空間分集式天線

在第三章中所設計的雙頻天線大小約只有13×10mm²，而一般網路卡的寬度 約為 46.7mm，所以利用第三章中的雙頻天線來設計分集式天線是有機會可行 的；然而從第三章知道此天線其輻射場型近乎全向性(omni-direction)，並不具指 向性的特性，所以不適合採用場型(pattern)分集化；而且製作此天線我們是印刷 在電路板上，天線在共振時，平行x-y plane 的電流分佈不管在高頻或是低頻，

都有x 方向和 y 方向，因此也不易採用極化分集化。所以我們採用空間分集化來 實現分集式天線；然而在有限的面積中要放兩隻天線，天線間很容易互相耦合 (mutual coupling)，互相耦合除了會影響原本天線的匹配外，也會對天線的輻射 場型有所影響。

圖 4.1 的 Antenna1 是在第三章中所設計的雙頻天線，Antenna2 是直接複製 Antenna1 並對稱的放置右邊，而 port1/2 的位置隨著後方電路切換器(switch)位置 而定。我們可藉由觀察port1/ 2 的穿透係數(S21)來檢定其互相耦合的強度。

圖4.1 空間分集式天線 L2

Port1 Port2

Antenna1 Antenna2

L1

圖4.2 圖 4.1 中分集式天線的反射損耗和穿透係數頻率響應

圖4.3 圖 4.1 中互相耦合對於天線反射損耗的影響 Vary seriously

Isolation is not good!! Isolation is ok

圖4.2 為圖 4.1 的 S 參數圖，此模擬圖是在 por1 和 port2 都接到 50Ω 時所得 到的結果。其反射損耗(S11)的整體表現與第三章中只有 Antenna1 差不多，在低 頻2.4GHz~2.5GHz 以及高頻 5GHz~6GHz 雖然都有低於-10dB，但是在低頻共振 頻段port1 和 port2 的穿透係數(S21)很大約-8dB，表示兩天線在此頻段互相耦合 的強度很強，隔離效果(isolation)很差；而在高頻共振頻段穿透係數低於-15dB，

在此頻段的隔離效果很好。

在實際應用時，port1 和 port2 會接到一個切換器(switch)上，若是系統判斷 選擇左邊的Antenna1 來傳送或接收訊號，藉由切換器的切換，此時 Antenna2 的 port2 會為開路(open)的狀態，反之若選擇 Antenna2，則 port1 也會為開路。因此 在圖 4.1 中，兩隻天線的隔離效果(isolation)不好時，當訊號從 Antenna1 輻射出 去，Antenna2 會接收到 Antenna1 所輻射的訊號，然後訊號會進入到 L2，到了末 端遇到開路，訊號會反射，再經由 Antenna2 輻射出去，而再次輻射出去的訊號 又會被Antenna1 收進來，如此就有可能會影響到 Antenna1 本身的反射損耗。然 而往往後端電路切換器的擺設位置會隨著不同電路佈線而不同，L1和 L2餽入線 度，讓Antenna1 和 Antenna2 自己本身的反射損耗不受對方干擾，在實際應用中 才可很自由地做電路佈線而可任意設計天線50Ω 餽入線長度接到切換器。

的電容或電感，所以開路諧振環的大小可以因此而再次縮小一點。 Lres=10.55mm、Wres=4mm、Lmono=9.05mm、Hmono=6.025mm，而 HB=13.3mm、

LB=6.5mm，同時也為了要加大高頻的共振頻寬，倒 L 型單極天線的線寬做適度

Improve isolation L_B

H_B

Port1 Port2

L₁ L₂

圖4.5 圖 4.4 中空間分集式天線反射損耗和穿透係數頻率響應

圖4.6 圖 4.4 架構中互相耦合對於天線反射損耗的影響