化的增益

5.4.6 天線實體照片天線實體照片天線實體照片天線實體照片

圖 5-42(a)為天線 A 側示圖，圖 5-42(b)為天線 A 邊緣板材鍍銅圖，圖 5-42(c) 為天線 A 背面使用同軸電纜饋入圖，圖 5-42(d)為天線 A 饋入端近照圖。

(b) (a)

(d) (b)

圖 5-42 天線 A 實體照片

圖 5-43(a)為天線 B 側示圖，圖 5-43(b)為天線 B 邊緣板材鍍銅圖，圖 5-43(c) 為天線 B 背面使用同軸電纜饋入圖，圖 5-43(d)為天線 B 饋入端近照圖。

(b) (a)

(d) (c)

圖 5-43 天線 B 實體照片

第六章 第六章 第六章

第六章 結論 結論 結論 結論

本論文提出一圓極化背接金屬共平面波導槽孔陣列天線。了解洩漏波天線的 原理後，透過全波分析(SDA)可以求得背接金屬共平面波導的傳播常數並了解其 表面洩漏波的特性。在背接金屬共平面波導的上層金屬上蝕刻矩形槽孔，透過適 當安排槽孔的位置，可以使所有槽孔被同相位激發，在 broadside 方向會有建設 性干涉，並藉由調整槽孔的旋轉角度去完成阻抗匹配。接著我們設計出一個線性 極化的箏型槽孔天線陣列，此天線擁有高增益的特性。

運用序列轉動饋入法的概念，我們適當設計饋入電路與天線擺放方式使得四 個線性極化天線組成一圓極化天線。此圓極化天線具有高輻射增益、高效率的特 性，適合作為直播衛星系統的收發天線。