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系統識別號 U0002-0607201711553100
中文論文名稱 前瞻具定位辨識與無線傳輸之指向性天線設計與實現
英文論文名稱 The Design and Implementation of a Directional Antenna with Multipoint Wireless Transmission and Positioning Identification
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 105
學期 2
出版年 106
研究生中文姓名 陳柏瑞
研究生英文姓名 Po-Juei Chen
學號 704440097
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2017-05-03
論文頁數 46頁
口試委員 指導教授-李揚漢
委員-許獻聰
委員-蘇木春
中文關鍵字 定位辨識  指向性天線  平板天線  正交頻分多工 
英文關鍵字 Directional antenna  Positioning identification  OFDM  Patch Antenna 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 隨著個人化通訊服務的多樣化與多媒體影音的交流增加,如何設計出合適的天線搭配無線傳輸以及定位辨識功能為本論文所探討的重點。
在天線方面,將以FR4基板為天線本體設計出具指向特性之平板天線,利用NXN天線架構增加可收發角度與範圍,同時考慮垂直與水平之線性極化特性,設計兩種不同極化方向之指向性天線,減少極化上的損耗,天線本體S11數值將低於期望的-10dB以下,效率60%以上,並利用波束成型(Beamforming)技術與反射板,改變波束方向與波束寬度,提高座標點與定位點之間辨識度, 及利用正交分頻多工(Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)具備高速率資料傳輸的能力與多輸入多輸出(Multi-input Multi-output MIMO)的系統結合在長度70公尺寬度40公尺建築物內達到高速多點資料傳輸與定位辨識。
英文摘要 The diversity of personalized communication services has increased with the exchange of multimedia, How to design an antenna with wireless transmission and Positioning identification function is the focus of the research.
We will use FR4 substrate for the directional antenna design, and use NXN antenna architecture to increase the transceiver angle and range, consider the vertical and horizontal linear polarization characteristics with NXN antenna architecture And use beamforming technology to change the beam direction improve the identification between the coordinates and positioning points, and enhance the wireless transmission of data, the transmission will be used OFDM and MIMO technology, S11 of the patch antenna will be less than -10dB below.
論文目次 目錄
誌謝 I
中文摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IV
第一章 緒論 1
1.1 簡介 1
1.2 研究動機 1
1.2.1 無線區域網路 2
1.2.2 正交分頻多工 3
1.2.3 多輸入多輸出 6
1.2.4 波束成型 7
1.2.5 平面型天線 9
第二章 微帶天線基本理論 10
2.1 微帶天線基本理論 10
2.1.1 微帶天線結構與特性 10
2.1.2 微帶天線電流饋入方式 11
2.1.3 平板天線設計重點分析 15
第三章 應用於無線傳輸之平板天線設計 18
3.1 簡介 18
3.2平板天線設計 18
3.2.1 平板天線的參數設計 18
3.3 實際量測結果 27
3.4 平板天線的實測總結 30
第四章 無線傳輸與定位辨識之平板天線實測 31
4.1簡介 31
4.2無線傳輸測試 32
4.2.1 偶極天線(Dipole Antenna)測試結果 33
4.2.2 平板天線(Patch Antenna)測試結果 34
4.2.3平板天線(Patch Antenna)搭配反射板(Reflector)測試結果 34
4.3 無線傳輸辨識度測試 36
4.3.1 偶極天線測試結果 - Zone-based VS Beam-based 37
4.3.2 平板天線測試結果 - Small Zone-based VS Beam-based 38
4.3.3平板天線(Patch Antenna)搭配反射板(Reflector)測試結果 39
第五章 結論 41
5.1 平板天線測量結果總結 41
5.2 未來期許 43
參考文獻 44

圖目錄
圖1.1OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)系統架構 4
圖1.2 MIMO(Multi-Input Multi-Output)多輸入多輸出示意圖 7
圖1.3波束成型特點(Beamforming)示意圖 8
圖2.1 微帶線結構圖 10
圖2.2同軸饋入微帶天線結構圖 12
圖2.3 槽孔耦合型天線結構圖 13
圖2.4微帶線型天線結構圖 14
圖3.1天線本體結構示意圖 19
圖3.2天線本體結構示意圖 19
圖3.3邊界(Boundary Condition)結構示意圖 20
圖3.4 天線A的反射損耗(S11)圖 21
圖3.5 天線B的反射損耗(S11)圖 21
圖3.6 天線A的史密斯圖 22
圖3.7 天線B的史密斯圖 22
圖3.8 天線A的模擬3D輻射場型圖 23
圖3.9 天線B的模擬3D輻射場型圖 23
圖3.10 天線A(X-Z平面)的輻射場型模擬結果 24
圖3.11 天線B(X-Z平面)的輻射場型模擬結果 24
圖3.12 天線A(Y-Z平面)的輻射場型模擬結果 25
圖3.13 天線B(Y-Z平面)的輻射場型模擬結果 25
圖3.14 天線A電流方向模擬結果 26
圖3.15 天線B電流方向模擬結果 26
圖3.14 最佳化後的天線結構實體圖 27
圖3.15 最佳化後的天線結構實體圖 27
圖3.16 最佳化後天線A實測反射損耗(S11)與SWR圖 28
圖3.17 最佳化後天線B實測反射損耗(S11)與SWR圖 28
圖3.18 最佳化後天線A與B實測史密斯(Smith Chart)圖 29
圖3.19 最佳化後天線A與B實測隔離度(Isolation)圖 29
圖4.1 地下三樓停車場 32
圖4.2架設示意圖 33
圖4.2地下三樓停車場多點辨識度測試 36
圖4.3 偶極天線(Dipole Antenna)測試 37
圖4.4 平板天線(Patch Antenna)測試 38
圖4.5 平板天線(Patch Antenna)搭配反射板(Reflector)測試 39
圖5.1 Down-link比較圖 41
圖5.2 Up-link比較圖 41
圖5.3 Bi-dir比較圖 42
圖5.4 8x8平板天線輻射示意圖 43

表目錄
表1.1 無線區域網路IEEE 802.11 系列之規範標準 3
表1.2 常見天線比較圖 9
表2.1 三種饋入方式的比較 14
表4.1偶極天線(DIPOLE ANTENNA)測試結果 33
表4.2平板天線(PATCH ANTENNA)測試結果 34
表4.3平板天線(PATCH ANTENNA)搭配反射板(REFLECTOR)測試結果 35
表4.4偶極天線(DIPOLE ANTENNA)測試結果 37
表4.5平板天線(PATCH ANTENNA)測試結果 38
表4.6平板天線(PATCH ANTENNA)搭配反射板(REFLECTOR)測試結果 39
表4.7 RSSI的強弱度約略推算距離結果 40
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