台大严庆龄工业研究中心rf电路设计班(编辑修改稿)

台大严庆龄工业研究中心rf电路设计班(编辑修改稿)内容摘要：

使用操作 . 最簡單的雙頻矩形微帶天線 , 是使用其外觀正交 (Othogonal)的兩個共振頻率 , TM020 與 TM030然其限制則是 , 此兩個共振頻率將會發 出彼此正交的極化方式 , 不實用 . 雙頻帶微帶天線的操作方式 , 有以下的三大類 : 1. 正交模式型 (OthogonalMode) 雙頻微帶天線 : 12 2 多重貼片型 (MultiPatch) 雙頻微帶天線 3 電抗負載型 (ReactivelyLoaded) 雙頻微帶天線 13 第四節 雙頻微帶天線實例 此種屬於電抗負載型 (ReactivelyLoaded) 雙頻微帶天線中的蝕刻槽型 (Slot Etching), 它是由單一位於靠近輻射邊緣蝕刻槽的微帶天線變化而來 . 當微帶天線只有一個靠近靠近輻射邊緣的蝕刻槽時 , 它的共振模態是受此蝕刻槽微擾 (pertubed)的修正 (modified) TM10 模態 . 而當另一對蝕刻槽加到靠近非輻射邊緣 , 與原蝕刻槽共同形成對稱於 x 軸之π型結構蝕刻槽後 , 一個新的介於 TM10 與TM20 的共振模態將可被激發 . 這個新的π型結構 , 會對原來的微擾 TM10 模態形成相當強烈的微擾 . 饋入電流在這個模態會沿著π型結構蝕刻槽的雙臂形成電流路徑 , 故而此原微擾 TM10 模態的共振頻率將強烈的受到π型結構蝕刻槽的雙臂之影響 . 而新的介於 TM10 與 TM20 的共振模態 , 其饋入電流的流經路徑 ,反 14 而非常 近似原來未加雙臂的單蝕刻槽的微擾 TM10模態 , 其共振頻率受π型結構蝕刻槽的雙臂之影響甚為輕微 . 這樣的雙頻帶微帶天線 , 兩個操作頻率會有著相同的極化面 (polarization plane) 以及相近的輻射特性 . 而位於 x 軸上的饋入點 , 則很容易達成好的阻抗匹配 . 2. 雙頻圓極化四 T 型蝕刻槽方形微帶天線 此種屬於電抗負載型 (ReactivelyLoaded) 雙頻微帶天線中的凹口型 (Notches)與蝕刻槽型 (Slot Etching)的 混合型 , 它操作雙頻帶的共振模態是微擾的 TM10 與 TM30模態 . 由於在原方形微帶天線加上了 4個 T 型的凹口 , 所激發的 TM10模態的表面電流路徑將顯著的加長 . 此時的共振頻率 , 若是用正常的方形微帶天線來實 15 現完成 , 其邊長將顯著得較此架構的邊長來得長 . 亦即 , 此種架構的雙頻微帶天線 , 將顯著的減小使用面積 . 此微帶天線的 x軸上 , 加入了一蝕刻槽 , 它將使得操作的微擾TM10 與 TM30模態 , 二者可進一步分化成兩個近乎退化的模態 , 而形成圓形極化的輻射 . 這樣的模態分化 , 必須適當得選擇蝕刻槽的長度 , 才有辦法達成 . 位於對角線上的饋入點 , 則可激發左手圓形極化 (LHCP) 亦或右手圓形極化 (RHCP) 的共振模態 . 而雙頻操作時 , 其頻率比的調整 , 必須透過改變中央蝕刻槽的長度 , 以及凹口的 T 形的選擇 . 另低頻操作的微擾 TM10 模態 , 將會較高頻操作的微擾 TM30 模態 , 有著較高的天線增益 , 也就是 TM10 模態會較 TM30 模態 , 有著較好的輻射效率 . 16 二、數值模擬 (PCB 板特性均設厚度 ，介電質 ε r =) (a).單饋入π型蝕刻槽矩形雙頻微帶天線 L = 40mm W = 30mm d = l = w = 1mm Ls = 18mm Ws = 8mm Xp = 10mm 圖一 2.｜ S11｜頻率響應 1. 41 12 5 1. 61 12 5 1. 81 12 5 2. 00 52 5F re qu en cy ( GHz)G ra ph 12 52 01 51 050 1 .8 6 GHz 2 2 .5 1 .6 1 GHz 9 .2DB(| S[1, 1] | )pi s ha pe d 1 L y Xp d d x l W Ls Ws W 同軸線饋入點 圖二 17 (b).雙頻圓極化四 T 型蝕刻槽方形微帶天線 (xp,yp)=(9mm,9mm) L = 40mm l = 32mm d = dT = 11mm Ws = 1mm ls = 1mm S = 1mm W = 1mm 圖三 2. ｜ S11｜頻率響應 Frequency (GHz)Graph 120151050 3 GHz GHz DB(|S[1,1]|)square。