行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
小型化陶瓷天線之設計於無線通訊應用之實現(第 3 年)
研究成果報告(完整版)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 97-2221-E-151-009-MY3 執 行 期 間 ： 99 年 08 月 01 日至 100 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立高雄應用科技大學光電與通訊工程研究所 計 畫 主 持 人 ： 陳華明 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 100 年 10 月 21 日
國
國
科
科
會
會
專
專
題
題
研
研
究
究
計
計
畫
畫
完
完
整
整
報
報
告
告
小型化陶瓷天線之設計於無線通訊應用之實現(3/3)
(Design of Miniature Ceramic Antenna for the Realization of Wireless
Communication Applications)
計畫類別：個別型計畫
計畫編號：NSC 97－2221－E－151－009－MY3
執行期間： 99 年 08 月 01 日至 100 年 07 月 31 日
計畫主持人：陳華明 教授 國立高雄應用科技大學光電與通訊研究所
一、中文摘要
本章節在介質負載天線的設計上，提出 了一種可行的雙環形結構，也成功的利用高 介電常數的陶瓷介質負載縮小了天線的體 積，天線的實品圖顯示了它的實際大小比一 元硬幣還要小，如果能夠使用更高介電常數 的介質或者與多層陶瓷技術做結合，還能夠 再更縮小它的體積，更具有實用性的價值。 操作頻率雖然還未達到UWB 無線通訊的規 格 f = 3100 ~ 10600 MHz 的使用頻段，但是 已經非常接近了，場型與增益也有不差的表 現，因此是目前無線通訊發達的時代中一個 相當不錯的設計選擇。在經過本章節的天線 設計與討論後，了解到使用高介電常數介質 作為負載的介質負載天線特性，對於高介電 常數天線可以有初步的認識，另外，在製作 的過程中也可以接觸到許多不同的陶瓷介 質負載天線製作方式，例如低溫陶瓷共燒與 網版印刷等相關的製程，對於陶瓷介質的材 料特性也可以有相當的了解，也是設計其他 種類高介電常數天線所必須具備的基本知 識。二、緣由及目的
超寬頻(Ultra-Wideband，UWB)，在美國 軍方已經使用多年的短距離傳輸技術，適用 距離在十公尺內，而超寬頻的技術可用在地 面穿透雷達、穿牆影像偵測等特種任務，是 一種具有高傳輸速率、低耗電量及低成本的 無線通訊技術，適合需要大量傳輸頻寬的無 線通訊應用，它可以用在無線個人區域網路 (Wireless Personal Area Network，WPAN)、 家庭網路連接和短距離雷達等領域。在西元 2002年2月14日經由美國聯邦傳播通訊委員 會(Federal Communications Commission ， FCC)正式立法通過，而將它開放為商業用 途之後，立即成為各方業者關注的焦點，而 在通訊與量測系統兩大領域受到矚目。依據 美國聯邦傳播通訊委員會的規定，超寬頻通 訊與量測系統所運用的頻段範圍，則被訂定 在3.1 GHz～10.6 GHz，而發射功率則限制 在-41.25dBm/MHz(Part 15b Limitation)，為 了避免干擾其它現存的通訊系統。晶片型陶瓷天線(Ceramic Chip Antenna) 是 屬 於 介 質 負 載 天 線(Dielectric-Loaded Antenna, DLA)[1-2]，係利用具有高介電常 數特性的陶瓷材料作為天線基材，來達到縮 小化的目的，且由於陶瓷材料其介質損耗的 相當低，因此不會影響天線的輻射效能，比 起一般使用玻璃纖維板(FR4)製成的天線， 必須透過增加元件或者特殊的堆疊架構來 補償本身的材料缺點，要來的優異；晶片型 天線[3-5]具有重量輕、體積小以及容易製作 等優點，更可透過表面黏著技術(Surface Mount Technology, SMT)與任何物體表面接 著，不會影響物體的外觀與本身的結構，是 目 前 無 線 通 訊 中 經 常 使 用 到 的 天 線 種 類 [6-8]。 本章節提出一種晶片型超寬頻天線設 計，以單極天線的架構設計，使用介電常數 為 38 之陶瓷介電材料作為天線的負載，在
其表面加上經過設計的金屬輻射導體，並將 其放置於 FR4 介質基板上，以一微帶線作 為天線的饋入裝置，產生具有超寬頻的天線 效能。對於天線的相關結構與結果特性會在 接下來的章節中清楚的介紹。 金屬導體部分，由於是採用附著於陶瓷表 面方式設計，通常採用三種最為普遍的製程 技術，一是低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fire Ceramic, LTCC )技術，再者就是金屬 導 體 的 蒸 鍍 或 濺 鍍 製 程 以 及 金 屬 網 印 製 程，不論是哪一種，皆需耗費高昂的製作成 本，所以可以利用比較傳統的製作方式來克 服，本文所提出的天線，其導體結構並不複 雜，可以預先切割好之金屬片或金屬銅帶， 以可靠的表面貼著技術貼附於陶瓷表面，即 可達到所要求的效能，使整個製作的成本降 低 。 在 金 屬 導 體 結 構 設 計 方 面 ， 以 環 形 (annular-ring)的設計結構為基礎，比起傳統 的圓形結構有更小的尺寸與更好的效能，且 利用陶瓷的立體結構條件，可以於其上下表 面各設計一環並於側邊連接，利用此兩環間 的電容耦合效應，補償原本使用陶瓷元件因 材料高品質因素所造成的窄頻特性，使天線 產生出寬頻的特性。 (a) (b) 圖 2.1 偶極與單極天線電流分佈圖 (a)偶 極天線 (b)單極天線 如圖2.1 所示，圖 2.1(a)為偶極天線的電 流分佈圖，圖 2.1(b)為單極天線的電流分 佈，其中虛線部分為映像定理所產生的效 應。單極天線的電流與電荷分佈會與偶極天 線的上半部相同，但因為輸入端的間隙寬度 只有偶極天線的一半，所以端電壓也只有偶 極天線的一半，由式(2.1)可得輸入阻抗為偶 極天線的二分之一。 1 monopole 2 dipole monopole dipole monopole dipole 1 2 V V Z Z I I = = = (2.1) 單極天線的輻射電阻也可由偶極天線的 輻射電阻求得，如式(2.2)。 1 monopole 2 dipole ,monopol 2 2 ,dipole 1 1 2 monopole 2 dipole 1 2 r e r P P R R I I = = = (2.2) 另外，饋入方式以微帶線方式饋入，因為 微帶線之接地面與微帶線分屬於兩不同平 面，因此當天線與微帶線結合時，天線對於 接地面會具有較好的區隔性，較不易受到製 作時所造成的短路影響，且接地面不與天線 共平面有個好處，可以透過調整接地面與天 線的間距或是改變接地面之形狀來達到阻 抗匹配的效果，天線在製作上具有較大的設 計改良空間。 而要求得偶極天線阻抗，可由天線的輻射 功率來計算求得： 2 * 2 r 1 1 ( ) sin 2 r m 2 P = R I =
∫∫
EK×H rK θ θ φd d (2.3) 又 ' * ' cos 0 , sin ( ) 2 4 j r j z E e E H E j I z e dz r β β θ θ θ ωμ θ η π − × = =∫
' K K (2.4) ( ) 2 2 r 0 cos / 2 cos 30 36.54 (W) sin m m P I π π θ dθ I θ ⎡ ⎤ ⎣ ⎦ ∴ =∫
= (2.5)三、天線設計原理
單 極(monopole) 天 線 是 藉 由 映 像 定 理 (Image theory)，對稱於地(ground plane)產生 如偶極(dipole)天線的電流分佈與效應。 將(2-5)式的結果代入(2-3)式 r , 2 r dipole 2 73 ( ) m P R I ⇒ = ≅ Ω , , 36.5 ( ) 2 r dipole r momopole R R ⇒ = = Ω (2.6) 故偶極天線的輻射電阻大約為 73 Ω，單極天線的輻射電阻約為36.5 Ω。所以單極天線 的設計更適合於傳輸特性阻抗為 50Ω的通 訊 負載來製作晶片 型 線的主要原 系統架構上。 另外，單極天線的共振頻率可以寫成式 (2.7)。f0為共振頻率，c 為光速，L 為天線長 度約四分之一波長，εeff 為等效的介電常 數。由式(2.3)可知，當等效的介電常數不變 時，要降低天線的共振頻率就必須加大天線 的長度 L，但是這就會導致天線的體積變 大，因此要獲得更小的天線體積或更低的共 振頻率，增加等效的介電常數是最好的方 法，此為用高介電常數介質 陶瓷天 因。 0 4 eff c f L ε = (2.7) 關表示式可以式(2.8)及式(2.9)表示 如下： 對 於 單 極 天 線 而 言 ， 要 計 算 低 點 頻 率 FL，也就是 VSWR 最先小於 2 的頻率。可 使用圓柱體近似法[9]來計算所座落的頻 率。如圖 2.2 所示，圓柱體半徑為 r，長度 為 L，相 圖 2.2 圓柱體架構圖 0.24 L= λF (2.8) 1 L L r F L L r r + = = + (2.9) 從 式(2.8)和式(2.9)可得 ( ) 0.24 0.24 0.24 L+r L L L r L F λ= = = + (2.10) 所 以低點頻率 FL可表示成 300 0.24 72 L F c L r L r λ = = = + + × (2.11) 其 入圓柱體 高度中，則可 中 FL的單位為GHz，L、r 的單位為 mm 由於式(2.11)並未考慮天線與接地的間隙 高度 g (mm)影響，若將此影響併 把式(2.11)修正為 72 L F L r g = + + 當天線形狀 (2.12) 為正方形結構時，其長 L 及寬 W，所以 L W= (2.1 可利用圓柱體表 3) 面積來等效計算矩形面 積，則表示成 2π× × = ×r L W L (2.14) 得式(2.15) 2 r W π = 將式(2.13)及式(2.15)代入式(2.12)，假設天 線與接地並無間隙，令g = 0，若設計低點 (2.15) FL = 3 GHz，則式(2.12)變成 72 3 2 W W L F π = = (2.16) 正方形邊長 約 改變接地面結構來 達到阻抗匹配的效果。 + 可解出 W = 20.7，因此設計出的 為20mm 的平面單極天線。 通常設計天線時大多採用同軸探針、微帶 線或共面波導等饋入機制，但是這些饋入機 制大多數具有傳輸的特性阻抗，與天線輻射 主體連接時，一般情況下通常會經由修改天 線的結構，使從天線主體的等效特性阻抗接 近於饋入機制的阻抗值，以此方式達到阻抗 匹配的效果，但有時天線特性阻抗並非能修 改至接近饋入機制的特性阻抗，有其改良的 極限存在，此時可以經由 圖 2.3 修改接地面結構之等效等路圖 如圖2.3 所示，以一微帶線饋入的天線設 計為例，當改變微帶線的接地面，在其與天 線連接的末端，以倒梯形缺口的結構改變接 地面形狀，可以等效為並聯一旁路電容C 及 串聯一電感L，修改梯形的上底、下底及高 等參數可以改變等效的電容及電感的值，經
由此種修改方式可輕易使天線與饋入機制 達 計 也可以利用LTCC 製程方式實現[20]。
四、天線設計
度 Hd = 4 mm，陶瓷的介電常數 ε r = 3 c × Hc 整體的品質因數，以獲得更寬頻的效 果 W1 陶瓷介質體與接地面距離 G = 0 mm。 2.1 瓷雙 形超 天 尺寸 ) 到阻抗匹配的要求。 一 般 超 寬 頻 天 線 的 設 計 結 構 大 多 為 方 形、圓形[10]、三角形[11]、圓形變化[12-13] 與鑽石形[4]，也可以增加短路裝置來縮小超 寬頻天線較大尺寸[15]，其中也有不少文獻 中提出，在輻射金屬體上挖置槽孔，可抑制 掉某段頻帶的設計[16-19]，以上這樣的設 本章所提出的陶瓷介質負載雙環形超寬 頻天線設計，如圖2.1 所示，是由微帶線饋 入，陶瓷介質放在 FR4 介質基板的中央， 基板厚度為 H 為 1.6 mm，大小 L × W = 40 × 40 mm2，介電常數εr = 4.4；微帶線作為饋 入線，寬度為 Wf = 4 mm，接地面的長度 Lg = 10.5 mm；陶瓷與地之間的距離非常緊 密，所以 G = 0 mm，陶瓷的半徑 R = 7.5 mm，厚 8。 首先在圓盤形陶瓷材料的上下表面附著 一環形結構的金屬面，使用環形結構的輻射 金屬導體，其原因除了配合圓柱形的陶瓷材 料外，另一個很重要的考量因素為環形的微 帶天線比一般的圓形微帶天線設計擁有較 大的頻寬與較小的尺寸。陶瓷表面上下兩環 的外徑R 都為 7.5 mm，而上表面環形結構 的內徑為6 mm 較細於下表面環形結構的內 徑7 mm，並於陶瓷的側面使用大小為 W = 3 × 4 mm2金屬片連接上下兩環。 利用陶瓷材料當作天線的負載基板，由於 陶瓷材料具有高介電係數的材料特性，所以 會使得天線的體積縮小，達到縮小化的設 計，但是由於陶瓷屬於高介電係數材料，所 以相對地品質因素(Quality Factor)比起其他 基板材料來得高，當利用此高介電係數的材 料作為負載，將天線設計於此時，天線的頻 寬 會 因 為 受 到 高 品 質 因 素 的 影 響 顯 得 窄 小，有鑑於此，本章所提出的雙環形結構設 計，利用上下兩環間耦合的電容效應，來降 低天線 。 在接地面部份，對於接地面使用倒梯形缺 口的修改，梯形的高度為 H1，上底為 W1， 下底為 W2，由於饋入線寬度並不做改變所 以，此處的下底寬度 W2不作修改與饋入線 寬度 Wf相同，只修改高度 H1與上底寬度 。 表 陶 環 寬頻 線 (mm L 40 W1 6.5 R 7.5 Lf 12.5 W2 3 R1 6 Lg 12.5 H 1.6 R2 5 W 40 Hc 4 D 15 Wc 3 Hd 4 G 0 Wf 3 H1 2 圖 2.4 陶瓷雙環形超寬頻天線結構圖圖 2.5 陶瓷雙環形超寬頻天線實體圖
五、結果與討論
依照2.3 節所示天線結構來設計的雙環形 超寬頻天線，其實驗與模擬的結果如圖 2.6 與表 2.2 所示，用電壓駐波比(VSWR)圖來 表示，並以VSWR = 2：1 的規格來看，實 驗值的頻寬可從3760 ~ 10978 MHz，頻寬比 可達 98%，而模擬值可從 3512 ~ 10669 MHz，頻寬比為 100.9%。實驗與模擬整體 趨勢觀察，實驗值與模擬值差異不大，但還 是有些許誤差存在，其來自於金屬導體與陶 瓷介質之間的空氣隙(air gap)所導致，如能 輔以更佳的黏著技術，應能得到更佳的結 果。 觀察圖2.7 的電流路徑分佈圖，在頻率 f = 3070 MHz 時的電流路徑圖，因為此頻率 為天線的主模態頻率，所以電流路徑的分 佈，類似於 TM11模的電流路徑分佈，上下 共有兩個電流零點，而頻率為 f =3070 MHz 時的四分之ㄧ真空波長為24.4 mm，又計算 天線在低頻的電流路徑長度為23 mm，大約 為0.235 λ0，與推算值相當接近；高頻的天 線電流路徑以高階模型態分佈，會出現電流 零點，尤其是以頻率 f = 9400 MHz 時的分佈 情況最為明顯，環形結構上共有四個電流零 點，其類似於 TM21模態的電流分佈，這就 代表此時天線的操作頻率為倍頻模態。 圖2.8 為天線未修改接地面形狀時，改變 環形內徑寬度的 VSWR 比較圖，當接地面 尚未有倒梯形的缺口時，可以經由上下表面 環形結構的內徑比例，調整出幾組較容易調 整天線阻抗匹配的組別，可發現當 R1 = 6 mm 及 R2 = 5 mm 組合的阻抗匹配較佳，所 以採用此種組合進行接下來對接地面的修 改，進而達到阻抗匹配。天線的縮小化技 術，最直接的就是提高天線介質的介電常 數，依據式(2.7)，當增加陶瓷的介電常數， 會增加天線的有效介電係數，所以如圖 2.9 所示，改變陶瓷介質的介電常數εr，觀察其 對天線的反射係數影響，可以發現當εr越大 時，天線的操作頻段也隨之下降，這符合式 (2.7)所示，但由於本章所提出之天線屬單極 天線的一種結構，因為這樣的結構下，天線 輻射機制與空氣接觸範圍較廣，因此增加陶 瓷的介電常數對於直接增加天線的有效介 電係數的幫助較少。 延續圖2.8 中的結果，採用 R1 = 6 mm 及 R2 = 5 mm 的組合，於接地面上挖上一倒梯 形的缺口，如圖 2.10 先假設倒梯形缺口的 高 H1 = 2 mm，然後改變倒梯形缺口的上底 W1，發現加大倒梯形缺口上底 W1，可以有 效改變整體的阻抗匹配，尤其是在 f = 6000 MHz 左右的頻段最為明顯，會隨著增加上 底寬度 W1，而慢慢達到阻抗匹配，由整體 趨勢上觀察，上底寬度 W1大約在6 ~7 mm 的範圍中，天線阻抗匹配最為良好，所以將 天線接地面倒梯形缺口的上底寬度設定為 W1 = 6.5 mm，然後再改變倒梯形缺口的高度 H1，如圖2.11 所示，當倒梯形缺口高度 增加時，天線在 f = 5000 ~ 6000 MHz 附近的 阻抗匹配會隨之變好，但相反的，在 f = 7000 ~ 10000 MHz 附近的阻抗匹配會隨之變 差，因此若是調整 H1參數時，必須有所取 捨並找出折衷點，所以在導梯形缺口的設計 中以 H1 = 2 mm 及 W1 = 6.5 mm 的組合能夠 達到最佳的阻抗匹配效果。 圖2.12 、2.13 與 2.14 為天線的增益值， 分別在低頻的增益約為2 ~ 3 dBi，整體平均 值為3.2 dBi，中頻的增益約為 3 ~ 5 dBi，整 體平均值為4.2 dBi，高頻也有約 2 ~5 dBi 的表現，整體平均值為3.6 dBi。圖 2.15、2.16 與2.17 分別為 4250 MHz、7050 MHz 與 9400 MHz 的輻射場型圖，可以發現三組測量頻 率都可以在 Y-Z 平面擁有接近全方向性 (Omi-directional)的輻射場形，且由於接地面 的較小導致 X-Z 平面的 0-180°部份會出現 場型略微歪斜的情形，是需要進一步改進的 部份。
(a)
(b)
圖 2.7 陶瓷雙環形超寬頻天線表面電流分 佈圖 (a) f = 3070 MHz (b) f = 4250 MHz (c) 圖 2.6 陶瓷雙環形超寬頻天線實驗與模擬 電壓駐波比(VSWR)比較圖 表2.2 圖2.6實驗值與模擬值之比較 操作頻段 (MHz) 頻寬 (MHz / %) 量測值 (Measured) 3760 ~ 10978 7218 / 98.0 % 模擬值 (Simulated) 3512 ~ 10669 7157 / 100.9 % (d) 圖 2.7 陶瓷雙環形超寬頻天線表面電流分 佈圖 (c) f = 7050 MHz (d) f = 9400 MHz圖 2.8 陶瓷雙環形超寬頻天線未修改接地 面改變環形內徑模擬 VSWR 比較圖 圖 2.11 陶瓷雙環形超寬頻天線改變接地 面梯形高度 H1模擬 VSWR 比較圖 圖 2.9 陶瓷雙環形超寬頻天線改變陶瓷介 電係數模擬 VSWR 比較圖 圖 2.12 陶瓷雙環形超寬頻天線實測増益 圖，f = 3950 ~ 5850 MHz 圖 2.13 陶瓷雙環形超寬頻天線實測増 益圖，f = 5850 ~ 8050 MHz 圖 2.10 陶瓷雙環形超寬頻天線改變接地 面梯形寬度 W1模擬 VSWR 比較圖
圖 2.14 陶瓷雙環形超寬頻天線實測増 益圖，f = 8200 ~ 10900 MHz 圖 2.16 陶瓷雙環形超寬頻天線輻射場 型圖，f = 7050 MHz 圖 2.15 陶瓷雙環形超寬頻天線輻射場 型圖，f = 4250 MHz
1. “A compact dual-band dielectric resonator
antenna using a parasitic slot,” IEEE
Antennas and Wireless Propagat. Lett.,
vol. 8, pp. 173-176, 2009. 【SCI, EI】
2. “Compact dual-band hybrid dielectric
resonator antenna with radiating slot,”
IEEE Antennas and Wireless Propagat. Lett., vol. 8, pp. 6-9, 2009.【SCI, EI】
3. “A new coupling mechanism for circularly
polarized annular-ring patch antenna,”
IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 56,
No. 1, pp. 11-16, Jan. 2008. 【SCI, EI】
【full paper】
4. “New excited mechanism on planar
inverted-L antenna for mobile handsets,”
2008 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Hong Kong, China, pp. A4-50,
Dec. 16-20, 2008. 【EI】
圖 2.17 陶瓷雙環形超寬頻天線輻射場 型圖，f = 9400 MHz
六、結論
5. “A circularly polarized square-ring patch
antenna for GPS application,” 2008 IEEE
AP-S Int’l. Symp. on Antennas and Propagat., San Diego, California USA,
s209p11, July 5-12, 2008. 本章節在介質負載天線的設計上，提出 了一種可行的雙環形結構，也成功的利用高 介電常數的陶瓷介質負載縮小了天線的體 積，天線的實品圖顯示了它的實際大小比一 元硬幣還要小，如果能夠使用更高介電常數 的介質或者與多層陶瓷技術做結合，還能夠 再更縮小它的體積，更具有實用性的價值。 操作頻率雖然還未達到UWB 無線通訊的規 格 f = 3100 ~ 10600 MHz 的使用頻段，但是 已經非常接近了，場型與增益也有不差的表 現，因此是目前無線通訊發達的時代中一個 相當不錯的設計選擇。
6. “Compact dual-band dielectric resonator
antenna,” 2008 Int’l Symp. on Antennas
and Propagat. (ISAP), Taipei, Taiwan, pp.
1507-1510, Oct. 27-30, 2008. 【 invited paper】【EI】
7. “Compact dual-band hybrid dielectric
resonator antenna,” 2007 IEEE TENCON, Taipei, Taiwan, ThAP-05.4, Oct. 30- Nov. 2, 2007. 【EI】 在經過本章節的天線設計與討論後，了 解到使用高介電常數介質作為負載的介質 負載天線特性，對於高介電常數天線可以有 初步的認識，另外，在製作的過程中也可以 接觸到許多不同的陶瓷介質負載天線製作 方式，例如低溫陶瓷共燒與網版印刷等相關 的製程，對於陶瓷介質的材料特性也可以有 相當的了解，也是設計其他種類高介電常數 天線所必須具備的基本知識。
8. “A miniature dielectric loaded monopole antenna for 2.4/5 GHz WLAN applications,” IEEE Microw. Wireless
Components Lett.., vol. 16, No. 11, pp.
591-593, Nov. 2006.【SCI, EI】
七、參考文獻
[1]R. Chatterjee, Dielectric and Dielectric-Loaded Antennas, London, U.K.: Research Studies Press, 1985.
[2]Y. Dakaye, T. Suesada and K. Asakura, N. Nakajima and H. Mandai, “Chip multilayer antenna for 2.45GHz-band application using LTCC technology“, 2000 IEEE MTT-S Int. Symp. Dig., pp. 1693-1696, 2000.
七、成果自評
[3]H. Matsushima, E. Hirose, Y. Shinohara, H. Arai and N. Goto, “Electromagneticall coupled dielectric chip antennas”, IEEE AP-S Int. Symp. Dig., Atlanta, GA, pp. 1954-1957, June 1998.
[4]W. Choi, S. Kwon and B. Lee, “Ceramic chip antenna using meander conductor lines”, Electronics Letters, vol. 37, pp. 933-934, 2001.
[5]J. Lee C. Jeon and B. Lee, “Design of ceramic chip antenna for Bluetooth applications using meander lines”, IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4, pp.68-71, June 2002.
[6]C. T. Cheung, C. M. Liu, P. Sung, D. B. Rutledge, ”A novel dielectric loaded antenna for wireless applications”, 1999 IEEE AP-S Int. Symp. Dig., Orlando, FL, pp. 38-41, July 1999.
[7]M. Lapierre, Y. M. M. Antar, A. Ittipiboon and A. Petosa, “A wideband monopole antenna using dielectric resonator loading”, 2003 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 3, pp. 16-19 , 22-27 June 2003.
[8]C.C. Chiau, X. Chen and C.G. Parini, "A miniature dielectric loaded folded half loop antenna and ground plane effects", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 4, pp. 459- 462, 2005.
[9]G. Kumar, K. P. Ray, Broadband Microstrip Antennas, Artech House, Boston, 2003
[10]J. Liang, C.C. Chiau, X. Chen and C.G. Parini, “Printed circular disc monopole antenna for ultra-wideband applications＂, Electronics. Lett., vol. 40, No. 20, September 30, 2004.
[11]A. C. Lepage and X. Begaud “A compact ultra wideband triangular patch Antenna＂, Microwave Opt. Technol. Lett. , Vol. 40, No. 4, February 20, 2004.
[12]Taeyoung Yang and William A. Davis, “Planar half-disk antenna structures for ultra wideband communications＂, IEEE AP- Society Int. Symposium, Vol. 3, pp. 2508-2511, June 2004.
[13]N. Kuga and H. Arai, “Wideband crossed elliptical disk monopole antenna＂, IEEE AP- Society Int. Symposium, Vol. 3, pp.
22-27, June 2003
[14]Xuan Hui Wu, Zhi Ning Chen, and Ning Yang, “Optimzation of planar diamond antenna for single-band and multiband UWB wireless communication ＂ , Microwave Opt. Technol. Lett. , Vol. 42, No. 6, pp. 451-455, September 20, 2004. [15]M. J. Ammann and Zhi Ning Chen, “A
wide-band shorted planar monopole with bevel＂, Antennas and Propagation, IEEE Transactions on , Vol.51 , pp. 901 – 903, Issue: 4 , April 2003.
[16]Y. Kim and D.H. Kwon, “CPW-fed planar ultra wideband antenna having a frequency band notch function, ＂ Electronics. Lett., vol. 40, No. 7, April 01, 2004.
[17]Aaron KerKhoff and Hao Ling “A parametric study of band-notched UWB planar monopole antennas ＂ IEEE AP- Society Int. Symposium, Vol. 2, pp. 1768-1771, June 2004.
[18]Hans Gregory Schantz, Glenn Wolence, and Edward Mickel Myszka “Frequency notched UWB antennas＂IEEE Conference, PP. 214 – 218, 2003
[19]Aaron Kerkhoff and Hao Ling “Design of a planar monopole antenna for use with ultra-wideband having a band-notched characteristic ＂ IEEE APSociety Int. Symposium, Vol. 1, pp. 830-833, June 2003.
[20]Chen Ying, G. Y. Li, and Y. P. Zhang,“An LTCC planar ultra wideband antenna”, Microwave Opt. Technol. Lett. , Vol. 42, No. 3, pp. 220-222, August 5, 2004.
表 Y04
行政院國家科學委員會補助國內專家學者出席國際學術會議報告
100 年 10 月 21 日 報告人姓名陳華明
服務機構及職稱 國立高雄應用科技大學 光通所 教授 時間 會議地點99/11/23— 99/11/26
澳門
本會核定 補助文號97-2221-E-151-009-MY3
會議 名稱 (中文) 2010 國際天線與通訊研討會(英文) 2010 International Symposium on Antennas and Propagation
(ISAP 2010)
發表 論文 題目
(中文) 應用於手持式RFID讀取器之共面正交偶極圓極化天線 (英文) Circularly Polarized Coplanar Crossed Dipole Antenna for
RFID Handheld Reader
一、 參加會議經過
陳華明教授與學生黃永豪同行，於高雄小港國際機場搭乘十一月二十三日中午
( 12：50 )，復興航空的班機直飛澳門，約 14：10 抵達澳門國際機場，搭乘計
程車前往住宿地點-格蘭酒店準備check in，安頓完畢後於附近用餐，並熟悉附
近環境。用完餐後，以步行( 約 15 分鐘 )前往大會會場-威尼斯人酒店( 圖一、
二 )，了解大會地點。
十一月二十四日( 三 )，早上與學生一同至大會會場簽到處辦理簽到手續
( 圖三、四 )，大會提供手提袋、大會論文資料手冊與會議光碟，上午為大會
邀請的貴賓：Prof. Raj Mittra ( 圖五 )與Prof. Koichi Ito ( 圖六 )之演講，中午
和與會的學者們一起在大會準備的餐廳內用餐，下午時段為學生論文競賽及各
國先進學者的論文發表時間，學生也藉此機會向各國參與論文競賽的同學請
教，交流彼此間的知識( 圖七~十 )。
十一月二十五日( 四 )，主要為各國先進學者之論文發表時間，本日大會
還準備了晚宴( 圖十一、十二 )，供與會的先進學者們用餐，且安排表演，並
藉著晚宴時間頒發學生論文競賽的獎項。
十一月二十六日( 五 )，為大會安排學生口頭簡報之日期，時間為下午
15：30~15：50，報告之論文題目為 Circularly Polarized Coplanar Crossed Dipole
Antenna for RFID Handheld Reader，報告內容主要為說明本天線之設計及相關
參數的探討和本天線在 RFID 系統的應用( 圖十三~十六 )。
報告結束後，一同前往澳門國際機場，等候當日晚上 19：50 之復興航空
班機返回高雄，約 20：30 抵達小港國際機場。
表 Y04
二、 與會心得
本次帶領研究生參加 ISAP 2010 國際會議，由於研究生是第一次參與
國際研討會，在這四天的會議過程中，研究生聆聽了許多在微波領域的專
家學者及各國學生們之演講和報告，讓其深深的體會到我們所謂的微波領
域竟是涵蓋如此廣大的知識與技術，且在與其他國家學生的討論互動中，
也發現他們對某些事情的觀點和我們有些許的差異，設計的想法也非常新
穎，也許這是各國文化的差異以及他們所提出的設計之應用面與我們不同
的關係吧；研究生參加了本次國際研討會，也讓其更想加強自我的英文能
力，因為語言能力增加，相對在別人所發表的內容裡也可以找到更深一點
的問題，如此才有機會學習到外國專業學者們的知識與觀點。
在此，研究生要感謝指導教授陳華明教授對其栽培與指導，讓他有機
會參加國際性的會議與各國學者知識交流；此外，還要感謝臺灣天線工程
師協會( IAET )對於出國參加國際性會議之碩、博士生的補助，讓學生們減
輕了不少旅費的負擔。
三、 建議
國內學者參加國際學術會議可以提昇研究水準同時也能提升台灣的學
術地位及影響力。對於業界參加國際學術會議可以提昇研究能力同時也能
招攬生意。因此希望國科會對於出席相關國際會議的補助申請能盡量鼓
勵，提升國內學者出席國際學術會議的意願及能力，以增進台灣在國際上
的學術地位及影響力。同時呼籲國內相關廠商應指派研究人員參加國際學
術會議發表研發成果以向國際舞台邁進。
研究生之建議:國際會議是一個提升在學學生知識與技術的平台，不僅
可以訓練語言能力，也考驗學生們在專業方面的知識，在與各國相關領域
的研究學者交流討論中獲得不同的想法與意見，也可以藉此提升台灣在國
際學術界的能見度，因此希望國家政府與學校能夠更加鼓勵學生參加國際
會議，給參加的學生更多的補助或表揚。
四、 攜回資料名稱及內容
1. 論文議程
2. 論文摘要
3. 論文電子檔(光碟)
4. 記事本文件夾
5. 近期及明年將舉辦之國際會議傳單或徵文啟示數張。
圖一、 大會地點-威尼斯人酒店 圖二、 大會會場
圖三、大會簽到處 圖四、陳華明 教授簽到
圖五、Prof. Raj Mittra演講 圖六、Prof. Koichi Ito演講
圖七、學生論文競賽( 1 ) 圖八、學生論文競賽( 2 )
圖九、學生論文競賽( 3 ) 圖十、學生論文競賽( 4 )
圖十一、晚宴( 1 )
圖十二、晚宴( 2 )
圖十三、論文簡報( 1 )
圖十四、論文簡報( 2 )
圖十五、論文簡報( 3 ) 圖十六、論文簡報( 4 )
國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期:2011/10/21國科會補助計畫
計畫名稱: 小型化陶瓷天線之設計於無線通訊應用之實現 計畫主持人: 陳華明 計畫編號: 97-2221-E-151-009-MY3 學門領域: 電磁無研發成果推廣資料
97 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：陳華明 計畫編號：97-2221-E-151-009-MY3 計畫名稱：小型化陶瓷天線之設計於無線通訊應用之實現 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 4 4 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 4 4 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
