本論文利用直交表的模擬實驗與響應表的結果進行驗證比較，用以找出優化解，並將搜尋範圍以等差逐代縮減的過程，以達到迭代的設計，且稱其為等差田口最佳化法，並將其應用於仿樣函數結合漸變槽孔天線的輪廓設計。
	首先，我們探討傳統韋瓦第天線(Vivaldi Anteann)結構，使用一樣五次迭代的優化過程進行設計，並檢視其超寬頻特性。
接著，我們探究仿樣線漸變槽孔天線(TSA)，應用上述的等差式田口最佳化法進行五次迭代的優化設計，目標在保留類似傳統韋瓦第天線的遞增形狀，但稍做修正，用以調降最低頻率fL；亦即，本論文將引進多段三次方仿樣曲線來建構漸變輪廓以取代韋瓦第天線的指數輪廓。
	當設計的超寬頻段設定在0.3~3GHz時， 結果顯示，韋瓦第天線的-10dB頻段落在1.65~3GHz結果，而仿樣曲線漸變槽孔天線則落在0.96~3GHz，兩者的尺寸都是240mm*120mm。由此實測結果可知，韋瓦第天線的最低頻率fL在1.65GHz(勉強可看成 ~1.1GHz—如果-8dB為基準)，而仿樣曲線漸變槽孔天線的最低頻率fL在0.96GHz，後者的最低頻率fL有明顯的向低頻方向推進。
	此外，當直接將上述兩種天線進行超寬頻量測，兩者在最低頻率fL一直至8GHz皆有符合展現出漸變天線該有的S11超寬頻特性，且大體上以仿樣曲線進行設計的漸變槽孔天線，其S11仍比傳統的韋瓦第天線要好一些。至於場型的部份，仿樣曲線漸變槽孔天線朝開口輻射的指向性，可以從1.5 GHz左右開始一直到後面接續的高頻都沒問題，和一般文獻所陳述的一致，也是比韋瓦第天線要良好。

In this thesis, we compare the results of the simulated experiments of an orthogonal table with that of the corresponding response table, and then keep the better result for that next iteration to be performed. For the consecutive iterations the search ranges are reduced gradually in an arithmetical way to converge to the optimum solution. The method is thus called arithmetical Taguchi's optimization method (ATOM). This method is then applied for the design of profile with cubic spline for a tapered slot antenna.
   First, we investigate the traditional Vivaldi Antenna and use five-iteration optimization process of ATOM for design, and examine its ultra-wideband characteristics.
   Then, we explore the tapered slot antenna whose profile is described by cubic spline, and use the same method of ATOM to perform the five iterations for the optimal design. The target is to retain similar incremental profile as the traditional Vivaldi antenna, but with slightly change to reduce the minimum frequency fL. In other words, in this thesis a cubic spline curve is introduced to replace exponential curve to construct a new tapered profile for the TSA.
   As the design of the ultra-wide band (UWB)is set at 0.3~3GHz, the experimental results show that the -10dB frequency range is 1.65~3GHz for the Vivaldi antenna as compared with 0.96~3GHz for the newly proposed TSA with spline curve. The size of both antennas are 240mm*120mm. The results show that the lowest frequency fL of the Vivaldi antenna is ~1.65 GHz (or ~1.1GHz if -8dB fre. range is considered), as compared to 0.96 GHz for the newly proposed TSA. Thus the proposed design for the TSA really is able to reduce the lowest frequency fL.
   In addition, when the S11 measurement is made for the above two antennas concerned using vector network analyzer, both exhibits UWB characteristics, starting from fL up to 8GHz (the upper limit of the NWA employed). However, the S11 characteristic of proposed design for TSA is in general better than the traditional Vivaldi antenna. As the pattern is concerned, the proposed TSA exhibits its main radiation toward the opening direction consistently starting from 1.5 GHz all the way to frequency more than 8GHz, which is consistent with the literatures.

目錄
中文摘要	I
英文摘要	III
第一章序論	1
	1.1 簡介	1
	1.2 研究背景	1
	1.3 論文架構	5
第二章	傳統韋瓦第天線設計	6
	2.1傳統韋瓦第天線之原理	6
		2.1.1傳統韋瓦第天線傳播方式	8
		2.1.2傳播與輻射區域	9
		2.1.3饋入技術	10
		2.1.4 空腔體	11
	2.2漸變槽孔天線	12
	 	2.2.1漸變槽孔天線型態	12
		2.2.2漸變步階模型	13
		2.2.3漸變傳輸線	14
		
		2.2.4曲線輪廓	16
	2.3 連續直交表使用	17
	2.4 等差式田口最佳化法	20
第三章應用等差式田口最佳化法於天線設計	23
	3.1 簡介	23
	3.2 以等差式田口最佳化法進行韋瓦第天線的設計	23
		3.2.1等差式田口最佳化法第一階段的參數設計	23
		3.2.2等差式田口最佳化法第二階段的參數設計	31
	3.3應用仿樣函數於漸變槽孔天線之設計	53
		3.3.1 漸變輪廓仿樣曲線之設計	53
		3.3.2 漸變輪廓為6段仿樣曲線之創新設計	56
		3.3.3 漸變輪廓為6段仿樣曲線之第一階段微帶線設計	62
		3.3.4 漸變輪廓為6段仿樣曲線之第二階段微帶線設計	67
		3.3.5 漸變輪廓之敏感度測試	72
		3.3.6 驗證	100
		3.3.7超寬頻特性	101
第四章結論	114
參考文獻	116
 
圖目錄
圖2.1傳統韋瓦第天線結構	7
圖2.2 典型的TSA之輻射模型	8
圖2.3韋瓦第天線的傳播與輻射區域	9
圖2.4 一個微帶到槽線的轉換	10
圖2.5  Vivaldi空腔型態變化（a）低阻抗槽線短截線；（b）矩形腔		（高阻抗槽線短截線）；（c）圓形腔	11
圖2.6 不同型態的TSA(a)指數(韋瓦第);(b)線性常數;(c)切線;
		(d)指數常數;(e)拋物線;(f)步階常數;(g)線性;(h)分段線		性	12
圖2.7步階的漸變曲率模型	13
圖2.8漸變傳輸線	14
圖2.9 一個指數漸變形狀錐形的輸入反射係數	15
圖2.10曲線輪廓座標	16
圖2.11等差式田口最佳化法流程圖	21
圖3.1天線本體結構示意圖	27
圖3.2第一次迭代後的反射損耗圖	28
圖3.3第二次迭代後的反射損耗圖	28
圖3.4第三次迭代後的反射損耗圖	29
圖3.5第四次迭代後的反射損耗圖	29
圖3.6第五次迭代後的反射損耗圖	30
圖3.7第一階段五次迭代實驗之反射損耗變化圖	30
圖3.8第一次迭代後的反射損耗圖	34
圖3.9第二次迭代的反射損耗圖	34
圖3.10第三次迭代後的反射損耗圖	35
圖3.11第四次迭代後的反射損耗圖	35
圖3.12第五次迭代後的反射損耗圖	36
圖3.13第二階段五次迭代實驗之反射損耗變化圖	36
圖3.14第二代環境做稍微變更之反射損耗變化圖	37
圖3.15第二階段五次迭代實驗之反射損耗變化圖	37
圖3.16優化後的天線主體結構示意圖(a)(b) 	38
圖3.17優化後的結構之模擬與測量反射損耗圖	39
圖3.18 優化後的雙過渡結構實體圖(a)(b)	40
圖3.19天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(0.3GHz) 	41
圖3.20天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(0.7GHz) 	41
圖3.21天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(1.1GHz) 	42
圖3.22天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(1.5GHz) 	42
圖3.23天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(1.9GHz) 	43
圖3.24天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(2.3GHz) 	43
圖3.25天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(2.7GHz) 	44
圖3.26天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(3GHz) 	44
圖3.27天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(0.3GHz) 	45
圖3.28天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(0.7GHz) 	45
圖3.29天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(1.1GHz) 	46
圖3.30天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(1.5GHz) 	46
圖3.31天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(1.9GHz) 	47
圖3.32天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(2.3GHz) 	47
圖3.33天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(2.7GHz) 	48
圖3.34天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(3GHz) 	48
圖3.35天線3D輻射場型模擬結果(0.3GHz) 	49
圖3.36天線3D輻射場型模擬結果(0.7GHz) 	49
圖3.37天線3D輻射場型模擬結果(1.1GHz) 	50
圖3.38天線3D輻射場型模擬結果(1.5GHz) 	50
圖3.39天線3D輻射場型模擬結果(1.9GHz) 	51
圖3.40天線3D輻射場型模擬結果(2.3GHz) 	51
圖3.41天線3D輻射場型模擬結果(2.7GHz) 	52
圖3.42天線3D輻射場型模擬結果(3GHz) 	52
圖3.43指數漸變輪廓改以6段的三次仿樣曲線來設計之示意圖	55
圖3.44第一次迭代後的反射損耗圖	59
圖3.45第二次迭代後的反射損耗圖	59
圖3.46第三次迭代後的反射損耗圖	60
圖3.47第四次迭代後的反射損耗圖	60
圖3.48第五次迭代後的反射損耗圖	61
圖3.49五次迭代實驗之反射損耗變化圖	61
圖3.50第一次迭代後的反射損耗圖	64
圖3.51第二次迭代後的反射損耗圖	64
圖3.52第三次迭代後的反射損耗圖	65
圖3.53第四次迭代後的反射損耗圖	65
圖3.54第五次迭代後的反射損耗圖	66
圖3.55五次迭代實驗之反射損耗變化圖	66
圖3.56第一次迭代後的反射損耗圖	69
圖3.57第二次迭代後的反射損耗圖	69
圖3.58第三次迭代後的反射損耗圖	70
圖3.59第四次迭代後的反射損耗圖	70
圖3.60第五次迭代後的反射損耗圖	71
圖3.61五次迭代實驗之反射損耗變化圖	71
圖3.62參數C變化量	73
圖3.63參數E變化量	73
圖3.64參數G變化量	74
圖3.65參數L變化量	74
圖3.66參數M變化量	75
圖3.67參數MCL變化量	75
圖3.68參數N變化量	76
圖3.69反射損耗比較圖	78
圖3.70優化後天線結構示意圖(a)(b)	79
圖3.71優化後天線結構實體圖(a)(b)	80
圖3.72優化後的結構之模擬與測量反射損耗圖
		(a) 模擬曲線未經修正 (b) 模擬曲線經修正	81
圖3.73天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(0.3GHz) 	83
圖3.74天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(0.5GHz) 	83
圖3.75天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(0.7GHz) 	84
圖3.76天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(0.9GHz) 	84
圖3.77天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(1.1GHz) 	85
圖3.78天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(1.5GHz) 	85
圖3.79天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(1.9GHz) 	86
圖3.80天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(2.3GHz) 	86
圖3.81天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(2.7GHz) 	87
圖3.82天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(3GHz) 	87
圖3.83天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(0.3GHz) 	88
圖3.84天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(0.5GHz) 	88
圖3.85天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(0.7GHz) 	89
圖3.86天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(0.9GHz) 	89
圖3.87天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(1.1GHz) 	90
圖3.88天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(1.5GHz) 	90
圖3.89天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(1.9GHz) 	91
圖3.90天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(2.3GHz) 	91
圖3.91天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(2.7GHz) 	92
圖3.92天線E-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(3GHz) 	92
圖3.93 天線3D輻射場型模擬結果(0.3GHz) 	93
圖3.94 天線3D輻射場型模擬結果(0.5GHz) 	93
圖3.95 天線3D輻射場型模擬結果(0.7GHz) 	94
圖3.96 天線3D輻射場型模擬結果(0.9GHz) 	94
圖3.97 天線3D輻射場型模擬結果(1.1GHz) 	95
圖3.98 天線3D輻射場型模擬結果(1.5GHz) 	95
圖3.99 天線3D輻射場型模擬結果(1.9GHz) 	96
圖3.100 天線3D輻射場型模擬結果(2.3GHz) 	96
圖3.101天線3D輻射場型模擬結果(2.7GHz) 	97
圖3.102天線3D輻射場型模擬結果(3GHz) 	97
圖3.103漸變槽孔天線之輻射效率模擬結果	98
圖3.104漸變槽孔天線之增益模擬結果	98
圖3.105兩種漸變槽孔天線之測量反射損耗比較圖 	99
圖3.106低頻驗證比較圖	100
圖3.107傳統韋瓦第天線之測量反射損耗圖	102
圖3.108仿樣曲線漸變槽孔天線之測量反射損耗圖	102
圖3.109漸變槽孔天線之測量與模擬反射損耗比較圖	103
圖3.110漸變槽孔天線模擬之反射損耗比較圖	103
圖3.111天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(4GHz)—傳統韋		瓦第天線	104
圖3.112天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(5GHz) —傳統		韋瓦第天線	104
圖3.113天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(6GHz) —傳統		韋瓦第天線	105
圖3.114天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(7GHz) —傳統		韋瓦第天線	105
圖3.115天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(8GHz) —傳統		韋瓦第天線	106
圖3.116天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(4GHz) —傳統		韋瓦第天線	106
圖3.117天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(5GHz) —傳統		韋瓦第天線	107
圖3.118天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(6GHz) —傳統		韋瓦第天線	107
圖3.119天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(7GHz) —傳統		韋瓦第天線	108
圖3.120天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(8GHz) —傳統		韋瓦第天線	108
圖3.121天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(4GHz) —仿樣		曲線漸變天線	109
圖3.122天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(5GHz) —仿樣		曲線漸變天線	109
圖3.123天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(6GHz) —仿樣		曲線漸變天線	110
圖3.124天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(7GHz) —仿樣		曲線漸變天線	110
圖3.125天線H-plane(X-Z平面)的輻射場型模擬結果(8GHz) —仿樣		曲線漸變天線	111
圖3.126天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(4GHz) —仿樣		曲線漸變天線	111
圖3.127天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(5GHz) —仿樣		曲線漸變天線	112
圖3.128天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(6GHz) —仿樣		曲線漸變天線	112
圖3.129天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(7GHz) —仿樣		曲線漸變天線	113
圖3.130天線H-plane(X-Y平面)的輻射場型模擬結果(8GHz) —仿樣		曲線漸變天線	113


 
表目錄
表2.1 直交表OA(27,13,3,2) 	19
表3.1直交表OA (27,13,3,2) 	27
表3.2優化後的結構參數尺寸	39
表3.3第二階段優化後的結構參數尺寸	72
表3.4敏感度分析後的結構測試參數	76
表3.5優化後的結構參數尺寸	82

參考文獻
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