1.1 研究動機
無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)最早以熱汽球的形式出現，後來 研發成演習訓練用的靶機，隨後開始利用無人機進行大範圍偵察任務，無人機早期 是針對軍事上需求而發展，後來逐漸擴張至民生應用，受到創新技術和市場需求的 影響下，在各個應用領域蓬勃發展，舉凡農業、軍事、救難、維安、科學研究等，
都已經有無人飛行載具的應用踏足領域，是及具開發潛力的項目，發展也更加多元 化。
無人機本身具有機動性高、隱密性高、精巧靈活的特性[1]，在應用上可以區分 三大類：一、資訊收集平台或工作輔助應用，二、物品運送，三、通訊/網路中繼站 及空中控制系統[2]，而這些應用皆需整合多樣的技術，包括影像辨識、雷達系統、
定位系統等等，甚至近期發展的無人機飛航管理（UAS Traffic Management，UTM）
系統，對不同類型的無人機即時監控管理，實現這些系統皆離不開無人機載具上的 無線傳輸的技術。
圖 1.1 UTM 研究與開發中測試的一些技術和概念[3]
doi:10.6342/NTU202100829
2
1.2 論文貢獻
本論文提出一個用於無人機通訊的平台，整合環形陣列天線和射頻收發器，能 夠實現水平方向的無線通訊或偵查的功能，配合高增益天線和電子式波束成型的 功能，能夠快速切換訊號傳輸方向或雷達偵測方向，其平台架構可以分為環形陣列 天線和射頻收發器兩個部分，系統架構圖見圖 1.2。
環形陣列天線可產生36°、24°、12°、0°、-12°、-24°、-36°的掃瞄角度，由 23 支環狀排列的子陣列天線和龍伯透鏡組合而成，龍伯透鏡共有30 個端口，其中 23 個端口作為天線端口，7 個端口作為饋電端口，於不同的饋電端口饋電，可激發 23 支子天線其中相鄰的 15 支子天線，7 個饋電端口分別對應 7 個掃描角度，提供 19.2dBi 的增益，而射頻收發器可分為升降頻電路、切換電路和鎖相迴路振盪器構 成，經過驗證該射頻收發器可以提供環形陣列天線額外增益，並實現電子式掃描，
透過SDR 檢測，能將中頻訊號升頻至 X-band，在將 X-band 的訊號降至中頻訊號，
仍保有完整的數據，確認無線傳輸的可行性。
往後可以以平台為基礎，繼續針對各個部件區塊進行改良，例如天線的縮小化、
3D 場型合成、電源模塊製作、系統模組化等等，本論文也詳細說明製作過程，希 望未來有人碰到相關題目，此篇論文能做為參考，協助實現無人機通訊系統。
doi:10.6342/NTU202100829
3
圖 1.2X-Band 環狀陣列天線系統架構圖
doi:10.6342/NTU202100829
4
1.3 章節介紹
本文共分為六章，第一章講述研究背景和論文架構，第二章描述環形陣列天線 設計，第三章探討升降頻系統的設計，第四章為升降頻電路量測結果，第五章為環 形陣列天線和升降頻系統的整合量測，第六章為結論，為整篇論文進行總結。
doi:10.6342/NTU202100829
5