I-Shou University Institutional Repository:Item 987654321/18718

多輸入多輸出天線系統隔離度之研究

Study of Isolation for Multi-Input Multi-Output

Antenna Systems

研究生:宋哲輝

指導教授:陳立軒、林文寬 博士

義守大學

電子工程學系

碩士班碩士論文

A Thesis Submitted to

Department of Electronic Engineering

I-Shou University

in

Partial Fulfillment of the Requirements

for the Master degree

with a

Major in Electronic Engineering

July, 2015

Kaohsiung, Taiwan

Republic of China

I

多輸入多輸出天線系統隔離度之研究

研究生:宋哲輝

指導教授：陳立軒、林文寬博士

義守大學電子工程學系

摘要

本研究利用雜訊抑制材料來達到多輸入多輸出天線系統隔離的效果，天線製 作於尺寸為 50x35x1.6mm3_{的 FR4 基板上，多輸入多輸出天線為兩個半徑 4mm} 的圓盤超寬頻天線，兩天線相距 9.5mm。研究結果顯示不同覆蓋面積及位置對天 線隔離度有不同的影響，然而隔離度越好，輻射效率也會變差，實驗結果驗證此 一部分。本研究之抑制效果，S21都能抑制在-20dB 以下，並且在 6~8GHz 會有一 個較好的抑制效果，但是對於效率而言在 8~10GHz 需要進一步改善。 關鍵詞:多輸入多輸出、超寬頻天線、雜訊抑制材料、隔離度

II

Study of Isolation for Multi-Input Multi-Output

Antenna Systems

Student: Che-Hui Sung

Advisor: Lih - Shan Chen、Wen-Kuan Lin

Department of Electronic Engineering

I-Shou University

Abstract

The noise suppression materials are adopted to enhance the isolation of multi-input multi-output antenna (MIMO) systems. The MIMO antennas are two ultra-wideband antennas which are fabricated on the FR4 substrate with the dimension of 50x35x1.6mm3. The radius of the disk type antenna is 4 mm and the separation distance between these two antennas is 9.5 mm. The area and position of the noise suppression materials play an important role on the isolation of two antennas. However, better isolation between the two antennas results in lower efficiency which is verified by the experiments. There is a better suppression in the frequency range between 6~8GHz and the isolation S21 is greater than 20 dB but the efficiency in the

frequency range between 8~10GHz needs to be improved in this study.

Keywords: Multi-input multi-output, ultra-wideband antenna, noise suppression, isolation

III

致謝

本論文得以順利完成，首先要感謝指導教授陳立軒老師在學業上的細心教導 與懇切關懷，除了得到課業與論文的指導外，對於認真做學問的態度更是受其薰 陶。在這兩年的研究生涯中，著實令學生獲益良多，謹此致上最誠摯的敬意與謝 意。並感謝國立成功大學電機系教授洪茂峰老師，與本系教授林文寬老師的指導 與建議，使本論文得以更完整。 感謝研究室學長吳衍文學長在於我大四還沒目標時提供我加入此研究室 的建議，也感謝當初剛進來時帶著我做實驗的劉子瑜學長以及石懷人學長和梁誌 哲學長，而在碩一時很感謝學長陳俊甫、楊仁豪、李宗委、潘柏宇的教導，也感 謝成大博班學長周育任、林國聖學長每次成大報告的指點與教導，還有感謝實驗 室夥伴陳進輪、陳政偉、丁冠仁兩年的互相努力，還有感謝其他實驗室成員徐立 哲、蘇偉家、黃冠維、蔡伯鍵、楊智皓。 最後感謝關心我的家人以及我的女朋友支持與關心，讓自己可以在無後顧 之憂的情況下，完成了學業。以及感謝許多碩班同學的加油及打氣，由於你們的 支持，我才能有今天的成果，願這份成果與我的家人與陪伴在我身旁的朋友共同 分享。

IV

目錄

摘要... I Abstract ... II 致謝... III 目錄... IV 圖目錄... VI 表目錄... X 第一章 序論 ... 1 1-1 研究動機與目的 ... 1 1-2 論文章節概要 ... 3 第二章 多輸入多輸出天線基本概論 ... 4 2-1 單極天線 ... 4 2-2 天線參數 ... 7 2-3 多輸入多輸出天線 ... 9 2-4 包絡係數 ... 11 2-5 相關研究 ... 12 第三章 應用於多輸入多輸出天線隔離研究模擬 ... 27 3-1 使用 HFSS 模擬軟體 ... 27 3-2 天線選用 ... 28 3-3 隔離方式 ... 36 3-3-1 不同導電率的影響 ... 36 3-4 不同覆蓋位置的影響 ... 42 3-5 不同覆蓋面積的影響 ... 45 第四章 結果與討論 ... 59 4-1 實驗製作流程 ... 59

V

4-2 不同導電率比較 ... 62

第五章 結論 ... 69 參考文獻... 70

VI

圖目錄

圖 1-1 通訊演進圖 ... 1 圖 2-1 單極天線示意圖 ... 4 圖 2-2 偶極天線和單極天線等效示意圖(a)偶極天線(b)單極天線 ... 4 圖 2-3 (a)偶極天線電流方向(a)單極天線電流方向 ... 6 圖 2-4 微帶線示意圖 ... 7 圖 2-5 天線系統(a)傳統天線系統(b)多輸入多輸天線出系統 ... 9 圖 2-6 天線圖 (a)結構圖(b)實際圖 ... 12 圖 2-7 文獻[5]天線 S11頻率響應圖 ... 13 圖 2-8 文獻[5]天線 S21頻率響應圖 ... 14 圖 2-9 文獻[4]架構圖... 15 圖 2-10 文獻[4]未加入去耦合電路時的頻率響應圖... 16 圖 2-11 文獻[4]加入電感電容晶片的頻率響應圖 ... 17 圖 2-12 文獻[4]在低頻改變電容點改值頻率響應圖... 18 圖 2-13 文獻[4]在高頻改變電容電感值的頻率響應圖... 19 圖 2-14 文獻[9](a)整體架構圖(b)殘斷架構圖(c)實際圖 ... 20 圖 2-15 文獻[9]加入與未加入殘斷天線 S11頻率響應圖(a)未加入(b)加入 ... 21 圖 2-16 文獻[9]加入與未加入殘斷天線 S21頻率響應圖(a)未加入(b)加入 ... 22 圖 2-17 文獻[2]挖鑿孔示意圖(a)上層(b)底層 ... 23 圖 2-18 文獻[2]頻率響應圖... 24 圖 2-19 文獻[3]天線架構示意圖(a)架構整體尺寸示意圖(b)天線尺寸示意圖 ... 25 圖 2-20 文獻[3]實作架構圖... 25 圖 2-21 文獻[3]頻率響應圖(a)加入中性線頻率響應圖(b)未加入中性線頻率響應 圖... 26 圖 3-1 HFSS 電磁模擬軟體示意圖 ... 27

VII 圖 3-2 天線架構圖(a)正面圖(b)背面圖 ... 28 圖 3-3 天線頻率響應 ... 29 圖 3-4 (a)天線效率(b)天線增益 ... 30 圖 3-5 天線 2D 輻射場型(a)XZ-plan(b)YZ-plan(c)XY-plan。 ... 31 圖 3-6 天線間距 S11頻率響應圖 ... 32 圖 3-7 天線間距 S21頻率響應圖 ... 32 圖 3-8 天線架構相位圖(a)移動相位接地面無連接圖(b)移動相位接地面連接圖(c) 不移動相位接地面沒有連接圖(d) 不移動相位接地面連接圖。 ... 33 圖 3-9 天線架構相位共地與不共地頻率響應圖 ... 34 圖 3-10 天線架共地與不共地頻率響應原圖 ... 35 圖 3-11 不同導電率導電碳漿 S11頻率響應圖 ... 38 圖 3-12 不同導電率導電碳漿 S21頻率響應圖 ... 38 圖 3-13 導電率在 38.4S/m(a)天線效率(b)天線增益 ... 39 圖 3-14 電流分布圖(a)天線電流大小(b)未覆蓋材料(c)導電碳漿電流大小(d)導電 率 3.8S/m(e)導電率 38.4S/m ... 40 圖 3-15 天線 2D 輻射場型(a)XZ-plan(b)YZ-plan(c)XY-plan。 ... 41 圖 3-16 不同覆蓋位置(a)微帶線正面(b)微帶線背面(c)正面天線輻射體(d)背面天 線輻射體(e)覆蓋在微帶線間(f)覆蓋在輻射體線間 ... 42 圖 3-17 不同覆蓋位置 S11頻率響應圖 ... 43 圖 3-18 不同覆蓋位置 S21頻率響應圖 ... 43 圖 3-19 (a)天線效率(b)天線增益 ... 44 圖 3-20 覆蓋微帶線材料面積改變(a)改變示意圖(b)S11頻率響應圖 ... 46 圖 3-21 覆蓋微帶線材料面積改變 S21頻率響應圖 ... 46 圖 3-22 (a)天線效率(b)天線增益 ... 47 圖 3-23 固定 w 改變 h(a)改變面積示意圖(b)S11頻率響應圖 ... 48

VIII 圖 3-24 固定 w 改變 h 時 S21頻率響應圖 ... 48 圖 3-25 (a)天線效率(b)天線增益 ... 49 圖 3-26 輻射體面積改變(a)無碰觸接地面(b)有碰觸接地面(c)固定 h 改變 w(d)固定 w 去改變 h。 ... 50 圖 3-27 覆蓋在輻射體時有無碰觸接地面頻率響應圖 ... 52 圖 3-28 固定 h 改變 w 時 S11頻率響應圖 ... 53 圖 3-29 固定 h 改變 w 時 S21頻率響應圖 ... 53 圖 3-30 (a)天線效率(b)天線增益 ... 54 圖 3-31 固定 w 改變 h 時 S11頻率響應圖 ... 55 圖 3-32 固定 w 改變 h 時 S21頻率響應圖 ... 55 圖 3-33 (a)天線效率(b)天線增益 ... 56 圖 3-34 覆蓋材料往單邊覆蓋移動 S11頻率響應圖 ... 57 圖 3-35 覆蓋材料往單邊覆蓋移動 S21頻率響應圖 ... 57 圖 3-36 天線 2D 輻射場型(a)XZ-plan(b)YZ-plan(c)XY-plan。 ... 58 圖 4-1 實體製作流程 ... 59 圖 4-2 無覆蓋材料圓盤天線實作與模擬比較圖 ... 60 圖 4-3 (a)天線效率(b)天線增益 ... 61 圖 4-4 不同導電率導電碳漿 S11頻率響應圖 ... 62 圖 4-5 不同導電率導電碳漿 S21頻率響應圖 ... 63 圖 4-6 導電率 38.4s/m 實作模擬比較圖 ... 63 圖 4-7 有無觸碰接地線之討論 ... 64 圖 4-8 覆蓋輻射體正面實作模擬比較圖 ... 65 圖 4-9 覆蓋輻射體背面實作模擬比較圖 ... 65 圖 4-10 覆蓋輻射體背面效率圖 ... 66 圖 4-11 3D 輻射場型圖(a)4GHz(b)6GHz(c)9GHz ... 67

IX

X

表目錄

表 3-1 天線尺寸表 ... 28 表 3-2 超寬頻規格表 ... 29 表 3-3 導電碳漿參數值 ... 36

1

第一章 序論

1-1 研究動機與目的

隨著時代的變遷，科技不斷地進步，行動通訊來說也從第一世代一直演進到 現在的第四世代，甚至未來可能演進到第 5 世代，參考圖 1-1[1]，而人們對於 上網速度的需求也相對的提高，為了能夠提高速度，對於傳統的天線系統已經漸 漸無法滿足需求，因此傳統的天線系統演變而來的多輸入多輸出天線系統則漸漸 成為主流。 圖 1-1 通訊演進圖

2 隨著多輸入多輸出天線系統的出現，衍生的問題是天線間造成的互相干擾。 對於這些干擾雜訊的抑制許多的研究有提出不同的方式例如:在接地面部份去做 一個對應抑制頻率的槽孔[2]、在多天線間加入中性線[3]、在多天線的電流最強 位置連接一條中性線使此中性線能夠達到抑制的效果加入電晶體[4]在多天線的 連接處加入一個電感電容晶片以達到抑制的效果及調整位置[5]、在設計多天線 的相距位置，使之達到抑制效果。 本研究所提出的方法則是在兩天線上之不同位置覆蓋導電碳漿材料，此一方 法不需要在原天線上做任何改變，不用接地挖槽孔也不須加入一殘段，製作過程 簡便，同時能抑制兩天線之間的訊號干擾。 本研究所使用導電碳漿材料導電率對於金、銀、銅會來的較差，但考量成本 緣故所使用導電碳漿會較前三者來的低，並且也能達到抑制效果。

3

1-2 論文章節概要

本論文使用導電碳漿覆蓋在天線上不同位置，並利用 HFSS 電磁模擬軟體模 擬不同覆蓋方式，並對模擬與實作的結果作一討論。模擬結果在於第三章會加以 解說，實作成果則在第四章作說明。 第一章為序論，解說近年來的手機天線世代演進並在不同世代擁有何種功用，對 於為何使用多輸入多輸出天線系統並解決其所衍生問題在會在第二章 加以解說 第二章為多輸入多輸出天線基礎概論，解說單極天線和天線參數的介紹，以及多 輸入多輸出天線系統的理論。 第三章為應用於多輸入多輸出天線隔離之研究，首先先介紹本文所使用的隔離方 式，再使用 HFSS 電磁模擬軟體模擬不同覆蓋位置及面積之變化。 第四章為結果與討論，將第三章模擬所得之最佳覆蓋位置及面積予以實作，並且 比較和探討模擬和實作結果特性之差異。 第五章為結論。

4

第二章 多輸入多輸出天線基本概論

2-1 單極天線

圖 2-1 單極天線示意圖 在圖 2-1 為單極天線示意圖，虛線部分轉化為實線則會由單極天線變化為偶 極天線，圖 2-2 為一簡單偶極天線示意圖，偶極天線由兩對稱不同方向金屬導線 組成，而單極天線則是由一金屬導體與接地面利用鏡像原理組成，圖 2-2(a)為 2 分之一波長(b)為 4 分之一波長。 圖 2-2 偶極天線和單極天線等效示意圖(a)偶極天線(b)單極天線 λ/2 (a) (b) λ/4 Im Im

5 由圖 2-2(a)(b)可以得知偶極天線與單極天線的差異在於下半部，上半部可以 看到單極與偶極都是為一金屬導電體，半單極天線下半部則由一接地金屬面來代 替，為何能夠這樣代替，是因為單極天線在下半部接地金屬面會產生鏡像原理， 鏡像原理會使單極天線輸入電壓端只需偶極天線的一半，所以單極天線輸入阻抗 也只有偶極天線的一半[7]。 Z_A，monopole = 1 2VA，dipole I_A，dipole = 1 2ZA，dipole 因為單極天線波長為偶極天線的一半，也就是四分之一波長，因此單極天線 輻射功率也為偶極天線的一半，由此可推算單極天線輻射電阻。 R_r，monopole = Pmonopole 1 2|IA，monopole| 2 = 1 2Rr，dipole 由於四分之一波長單極天線為二分之一波長偶極天線輻射電阻一半，又因為 四分之一波長單極天線輻射功率為二分之一波長偶極天線一半，由此四分之一波 長單極天線的指向性為二分之一波長偶極天線的兩倍。

6 D_dipole = Um U_ave = U_m P 4π 且 D_monople = U_Pm 8π = 2D_dipole 鏡像原理:由圖 2-3 可以得知電荷粒子在移動時會產生電流，而電流的產生 則會伴隨電磁效應。在偶極天線我們可以看到兩條微帶線傳輸時會造兩個相同方 向的電流。 以偶極天線來說，由圖 2-2 在微帶線傳輸時會有相同的電流方向，而當變成 單極天線時，微帶線只有在上半部的地方有一電流，所以必須依靠金屬接地面來 做一個下半部相同的電流方向，單極天線此時在接地面產生的同方向電流，稱為 鏡像原理，因為單極天線只需要上半部的微帶線做一設計，下半部則依靠接地面， 如此便能縮小尺寸。 (a) (b) 圖 2-3 (a)偶極天線電流方向(a)單極天線電流方向 λ/2 λ/4

7

2-2 天線參數

圖 2-4 微帶線示意圖 圖 2-4 做微帶線示意圖，w 是微帶線寬、h 則是基板高、Zo為輸入阻抗。 𝑍₀ = 60 √εeff ln (8h w + w 4h) 、 w h ≤ 1 𝑍₀ = 120π √ε_eff[w_h + 1.393 + 0.667 ln (w_h + 1.444)] 、w h ≥ 1 其中ε_𝑒𝑓𝑓為有效介電常數公式為[7] w X Y h

8 ε_eff ≈ εr+ 1 2 + ε_r+ 1 2 1 √1 + 12_wh 公式中ε_𝑟為基板介電常數，FR4 基板介電常數為 4.4，而我們的特性阻抗𝑍_𝑜為 50Ω，套入上述公式可得 w/h 的值。 w h = 8ex e2x_{− 2}、 w h > 2 w h = Z_c π {y − 1 − ln(2y − 1) + ε_r − 1 2ε_r [ln(y − 1) + 0.39 − 0.61 ε_r ]} 、 w h < 2 算式中 x、y 分別帶入 X = Zc 60√ ε_r+ 1 2 + ε_r− 1 ε_r+ 1(0.23 + 0.11 ε_r ) 且 y = 377π 2𝑍_{𝑐√𝜀𝑟}

9

2-3 多輸入多輸出天線

圖 2-5 為多輸入多輸出天線(Multiple input multiple output antenna)與傳統天 線系統之比較。

(a)

(b)

10 圖 2-5(a)為兩支天線，傳統天線系統多為單隻發射天線、單隻接收天線 (b) 圖為多輸入多輸出天線系統，可以為多對多，這樣做法為什麼能提升通訊傳輸， 可由下列公式來解說[8]: C_high = N log₂(1 +Nr N_t) ρ，N = min(Nt，Nr) 其中C_high為通道容量，N_t是天線發射數量，N_𝑟是為天線接收數量，ρ則 是雜訊比，多輸入多輸出天線系統中，只需要增加天線發射數量就能改變 通道容量。雖然增加天線發射數量能增加通道容量的方式，但在天線數量 增加並相互達到一段距離時就會互相產生干擾，而這干擾就是多輸入多輸 出天線系統所需解決的問題之一，對於這些干擾通常會利用不同方式達到 隔離的效果，衡量的指標為 S21在-14dB 以上。[9]

11

2-4 包絡係數

在 MIMO 天線中要衡量是否達到隔離，有兩個評估基準，首先是看天線的 S21 頻率響應圖是否達到-14dB，若是在-14dB 以上，那麼認定是有干擾若是在-14dB 以下則可以認為此干擾不足以影響。而第二種評估基準則是包絡係數，若是小於 0.02 則表示是能接受的範圍，包絡係數可以由下列計算是求得。[8] ρ_𝑒 = |𝑆11 ∗ _𝑆 12+ 𝑆21∗ 𝑆22|2 (1 − (|𝑆₁₁|2_{+ |𝑆} 21|2))(1 − (|𝑆22|2+ |𝑆12|2))

12

2-5 相關研究

I

學者 Jaejin Lee, Yang-Ki Hong, Seok Bae, Gavin S. Abo, Won-Mo Seong, 和

Gi-Ho Kim 提出利用鐵磁材料縮短兩支天線間所需的距離，結構圖與實際圖

參考圖 2-6。[5]

(a)

(b)

13

圖 2-6 可以看出他是一立體天線而他所利用的方式為鐵磁材料縮短兩支天

線間所需的距離來使的隔離達到所需要的效果，改變的距離參考圖 2-7，可看

到在 d 漸漸變長時中心頻率會往高頻移動但是並不影響天線本來的特性。

14

在確定天線 S11特性沒有改變，就可以來看調整相距位置來達到抑制效果是

否能達到標準，從圖 2-8 中當 d 漸漸變大時，隔離度 S21從原本的-14dB 以上，

下降到-14dB 之下，因此可以確定此方法是能夠抑制干擾的。

15 II

學者 Juman Kim, Minseok Han, Changho Lee, Jaehoon Choi 提出在兩天線間 加入電去耦合電路來達到抑制效果的一種方式，參考圖 2-9[4]，在饋入點 1 與饋 入點 2 相連地方，加入一去耦合電路抑制干擾的作用。圖 2-10 與圖 2-11 可以看 出加入去耦合電路之 S 參數頻率響應。

16 圖 2-10-為還未加入去耦合電路時的頻率響應圖，可以從圖中得知在 2.4 及 5.2GHz 天線特性有達到-10dB 但是 S21也是超過標準-14dB 所以需要去做干擾的 抑制。圖 2-11 為加入去耦合電路後的頻率響應圖，從圖中得知加入去耦合網路， 原本的天線特性並未受到影響，而 S21這部分在 2.4 與 5.2GHz 均有達到-14dB， 再從圖 2-12 與圖 2-13 是分別比較不同電感值在 2.4GHz 和 5GHz 對隔離的影響。 圖 2-10 文獻[4]未加入去耦合電路時的頻率響應圖

17

18

圖 2-12 中低頻 2.4GHz 時未加入電感時會有較高的干擾，但是在加入電感後 隔離度漸漸變大抑制效果也會越來越佳。圖 2-13 中高頻 5.2GHz 時未加入電感時， 會有較高的干擾，但是在加入電感後隔離度變的較好。

19

20 III

學者 Ali Imran Najam, Yvan Duroc 和 Smail Tedjini 提出在接地面加入一殘 斷的方式來用以達到抑制的效果，其結構為圖 2-14。[9]

(a) (b)

(c)

21

圖 2-15 可以看出在加入與未加入殘段時，天線的特性並未發生改變的。

(a)

(b)

22 圖 2-16 中可以看出未加入殘段時，S21超過-15dB，而在加入殘段後 S21低於 -15dB，此一方法能夠達到抑制效果。 (a) (b) 圖 2-16 文獻[9]加入與未加入殘斷天線 S21頻率響應圖(a)未加入(b)加入

23 IV

學者 R. Anitha, V.P. Sarin, P. Mohanan 和 K. Vasudevan 提出在接地面挖一 槽孔來對應所要抑制的頻段。[2] (a) (b) 圖 2-17 文獻[2]挖鑿孔示意圖(a)上層(b)底層 圖 2-17 是在設計的天線接地面，挖出一環形槽孔，並且此環形槽孔，會對 應所需要抑制的頻段，而改變環形的長度。對應頻的率響應可以圖 2-18(a)(b)來 做一說明。圖 2-18(a)對應圖 2-17(a)，可以發現當未加入槽孔時會在 2.45-2.5GHz 會有干擾現象，但是在加入槽孔後 S21會下降至-14dB 以下，因此可視為有效的 抑制方式。

24 (a)

(b)

25 V

學者 Saou-Wen Su , Cheng-Tse Lee , 和 Fa-Shian Chang 提出在天線電流較大 位置，加入一條中性線，此一中性線能達到抑制的效果，參考圖 2-19。[3]

(a) (b)

圖 2-19 文獻[3]天線架構示意圖(a)架構整體尺寸示意圖(b)天線尺寸示意圖

26 圖 2-21 可看出在未加入中性線時，干擾會在-14dB 以上，但是在加入中性線 後干擾則降至-14dB 以下，因此方法是可達到抑制效果。 (a) (b) 圖 2-21 文獻[3]頻率響應圖(a)加入中性線頻率響應圖(b)未加入中性線頻率響應 圖

27

第三章 應用於多輸入多輸出天線隔離研究模擬

3-1 使用 HFSS 模擬軟體

本研究是使用電磁模擬軟體 HFSS 來做輔助工具，參考圖 3-1[9]，HFSS 軟 體能模擬在真實環境中的測量，所以我們利用此軟體先來模擬的天線架構以及隔 離度之研究，最後再以較佳的數據實作。 圖 3-1 HFSS 電磁模擬軟體示意圖

28

3-2 天線選用

超寬頻天線是利用文獻[11]所提供的公式，設計圓盤超寬頻天線，天線尺寸 參考圖 3-2。 (a) (b) 圖 3-2 天線架構圖(a)正面圖(b)背面圖 表 3-1 天線尺寸表 基板尺寸 LxW 35x50mm2 接地面大小 kxg 20x50mm2 天線圓半徑 r 4mm 微帶線長 h 20.3mm 微帶線寬 v 3mm 兩天線相距距離 e 9.5mm 圓半徑公式2r =nλ𝑚 4 = λ1 4 r k g e h L W v

29 在確定天線尺寸後，利用電磁模擬軟體 HFSS 模擬天線的特性是否符 合超寬頻規格[8]，表 3-2 為超寬頻天線規格。圖 3-3 可以看出此天線 S11 符合在 3.1~10.6GHz 規格，圖 3-4(a)天線效率圖，可知效率都達 70%以上， 圖 3-5(b)增益也都有 2dBi 上，圖 3-5 天線場型圖在 3、5、10GHz 有全向性 展開。 表 3-2 超寬頻規格表 頻率 3.1~10.6GHz(±100MHz) 場型 全向性 效率 70% 圖 3-3 天線頻率響應 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S-pa ra me te r(d B) Frequency(GHz) S 11 S₂₁

30 (a) (b) 圖 3-4 (a)天線效率(b)天線增益 3 4 5 6 7 8 9 10 78 84 90 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz)

31 (a) (b) (c) 圖 3-5 天線 2D 輻射場型(a)XZ-plan(b)YZ-plan(c)XY-plan。 -20 -10 0 10 0 100 200 300 -20 -10 0 10 3GHz 5GHz 10GHz -20 -10 0 10 0 100 200 300 -20 -10 0 10 3GHz 5GHz 10GHz -20 -10 0 10 0 100 200 300 -20 -10 0 10 3GHz 5GHz 10GHz

32 圖 3-6 與圖 3-7 為天線間距頻率響應圖，決定天線間距為 9.5mm。圖 3-7 可 以看出間距 9.5mm、31.5mm 的 S11在-10dB 以下，間距 1.5mm 時，天線 S11在 6~7GHz 會在-10dB 以上，不能符合超寬頻天線規格，圖 3-7 間距逐漸加大到 31.5mm，S21的值會減少，然而若是天線間距為 31.5mm，整個尺寸會顯得相當 大。 圖 3-6 天線間距 S11頻率響應圖 圖 3-7 天線間距 S21頻率響應圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S11 (d B) Frequency(GHz) space1.5mm space9.5mm space31.5mm 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S21 (d B) Frequency(GHz) space1.5mm space9.5mm space31.5mm

33 (a) (b) (c) (d) 圖 3-8 天線架構相位圖(a)移動相位接地面無連接圖(b)移動相位接地面連接圖(c) 不移動相位接地面沒有連接圖(d) 不移動相位接地面連接圖。 在文獻[9]中提出移動相位差能改變抑制干擾效果，本研究對此方法做一比 較並且探討在接地面有無連接是否對於 S11、S21會產生影響

34 圖 3-9 對應圖 3-8 得知在天線特性 S11在相位差接地面有連接在 5GHz 時 S11 超過-10dB，而在 S21相位差接地面沒有連接會達到-14dB 以下，在接地面連接時 8GHz 後 S21達到-14dB 以下，因此要驗證是相位差所造成的抑制還是接地面有無 連接造成的因素，在圖 3-8(c)(d)作探討。 圖 3-9 天線架構相位共地與不共地頻率響應圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S-pa ra me te r(d B) Frequency(GHz) (a)(S 11) (b)(S₁₁) (a)(S 21) (b)(S₂₁)

35 圖 3-10 對應圖 3-8，接地面無連接 S11時 4~7GHz 會在-10dB 以上，接地面 無連接時 S21在 4GHz 後都能達到-15dB 以下。從圖 3-10 得知接地面沒有連接此 方能達到抑制效果，但是在許多相關研究中對於接地面是以有連接接地面作探討， 因此本研究不採取接地面不連接的方式。 圖 3-10 天線架共地與不共地頻率響應原圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 (c)(S₁₁) (d)(S 11) (c)(S₂₁) (d)(S₂₁) S-pa ra me te r(d B) Freqyency(GHz)

36

3-3 隔離方式

在 2-5 節有提到幾種不同的隔離方式，而本研究則是使用覆蓋導電碳漿材料， 在天線不同位置及不同面積去做一探討，並且使用電磁模擬軟體 HFSS 去做模擬， 最後再得到較佳值進行實作。

3-3-1 不同導電率的影響

首先覆蓋在正面微帶線圖 3-17(a)，改變覆蓋導電碳漿不同的導電率之後利 用電磁模擬軟體 HFSS 比較。導電碳漿參數值為表 3-3。 表 3-3 導電碳漿參數值 導電碳漿比例 導電率 薄膜平均厚度 30wt% 3.8 S/m 0.0574 mm 40wt% 10.24 S/m 0.0653 mm 50wt% 15.76S/m 0.07 mm 60wt% 38.4 S/m 0.074 mm 表 3-3 中導電碳漿及導電銀漿比例是本身加上樹脂比值重量百分比，例:導 電碳漿比例 30%則樹脂比例則為 70%。

37 圖 3-11 為不同導電率的導電碳漿覆蓋在微帶線的 S11頻率響應圖，從圖得知 導電率增加，頻率在 3.1~10GHz 時 S11都能達到-10dB 以下。 圖 3-12 為不同導電率的導電碳漿覆蓋在微帶線的 S21頻率響應圖，由得知導 電率逐漸增加對於 S21抑制越好，在導電率 38.4 S/m 時頻率 5~10GHz 都能達到 -20dB 以下。 圖 3-13 為覆蓋導電率 38.4 的輻射效率，覆蓋後與沒覆蓋效率比較後得知有 覆蓋雖然有抑制效果，但在效率是不良好。 圖 3-14 電流分布圖(b)得知在未覆蓋材料，訊號由箭頭處饋入則右邊天線會 有電流干擾，再覆蓋材料圖(d)(e)中右邊的電流大小會有變弱的趨勢，可知此導 電碳漿材料是能夠吸收訊號，而導電率 38.4S/m 天線電流上減少的電流比導電率 3.8S/m 天線電流多，在導電碳漿材料的電流大小圖可知導電率 38.4s/m 電流比導 電率 3.8S/m 大，因此說明在 S21導電率 38.4S/m 抑制效果最佳，又可推斷覆蓋材 料在吸收訊號時也將原本饋入的能量減少，造成輻射出訊號量減少，因此輻射效 率變差。 圖 3-15 為導電碳漿導電率 38.4s/m 的 2D 場型圖，跟圖 3-4 相比能量會較小 ，而場型、增益又跟效率有相關，因此可得知覆蓋材料後效率會降低。

38 圖 3-11 不同導電率導電碳漿 S11頻率響應圖 圖 3-12 不同導電率導電碳漿 S21頻率響應圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S 11 (d B) Frequency(GHz) 3.8S/m 10.24S/m 15.76S/m 38.4S/m 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S 21 (d B) Frequency(GHz) 3.8S/m 10.24S/m 15.76S/m 38.4S/m

39 (a) (b) 圖 3-13 導電率在 38.4S/m(a)天線效率(b)天線增益 3 4 5 6 7 8 9 10 25 30 35 40 45 50 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) 3 4 5 6 7 8 9 10 0.8 1.0 1.2 1.4 p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz)

40

(a) (b) (c)

(d) (e)

圖 3-14 電流分布圖(a)天線電流大小(b)未覆蓋材料(c)導電碳漿電流大小(d)導電 率 3.8S/m(e)導電率 38.4S/m

41 (a) (b) (c) 圖 3-15 天線 2D 輻射場型(a)XZ-plan(b)YZ-plan(c)XY-plan。 -30 -20 -10 0 0 100 200 300 -30 -20 -10 0 3GHz 5GHz 10GHz -16 -8 0 0 100 200 300 -16 -8 0 3GHz 5GHz 10GHz -30 -20 -10 0 0 100 200 300 -30 -20 -10 0 3GHz 5GHz 10GHz

42

3-4 不同覆蓋位置的影響

在 3-3 不同導電率的影響最佳值為 38.4S/m，因此實驗將利用導電率 38.4S/m 覆蓋在 10 種不同位置探討各種抑制效果。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 圖 3-16 不同覆蓋位置(a)微帶線正面(b)微帶線背面(c)正面天線輻射體(d)背面天 線輻射體(e)覆蓋在微帶線間(f)覆蓋在輻射體線間 圖 3-17 為不同覆蓋位置的 S11頻率響應圖，在不同覆蓋位置 S11都達到-10dB 以下，圖 3-18 為不同覆蓋位置 S21頻率響應圖，在圖得知覆蓋在圖 3-16(b)(e)位 置時 S21在-15dB 以上，圖 3-16(f)在 8~10GHz 時 S21在-15dB 以上，因此對於此 三種位置不去做選擇，圖 3-16(a)(c)(d)S21都能達到-15dB 以下。圖 3-19 得知圖 3-16(a)(c)(d)效率及增益並不理想，因此在 3-5 章節會探討面積改變對於效率、增 益的改變。

43 圖 3-17 不同覆蓋位置 S11頻率響應圖 圖 3-18 不同覆蓋位置 S21頻率響應圖 0 5 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S 11 (d B) Frequency(GHz) (a) (b) (c) (d) (e) (f) 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 (a) (b) (c) (d) (e) (f) S 21 (d B) Frequency(GHz)

44 (a) (b) 圖 3-19 (a)天線效率(b)天線增益 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) (a) (c) (d) 3 4 5 6 7 8 9 10 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz) (a) (c) (d)

45

3-5 不同覆蓋面積的影響

在 3-4 得知結果覆蓋在位置圖 3-16(a)(c)(d)對於 S21都能達到-15dB 以下，但 對於效率、增益並不理想，因此在此章節去改變面積探討效率及增益的變化。 圖 3-20(a)為固定 h 改變 w 示意圖，圖 3-20(b)為固定 h 改變 w 時 S11頻率響 應圖，從圖中得知對於改變 w 在 S11時都能達到-10dB 以下，圖 3-21 為固定 h 改 變 w 時 S21頻率響應圖，由圖中得知在 w=18mm 時 S21都在-15dB 以上，w=26、 22mm 時 S21在 9~10GHz 在-15dB 以上，w=50、42、34mm 時 S21都能達到-15dB 以下。 圖 3-22 為固定 h 改變 w 效率及增益圖，在圖 3-21 時得知在 w=50、42、34mm 時 S21能達到-15dB 以下，但在圖 3-22 中得知 w=50、42、34mm 的效率並不良好， 因此不選擇此覆蓋面積。 圖 3-23(a)為固定 w 改變 h 示意圖，圖 3-23(b) 為固定 w 改變 h 時 S11頻率響 應圖，圖中得知 h=9、6mm 時 S11在 4GHz 會在-10dB 以上，h=3mm 時 S11在 10GHz 會在-10dB 以上，圖 3-24 為固定 w 改變 h 時 S21頻率響應圖，圖中得知 h=3 時 S21在 4~5.5GHz 及 10GHz 會在-15dB 以上，h=12、9、6mm 時 S21在 3~10GHz 都能達到-15dB 以下，其中又以 h=12mm 最佳。 圖 3-25(a)為天線效率，圖中得知 h 減少對於效率則會增加，因此可以得知 覆蓋在微帶線的面積會對於效率有相對關係。

46 (a) (b) 圖 3-20 覆蓋微帶線材料面積改變(a)改變示意圖(b)S11頻率響應圖 圖 3-21 覆蓋微帶線材料面積改變 S21頻率響應圖 W h W h 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S 11 (d B) Frequency(GHz) w=50mm w=42mm w=34mm w=26mm w=22mm w=18mm 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 w=50mm w=42mm w=34mm w=26mm w=22mm w=18mm S 21 (d B) Frequency(GHz)

47 (a) (b) 圖 3-22 (a)天線效率(b)天線增益 3 4 5 6 7 8 9 10 20 40 60 80 100 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) w=50mm w=42mm w=34mm w=26mm w=22mm w=18mm 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 w=50mm w=42mm w=34mm w=26mm w=22mm w=18mm p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz)

48 (a) (b) 圖 3-23 固定 w 改變 h(a)改變面積示意圖(b)S11頻率響應圖 圖 3-24 固定 w 改變 h 時 S21頻率響應圖 h W 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S11 (d B) Frequency(GHz) h=12mm h=9mm h=6mm h=3mm 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 h=12mm h=9mm h=6mm h=3mm S21 (d B) Frequency(GHz)

49 (a) (b) 圖 3-25 (a)天線效率(b)天線增益 3 4 5 6 7 8 9 10 30 60 90 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) h=12mm h=9mm h=6mm h=3mm 3 4 5 6 7 8 9 10 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz) h=12mm h=9mm h=6mm h=3mm

50 在改變覆蓋微帶線的導電碳漿面積後接下來就是要去比較改變導電碳漿覆 蓋輻射體的面積，而改變的示意圖參考 3-26。 (a) (b) (c) (d) 圖 3-26 輻射體面積改變(a)無碰觸接地面(b)有碰觸接地面(c)固定 h 改變 w(d)固定 w 去改變 h。 w h h w _w h h w w h w h

51 圖 3-26(a)(b)為覆蓋在輻射體時有及無碰觸接地面，圖 3-27 為覆蓋在輻射體 時有無碰觸接地面 S 頻率響應圖，圖中得知在 S11圖 3-26(a)(b)在 3~10GHz 都達 到-10dB 以下，在 S21時圖 3-26(a)在 3~10GHz 都在-15dB，圖 3-26(b)5~10GHz 則 都能達到-20dB，因此有碰觸接地面在 S21會比沒有碰觸接地面較好。 圖 3-26(c)為覆蓋在輻射體固定 h 改變 w 示意圖，圖 3-28 為固定 h 改變 w 時 S11圖，在 3~10GHz 都能達到-10dB 以下，圖 3-29 為固定 h 改變 w 時 S21圖， w=10mm 時 10GHz 在-15dB 以上，w=50、38、26、14 時 3~10GHz 都能達到-15dB 以下。 圖 3-30 為固定 h 改變 w 的天線效率及增益圖，圖中得知在 w=14、10mm 效 率比 w=50、38、26 都好，但是 w=10mm 在 S21沒有比 w=14mm 來的好。 圖 3-31 w=14 為固定 w 值改變 h 時 S11頻率響應圖，都能達到-10dB 以下， 圖 3-32 為固定 w 值改變 h 時 S21頻率響應圖，h=16.5mm 在 4GHz 時 S21會達到 -22dB 較 h=13.5、10.5、7.5 好。 圖 3-33 為固定 w 值改變 h 時天線效率增益圖，圖中可知 h=16.5mm 在 7~8GHz 會有較好的效率，則 w=14mm、h=16.5mm 則為此面積改變最佳值。 圖 3-34 為 w=14mm、h=16.5mm 往右邊移動，直到完全覆蓋單支天線 S11頻 率響應圖，在 3~10GHz 都能達到-10dB 以下，圖 3-35 為為 w=14mm、h=16.5mm 往右邊移動 S21頻率響應圖，圖中得知覆蓋兩隻會比覆蓋單隻 S21來的更佳，覆 蓋單隻 S21在 3~10GHz 都在-15dB 以上。 圖 3-36 為 w=14mm、h=16.5mm 的 2D 輻射場型圖，從圖中得知在 3GHz、 5GHz 會有全向性輻射。

52 圖 3-27 覆蓋在輻射體時有無碰觸接地面頻率響應圖 3 4 5 6 7 8 9 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S-pa ra me te r Frequency(GHz) a(S 11) b(S₁₁) a(S 21) b(S₂₁)

53 圖 3-28 固定 h 改變 w 時 S11頻率響應圖 圖 3-29 固定 h 改變 w 時 S21頻率響應圖 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S 11 (d B) Frequency(GHz) w=50mm w=38mm w=26mm w=14mm w=10mm 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 w=50mm w=38mm w=26mm w=14mm w=10mm S 21 (d B) Frequency(GHz)

54 (a) (b) 圖 3-30 (a)天線效率(b)天線增益 3 4 5 6 7 8 9 10 30 60 90 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) w=50mm w=38mm w=26mm w=14mm w=10mm 3 4 5 6 7 8 9 10 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz) w=50mm w=38mm w=26mm w=14mm w=10mm

55 圖 3-31 固定 w 改變 h 時 S11頻率響應圖 圖 3-32 固定 w 改變 h 時 S21頻率響應圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S 11 (d B) Frequency(GHz) h=16.5mm h=13.5mm h=10.5mm h=7.5mm 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 h=16.5mm h=13.5mm h=10.5mm h=7.5mm S 21 (d B) Frequency(GHz)

56 (a) (b) 圖 3-33 (a)天線效率(b)天線增益 3 4 5 6 7 8 9 10 40 60 80 100 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) h=16.5mm h=13.5mm h=10.5mm h=7.5mm 3 4 5 6 7 8 9 10 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz) h=16.5mm h=13.5mm h=10.5mm h=7.5mm

57 圖 3-34 覆蓋材料往單邊覆蓋移動 S11頻率響應圖 圖 3-35 覆蓋材料往單邊覆蓋移動 S21頻率響應圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S 11 (d B) Frequency(GHz) (18,18,1.6) (18,14,1.6) (18,10,1.6) (18,6,1.6) 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 (18,18,1.6) (18,14,1.6) (18,10,1.6) (18,6,1.6) S 21 (d B) Frequency(GHz)

58 (a) (b) (c) 圖 3-36 天線 2D 輻射場型(a)XZ-plan(b)YZ-plan(c)XY-plan。 -20 0 0 100 200 300 -20 0 3GHz 5GHz 6GHz -20 -10 0 0 100 200 300 -20 -10 0 3GHz 5GHz 10GHz -20 -10 0 10 0 100 200 300 -20 -10 0 10 3GHz 5GHz 10GHz

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第四章 結果與討論

4-1 實驗製作流程

首先先確定天線的規格以及種類，設計天線型態，天線設計完成後，利用曝 光機將天線圖型曝光，再使用蝕刻機將不需要部分蝕刻，當天線完成後接著，利 用旋轉塗佈機將會要覆蓋的地方塗佈材料，放置烤盤烤乾後，最後進行測量，流 程圖參考圖 4-1。 圖 4-1 實體製作流程

60 圖 4-2 為無覆蓋圓盤天線實作與模擬比較圖，在 S11部分都能達到-10dB 以 下，在 S21部分在 4、6、7GHz 會在-15dB 以上，8~10GHz 則是在-15dB 以下。 圖 4-3 為天線效率、增益圖，此天線量測後效率都達 70%以上。 圖 4-2 無覆蓋材料圓盤天線實作與模擬比較圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 simulation S₁₁ measured S₁₁ simulation S₂₁ measured S₂₁ S-pa ra me te r(d B) Frequency(GHz)

61 (a) (b) 圖 4-3 (a)天線效率(b)天線增益 4 6 8 10 70 80 90 100 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz) 4 5 6 7 8 9 10 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 p e a k g a in (d Bi ) Frequency(GHz)

62

4-2 不同導電率比較

圖 4-4 為圖 3-11 不同導電率導電碳漿 S11頻率響應圖，圖中得知導電率的變 化不影響 S11在 3~10GHz 都能達到-10dB 以下，圖 4-5 為不同導電率導電碳漿 S21 頻率響應圖，在導電率增加，則 S21效果會越好，與模擬圖 3-12 結果相同，再以 導電率 38.4s/m 與模擬比較，S21頻率都能達到-20dB，在 6~8GHz 能夠達到 -25dB。。 圖 4-4 不同導電率導電碳漿 S11頻率響應圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 3.8S/m 10.24S/m 15.76S/m 38.4S/m S 11 (d B) Frequency(GHz)

63 圖 4-5 不同導電率導電碳漿 S21頻率響應圖 圖 4-6 導電率 38.4s/m 實作模擬比較圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 simulation S 11 measured S₁₁ simulation S 21 measured S₂₁ S-pa ra me te r(d B) Frequency(GHz) 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 3.8S/m 10.24S/m 15.76S/m 38.4S/m S 21 (d B) Frequency(GHz)

64

4-3 不同覆蓋面積及位置實作及模擬比較

圖 4-7 可以驗證與圖 3-27 模擬結果一致，在有碰觸接地面時會有較好的抑 制效果。 圖 4-8 為覆蓋正面實作模擬比較圖，圖中得知 S11與模擬結果相同 3~10GHz 都能達到-10dB 以下，在 S21時 8~10GHz 會比模擬低，是因為在無覆蓋時此頻率 範圍就低於-15dB，因此再加上材料的抑制會在更低。 圖 4-9 為覆蓋背面實作模擬比較圖，相較於覆蓋輻射體正面在 6~7GHz 時 S21 會有比較好的值，並且 S11在 3~10GHz 都達到-10dB 以下，量測效率最高值能達 80%，但是在 8~10GHz 卻低於 50%如圖 4-10。 圖 4-12 為覆蓋前與覆蓋後的包絡相關係數圖，圖中得知在覆蓋材料前會大 於 0.02 而再覆蓋後會小於 0.02。[5] 圖 4-7 有無觸碰接地線之討論 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 S-pa ra me te r(d B) Frequency(GHz) with S 11 w/o S₁₁ with S 21 w/o S₂₁

65 圖 4-8 覆蓋輻射體正面實作模擬比較圖 圖 4-9 覆蓋輻射體背面實作模擬比較圖 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 simulation S₁₁ measured S 11 simulation S₂₁ measured S 21 S-pa ra me te r(d B) Frequency(GHz) 0 2 4 6 8 10 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 simulation S₁₁ measured S 11 simulation S₂₁ measured S₂₁ S-pa ra me te r(d B) Frequency(GHz)

66 圖 4-10 覆蓋輻射體背面效率圖 4 6 8 10 20 30 40 50 60 70 80 Ef fi ci e n cy(% ) Frequency(GHz)

67

(a) (b)

(c)

68 圖 4-12 覆蓋前與覆蓋後包絡相關係數 3 4 5 6 7 8 9 10 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Enve lo p e co rre la ti o n Frequency(GHz) w/o with

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第五章 結論

本研究首先使用 HFSS 電磁模擬軟體，進行天線特性的模擬，探討不同導電 率的導電碳漿對於隔離效果的影響。當導電率越高則抑制會越好，利用電流分布 圖可以做一驗證，同時在實作方面也能得到佐證。 不同覆蓋面積及位置可對隔離有不同的影響，覆蓋微帶線有較好的抑制效果 但是輻射效率會來的更低。覆蓋正面及背面輻射體是否有無碰觸接地面，也會影 響抑制效果，在模擬中得知觸碰到接地面效果是比無碰觸到接地面來得更佳，而 在實驗結果更驗證此一部分。 本研究之覆蓋在正面及背面導電碳漿面積寬為 50mm、長為 16.5mm 在於 S21 都能抑制在-20dB 以下，但效率都無法達致 60%，在於覆蓋在兩天線間以及背部 接地面上 S21都沒能達到-20dB 以下，覆蓋在正面及背面面積寬為 14mm、長為 16.5mm，在於 S21都能抑制在-20dB 以下，並且在 6~8GHz 會有一個較好的抑制 效果，但是對於效率而言 8~10GHz 這部分是需要再進一步加強。

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