第四章 可切換主波束之扇形單一導體帶狀洩漏波天線陣列
4.2 天線寬度為 32mm 之單一導體帶狀洩漏波天線
現今我們欲將單一導體帶狀洩漏波天線搭配射頻開關切換主波束形成一智 慧型天線，但由於先前3.3節提出的單一導體帶狀洩漏波天線其可用頻段為
7.75GHz ~ 13GHz，頻率太高，對於射頻開關的製作上有困難，因此我們選定5GHz
~ 6GHz包含WLAN的頻段上製作讓實用性更高。於是我們修改架構如下:天線寬
度W =32mm，天線長度L=140mm，板材厚度h=0.508mm，前端為洩漏波模 態激發電路，基板寬度Ws =60mm，饋入結構的長度Lf =53mm。
天線設計頻段改變導致整體天線架構改變，因此重新修正前端洩漏波模態激 發電路，圖4-2為修改過後的洩漏波模態激發電路俯視示意圖，圖4-3為修改過後 的洩漏波模態激發電路之側視示意圖。圖4-4為修改過後的洩漏波模態激發電路S 參數模擬圖，包含了在3GHz ~ 8GHz之間的S11、S21、S31的，可以看到反射損耗
S11都在-15dB以下，而另外兩個輸出端所得到的能量S21與S31，經過反向平衡式
微帶線後保持相當接近，彼此間相差最多0.7dB，而在我們所設計的5GHz ~ 6GHz 之間最多相差0.12dB，且值大約在-3.5dB ~ -3.8dB之間，可得知能量順利傳入並 均分，圖4-5為修改過後的洩漏波模態激發電路輸出端相位差模擬圖，兩輸出端 相位差希望相差180°，由圖可看出兩輸出相位差離180°最多8°，且在所設計的
5GHz ~ 6GHz之間最多相差5.7°，尚在合理接受範圍，故以此完成了一個能量均
分，相位相差180°的能量分配器。
圖4-6為修改過後的單一導體帶狀洩漏波天線俯視圖，圖4-7為修改過後的單 一導體帶狀洩漏波天線反射損耗模擬圖，可以觀察到單一導體帶狀洩漏波天線的
頻帶從4.4GHz到6.4GHz，頻寬為2GHz，由正規化相位常數推論出的天線頻寬理
論值為2.87GHz到7.45GHz，，頻寬為4.58GHz，頻寬有明顯縮減乃因頻率降低，
天線洩漏能量所需之長度變大，於是需要較大面積，但又礙於板裁尺寸，所以縮 短了饋入結構，才會導致實際頻寬相對縮減。
圖4-2: 修改過後的洩漏波模態激發電路之俯視示意圖
圖4-3: 修改過後的洩漏波模態激發電路之側視示意圖
圖4-4: 修改過後的洩漏波模態激發電路之S參數模擬圖
圖4-5: 修改過後的洩漏波模態激發電路之輸出端相位差模擬圖
圖4-6(左): 修改過後的單一導體帶狀洩漏波天線俯視圖 圖4-7(右): 修改過後的單一導體帶狀洩漏波天線反射損耗模擬圖
修改過後的單一導體帶狀洩漏波天線模擬的輻射場型如下所示，圖4-8(a)、(b)、 (c) 分別為修改過後單一導體帶狀洩漏波天線在5GHz、5.4GHz、5.8GHz時 E-plane(xy-plane)的輻射場型模擬圖，最大增益各為6.1dBi、7.55dBi與8.05dBi， 而 表 格 內SLL代 表Side-Lobe Level，θ3dB 為 半 功 率 波 束 角 度 寬(Half-power
beamwidth)，圖4-8(d)則分別為修改過後的單一導體帶狀洩漏波天線在5GHz、
5.4GHz、5.8GHz時H-plane(yz-plane)的輻射場型模擬圖，可再次看出單一導體帶
狀洩漏波天線如先前所提，場型輻射在end-fire方向，方便於作為智慧型天線切 換主波束時使用。
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