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系統識別號 U0002-1907200618535900
中文論文名稱 符合IEEE 802.16e-2005標準的移動式WiMAX多頻帶 (2.4-6GHz)小型天線的設計
英文論文名稱 Compact multi-band antenna design for mobile WiMAX that conforms to IEEE STD 802.16e-2005
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 林文彥
研究生英文姓名 Wen-Yen Lin
電子信箱 jillshui0902@yahoo.com.tw
學號 692350464
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-15
論文頁數 59頁
口試委員 指導教授-李慶烈
委員-丘建青
委員-楊成發
中文關鍵字 全球互動式微波存取系統  小型天線  槽洞天線 
英文關鍵字 WiMAX  compact antennas  Notch antenna 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 本研究的目的在探討適用於IEEE 802.16e-2005標準的移動式WiMAX多頻帶(2.4~6GHz)及雙頻段的小型天線之設計。
由於各個國家計畫分配給WiMAX的頻段不盡相同,惟基本上是以三個頻帶
2.5GHz、3.5GHz及5.8GHz為基礎,所以本研究設計了三種天線來滿足不同地區的系統需求。
吾人以槽洞(notch)天線結構出發,藉由線形偶極負載的引進,設計出三種符合WiMAX系統之天線;(1)雙頻WiMAX天線(2.5GHz及5.8GHz) ;(2)小型WiMAX天線(3.5GHz及5.8GHz);(3)多頻帶WiMAX天線(2.4~6GHz)。
本研究並探討此小型WiMAX天線在設計過程中所遇到的困難與解決的辦法,及小型WiMAX天線線形偶極負載內緣各個邊緣位置對 S11 的敏感度。吾人特使用三明治式的FR4基板結構,以增加有效的介電係數,以使小型WiMAX天線尺寸縮小到只有20mm×20mm的大小。若不使用三明治式的FR4基板結構,只使用簡單的FR4基板,多頻帶WiMAX天線(2.4~6GHz)的尺寸也只有32mm×24mm的大小。
英文摘要 The goal of this thesis is to design a compact multi-band antenna for mobile WiMAX that conforms to the IEEE STD 802.16-2005.
The released frequencies for mobile WiMAX in each country is not all the same but basically are located at 2.5GHz、3.5GHz or 5.8GHz. To satisfy those needs in different countries, we have designed three kinds of antennas.
The antenna designs start with the strucute of notch antenna. By suitable loading the notch antenna with a wire-type dipole, we are able to accomplish three antenna propotypes that satisfy the frequency bands for mobile Wimax, which include: (1) double-band WiMAX antenna(2.5GHz and 5.8GHz), (2) compact WiMAX antenna (3.5GHz and 5.8GHz) and (3) multi-band WiMAX antenna(2.4~6GHz).
This thesis also expounds the diffculties encountered during the designing process, and the ways for resolving the difficulties. The sensitivity of the inner edge for the linear dipole of the compact WiMAX antenna is also investigated. We have proposed the utilization of two layers of FR4 board to sandwich the notch radiator. By using the sandwich structure we are able to increase the effective dielectric constant such that the size of compact WiMAX antenna was decreased to just 20mm×20mm. On the other hand, even only one FR4 board is employed, the size of the multi-band WiMAX antenna is still small about 32mm×24mm.
論文目次 第一章 序論
1-1 簡介.........................................................................................1
1-2 研究目的.................................................................................1
1-3 論文架構.................................................................................4
第二章 符合IEEE 802.16e-2005標準的移動式WiMAX多頻帶
(2.4-6GHz)小型天線的設計…………………………………5
2-1 設計原理分析簡介…………………………………………..5
2-2 槽孔(slot)與帶線片(strip)互補……………………………...5
2-3 簡單偶極槽孔天線特性之研究……………………………..9
2-4 槽洞(Notch)天線之設計……………………………………11
2-5 雙頻WiMAX天線………………………………………….12
2-6 小型WiMAX天線………………………………………….13
2-6-1 線形偶極內缘之邊緣位置變數調整以達成最佳化設計
………………………………………………16
2-7 多頻帶WiMAX天線……………………………………….18
第三章 天線輻射場之量測…………………………………………..49
第四章 結論…………………………………………………………..56
參考文獻........................................58
圖目錄
圖2-2-1 Stratton-Chu formula 示意圖…………………………… 21
圖2-2-2 無窮大金屬面上之槽孔………………………………… 22
圖2-2-3 利用Stratton-Chu formula 解槽孔之EM場之模型....... 23
圖2-2-4 帶片(Strip)天線………………………………………… 24
圖2-3-1(a) 簡單槽孔偶極天線立體示意圖……………………… 24
圖2-3-1(b) 微帶線饋入簡單槽孔偶極天線……………………… 25
圖2-3-2 簡單槽孔偶極天線結構特性圖………………………… 26
圖2-3-3 簡單槽孔偶極天線模擬S11圖………………………… 27
圖2-3-4(a) 二分之一波長槽孔之電場…………………………… 27
圖2-3-4(b) 二分之一波長槽孔之等效磁流……………………… 27
圖2-3-5(a) 簡單槽孔偶極天線H-plane 模擬輻射場型………… 28
圖2-3-5(b) 簡單槽孔偶極天線E-plane 模擬輻射場型………… 28
圖2-4-1 寬頻槽洞天線之結構…………………………………… 29
圖2-4-2 寬頻槽洞天線模擬與實測S11比較…………………… 29
圖2-5-1(a) 雙頻WiMAX天線的結構圖及實體圖……………… 30
圖2-5-1(b) 雙頻WiMAX天線參數位置………………………… 30
圖2-5-2 雙頻WiMAX天線模擬與實測S11的比較……………… 31
圖2-5-3(a) 雙頻WiMAX天線2.5GHz電流分布圖…………… 31
圖2-5-3(b) 雙頻WiMAX天線5.8GHz電流分布圖…………………32
圖2-5-4(a) 雙頻WiMAX天線S11隨參數ds的變化圖……………32
圖2-5-4(b) 雙頻WiMAX天線S11隨參數df的變化圖……………33
圖2-5-4(c) 雙頻WiMAX天線S11隨參數Ls的變化圖..........33
圖2-5-4(d) 雙頻WiMAX天線S11隨參數Ld的變化圖……………34
圖2-6-1 最佳化後的小型WiMAX天線結構的模擬S11與
各種基板大小實測S11…………………………………….34
圖2-6-2 (a) 小型WiMAX天線3.25GHz電流分佈圖………………35
圖2-6-2 (b) 小型WiMAX天線3.5GHz電流分佈圖…………………35
圖2-6-2 (c) 小型WiMAX天線3.75GHz電流分佈圖………………36
圖2-6-2 (d) 小型WiMAX天線5.8GHz電流分佈圖…………………36
圖2-6-3(a) 參數調整後的小型WiMAX天線結構及實體圖……… 37
圖2-6-3(b) 小型WiMAX天線線形偶極內缘的邊緣所在位置
變數E1~E7………………………………………………37
圖2-6-4 變數調整後的小型WiMAX天線的模擬與實測S11圖 …38
圖2-6-5(a) 小型WiMAX天線S11隨邊緣位置變數E1的變化圖…38
圖2-6-5(b) 小型WiMAX天線S11隨邊緣位置變數E2的變化圖…39
圖2-6-5 (c) 小型WiMAX天線S11隨邊緣位置變數E3的變化圖…39
圖2-6-5 (d) 小型WiMAX天線S11隨邊緣位置變數E4的變化圖…40
圖2-6-5 (e) 小型WiMAX天線S11隨邊緣位置變數E5的變化圖…40
圖2-6-5 (f) 小型WiMAX天線S11隨邊緣位置變數E6的變化圖…41
圖2-6-5 (g) 小型WiMAX天線S11隨邊緣位置變數E7的變化圖…41
圖2-7-1(a) 多頻帶WiMAX天線結構及實體圖…………………… 42
圖2-7-1(b) 多頻帶WiMAX天線參數位置………………………… 42
圖2-7-2 多頻帶WiMAX天線模擬與實測S11的比較………………43
圖2-7-3 (a) 多頻帶WiMAX天線2.5 GHz電流分布圖………………43
圖2-7-3 (b) 多頻帶WiMAX天線3.5 GHz電流分布圖…………… 44
圖2-7-3 (c) 多頻帶WiMAX天線5.8 GHz電流分布圖…………… 44
圖2-7-4(a) 多頻帶WiMAX天線S11隨參數ds的變化圖…………45
圖2-7-4(b) 多頻帶WiMAX天線S11隨參數df2的變化圖…………45
圖2-7-4(c) 多頻帶WiMAX天線S11隨參數Ld的變化圖…………46
圖2-7-4(d) 多頻帶WiMAX天線S11隨參數df1的變化圖…………46
圖2-7-4(e) 多頻帶WiMAX天線S11隨參數Ls的變化圖…………47
圖2-7-4(f) 多頻帶WiMAX天線S11隨參數Ws1的變化圖…………47
圖2-7-4(g) 多頻帶WiMAX天線S11隨參數Ws2的變化圖………48
圖3(a) 雙頻WiMAX天線之E-plane輻射場型實測…………………51
圖3(b) 雙頻WiMAX天線之H-plane輻射場型實測…………………51
圖3 (c) 小型WiMAX天線之E-plane輻射場型實測…………… …52
圖3 (d) 小型WiMAX天線之H-plane輻射場型實測…………… 52
圖3 (e) 多頻帶天線之E-plane輻射場型實測…………………… 53
圖3 (f) 多頻帶天線之H-plane輻射場型實測…………………… 54

表目錄
表3 (g) 雙頻WiMAX天線、小型WiMAX天線及多頻帶WiMAX天線 E-plane實測之輻射Gain值比較表…………………55
表3 (h) 雙頻WiMAX天線、小型WiMAX天線及多頻帶WiMAX天線 H-plane實測之輻射Gain值比較表…………………55

參考文獻 參考文獻
[1]H.G. Booker, ‘‘Slot aerials and their relation to complementary wire aerials’’, J. IEE(London), Part IIIA, vol. 93, pp. 610-626, 1946,
[2]H.S. Tsai, M.J.W. Rodwell, and R.A. York, “Planar amplifier array with improved bandwidth using folded-slots” IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol.4, no.4, pp. 112-114, 1994
[3]H.S. Tsai and R.A. York, “Multi-slot 50-Ω antennas for quasi-optical circuits”, IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Vol.5, no.6, pp. 180-182, 1995
[4]T.M. Weller, L.P.B. Katehi, and G.M. Rebeiz, “Single and double folded-slot antennas on semi-infinite substrates”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol.43, no.12, pp. 1423-1428, Dec 1995
[5]Y. Yoshimura, “A microstrip line slot antenna,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-20, pp. 760-762, Nov. 1972.
[6]Ching-Lieh Li, Jian-Ping Chang, Wen-Yen Lin, “A Broadband Microstrip-Fed Notch Antenna with Multiple Rejection Zeros”, ICEMAC 2004, Friday ,Octobor 15, Session AP-4, AP-44.
[7] Renzo Azaro, Member, IEEE, Giulia Boato, Massimo Donelli, Andrea Massa, Member, IEEE, and Edoardo Zeni, “Design of a Prefractal Monopolar Antenna for3.4–3.6 GHz Wi-Max Band Portable Devices,”IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Volume 5,2006 Page(s):116 - 119
[8] J.M. Ide*, S.P. Kingsley, S.G. O'Keefe, S.A. SaarioAntenova Limited, “Cambridge, A novel wide band antenna for WLAN applications. ” Volume 4A, 3-8 July 2005 Page(s):243 - 246 vol. 4A.
[9] Arunabha Ghosh and David R. Wolter, SBC Laboratories Inc.Jeffrey G. Andrews and Runhua Chen, “Broadband Wireless Access with WiMax/8O2.16: Current Performance Benchmarks and Future Potential,” IEEE Communications Magazine ,Volume 5,30 May-1 June 2005 Page(s):2979 - 2983
[10]Steven J. Vaughan-Nichols, “Achieving Wireless Broadband with WiMax.”,Computer, Volume 37, Issue 6, June 2004 Page(s):10 - 13
[11]A Li and D Kenyon, “An examination of the processing complexity of an adaptive antenna system (AAS) for WiMAX,” The IEE signal processing professional network and EURASIP.


[12] Ms. Shilpa Jindal, Ms. Alka Jindal, and Dr. (Mrs.) Neena Gupta,
“Grouping WI-MAX, 3G and Wi-Fi for Wireless Broadband ”
, Internet, 2005. The First IFIP International Conference in Central
Asia on 26-28 Sept. 2005 Page(s):1 – 5.
[13] STEVEN M. CHERRY, “ WiMax and Wi-Fi:Separate and
Unequal.”, Volume 41, Issue 3, March 2004 Page(s):16 – 16.
[14] News Brief,“Adjustments to Standard Delay WiMAX
Certification”, IT Professional Volume 8, Issue 1, Jan.-Feb. 2006
Page(s):11 – 15.
[15] Thompson, D.C.; Li, R.L.; Papapolymerou, J.; Laskar, J.; Tentzeris, M.M.; “ New short backfire antennas for wireless applications”,Antennas and Propagation Society International Symposium, 2005 IEEE, Volume 2A, 3-8 July 2005 Page(s):371 - 374 vol. 2A.
[16] Orlenko, D.; Sevskiy, G.; Kerssenbrock, T.; Heide, P., “LTCC Triplexer for WiMax Applications”,2005 European Microwave Conference, Volume 1, Oct. 4-6, 2005 Page(s):97 – 100.
[17]張建平,Notch及T型槽孔平面天線特性之研究,碩士論文,淡江
大學電機工程學系,2004 年6 月。
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  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2006-07-21公開。
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