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在上章節之模擬與實作結果中,我們發現了此天線之後波瓣(back lobe)輻射相當大,

與主波束之差距並未超過 10dB,我們回到單一導體洩漏波帶狀天線之單位元素分析造 成後瓣輻射之主因,圖 5-1 為單一導體洩漏波帶狀天線示意圖,為了激發微帶線第一高 階洩漏波模態,我們必須讓饋入的訊號造成反相位的效果,在本結構中我們透過平衡式 微帶線以及反向平衡式微帶線以達到此效果,但由於天線端是單一導體的結構,故饋入 地端為了避免造成反射我們設計了讓訊號回流的機制。

透過觀察電磁場在饋入電路上的分布,我們發現了在回流過程中的訊號亦會造成輻 射,此乃由於我們利用平衡式微帶線作為饋入電路設計,當訊號行進於上下兩帶線間時 是被束縛在基板內不會輻射的,不過在饋入天線後,地端設計的回流機制,將等效成向 兩端之帶線天線,造成向兩端以及後端之輻射。圖 5-2 為此單一導體洩漏波帶狀天線之 電場與磁場分布圖。由電磁場之方向我們可以清楚發現向後輻射的波,為了抑制這種現 象,我們將回流機制的訊號平均分流,並讓其中一部份多行進半波長的長度如圖 5-3 所 示,此波長為我們應用之頻段中心頻率之波長,當多行進半波長之訊號與原訊號匯合後,

此兩訊號將達到反相位之效果並抵銷,而向後端輻射的效應也隨之減小。

圖 5-1 單一導體洩漏波帶狀天線示意圖。

圖 5-4 為單一導體洩漏波帶狀天線之饋入電路修正前後比較圖,由圖中可知,當在 回流機制加上提供半波長相位差之分流器後,向後端輻射之效果有效受到抑制,而後波 瓣增益值與主波束增益值之差距在 5.2GHz 時由-7.6dB 提升至-15.6dB,在 5.6GHz 時由 -4.94dB 提升至-12.7dB,大幅減低向後端輻射之效應。表 5-1 為修正前後主波束增益值、

後瓣波束增益值比較表。

(a) (b)

圖 5-2 單一導體洩漏波帶狀天線之(a)電場與(b)磁場分布圖。

(a)

λ/4

λ/4

圖 5-3 單一導體洩漏波帶狀天線之饋入電路修正示意圖。

Frequency(GHz) Maximum gain(dBi)

Back lobe gain(dBi)

Maximum gain-back lobe

gain(dB)

Adjust or not

5.2 7.17 -8.45

15.62

adjust 5.2 6.44 -1.16 7.6 original 5.6 8.64 -4.06

12.7

adjust 5.6 7.57 2.6 4.97 original

(a)

圖 5-4 單一導體洩漏波帶狀天線之饋入電路修正前後於(a)5.2GHz;(b)5.6GHz 比 較圖。

(b)

表 5-1 修正前後主波束增益值、後瓣波束增益值比較表。

modified original

本論文中,我們提出了一單一導體洩漏波帶狀天線,此天線保有一般洩漏波天線高 頻寬、高增益之效果,而改良了洩漏波天線之主波束方向隨著頻率改變之特性,此天線 之輻射方向固定於天線之 end-fire 方向,我們利用此天線成功設計了一組透過射頻切換 器,半功率波束涵蓋範圍達 280°之智慧型陣列天線,透過實作以及量測驗證了我們模擬 方式的正確性以及準確性,但其波束透過切換效果並未涵蓋 end-fire 之全部範圍,其天 線陣列間尚有輻射波束未包含的區域,並未達到我們的要求,之後我們設計了一組透過 射頻切換器,半功率波束涵蓋範圍達 360°之智慧型陣列天線,成功達成我們期望能應用 於基地台之具備全向性、高增益、高頻寬之基地台天線,但由於製程技術的困難,第二 組天線我們並未實作,僅以模擬數據做結。

在論文最後,我們提出了改善單位元素天線後瓣波束過大的方法,也透過模擬成功 抑制向後端輻射的增益大小,但由於組成扇狀天線陣列後,饋入端電路部分略顯擁擠,

若能將此方法順利應用於天線陣列之饋入端,則天線陣列之後瓣波束即能大大改善。

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