| 姓名 |
周東生(Tung-Sheng Chou)
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畢業系所 |
通訊工程學系在職專班 |
| 論文名稱 |
適用於802.11n無線接取器天線改良
(Antennas Design For 802.11n WLAN AP)
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| 相關論文 | |
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| 摘要(中) |
本論文研究之目的是在於探討何種天線組合最適用於802.11n無線區域網路接取器，並且依此分析進行天線設計。從一開始對無線區域網路的介紹，接著進行分析本系統的天線需求為何，進而由天線的各種參數特性中，進行設計、改良，再經由電磁模擬軟體的驗證後，進入實做驗證與測試，最後得到一完整天線組合，其各方面的特性皆符合本論文所規劃與設定，並且與習知天線相比，有著大幅的進步，其中天線效率提升了35%以上，水平面平均增益值更大幅提升超過了4dB，達到水平面平均增益值高於0dBi，同時此天線組合還在空間、極化與場形達到了良好的分集，成為適用於802.11n無線區域網路接取器天線組合成效卓著之改良。 |
| 摘要(英) |
Purpose that thesis study this is it discuss which kind of antenna is it apply to 802.11n WLAN AP most to make up to lie in, and design the antenna in analysis according to this. Introduction of WLAN, is it analyses why it will be antenna demand of system this to go on then from the beginning, and then design, improve from various kinds of parameter characteristics of the antenna, and then after the verification of the electromagnetic simulation software, entering and proving and testing in fact, get an intact antenna of associations finally, its characteristics of various fields all accord with this thesis to plan and set up, and compared with known antenna, there is progress by a wide margin, among them the efficiency of the antenna has been improved by more than 35%, the average gain of azimuth plane has improved and exceeded 4dB by a wide margin even more, the average gain of azimuth plane is higher than 0dBi, at the same time this antenna was made up great diversity also on the space, polarization and radiation patterns, really become suitable for 802.11n WLAN AP. |
| 關鍵字(中) |
★ 天線設計 |
關鍵字(英) |
★ antenna design |
| 論文目次 |
目 錄
頁次
中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
誌謝……………………………………………………………………Ⅲ
目錄……………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄…………………………………………………………………Ⅶ
表目錄………………………………………………………………ⅩⅠ
1 序論…………………………………………………………1
1.1 前言…………………………………………………………1
1.2 研究動機……………………………………………………1
1.3 無線網路的演進……………………………………………2
1.4 天線設計的演進……………………………………………4
1.5 天線設計的難度……………………………………………6
1.6 本篇論文研究目標…………………………………………7
2 802.11n無線區域網路接取器………………………………9
2.1 前言…………………………………………………………9
2.2 802.11n無線區域網路接取器簡介………………………9
2.2.1 802.11n無線區域網路接取器架構………………………9
2.2.2 802.11n無線區域網路接取器的操作頻段與發射功率…11
2.2.3 802.11n無線區域網路接取器的現況……………………11
2.3 802.11n系統需求…………………………………………12
2.4 本章總結…………………………………………………13
3 802.11n無線區域網路接取器天線設計…………………14
3.1 前言…………………………………………………………14
3.2 天線基本參數………………………………………………14
3.2.1 輻射………………………………………………………14
3.2.2 分集………………………………………………………15
3.2.3 場形………………………………………………………16
3.2.4 增益………………………………………………………17
3.2.5 回返損益與電壓駐波比…………………………………18
3.2.6 輻射效率…………………………………………………18
3.2.7 隔離度……………………………………………………19
3.3 802.11n無線區域網路接取器天線設計………………20
3.3.1 802.11n無線區域網路接取器的天線需求規格…………20
3.3.2 傳統隱藏式天線設計……………………………………21
3.3.3 選用材料…………………………………………………24
3.3.4 高度對全向性天線場形的影響…………………………25
3.3.5 饋入長度對全向性天線極化的影響……………………28
3.3.6 全向性天線最佳化………………………………………31
3.3.7 分集天線設計……………………………………………35
3.4 本章總結………………………………………………38
4 模擬及測試結果與數據分析………………………………39
4.1 前言………………………………………………………39
4.2 天線模擬方法與軟體簡介………………………………39
4.3 天線模擬環境設定………………………………………40
4.4 天線基本參數模擬結果…………………………………41
4.5 隔離度模擬結果…………………………………………47
4.6 三維場形模擬結果………………………………………49
4.7 水平面場形模擬結果……………………………………51
4.8 天線隔離度量測結果……………………………………53
4.9 天線量測設備儀器與量測方法簡介……………………56
4.10 天線量測擺放位置與座標軸定義………………………57
4.11 三維場形量測結果………………………………………58
4.12 平面輻射場形圖…………………………………………65
4.13 數據整理…………………………………………………67
4.14 數據分析…………………………………………………68
4.15 本章總結…………………………………………………69
5 結論與未來研究方向……………………………………70
參考文獻……………………………………………………………71
圖 目 錄
圖1.1 常見外露式天線…………………………………………………7
圖1.2 常見隱藏式天線…………………………………………………7
圖2.1 MIMO系統示意圖…………………………………………………9
圖2.2 MIMO系統頻譜特性與復調處理方法…………………………10
圖3.1 天線輻射示意…………………………………………………14
圖3.2 傳統隱藏式倒F天線……………………………………………21
圖3.3 傳統隱藏式倒F天線回返損益…………………………………22
圖3.4 傳統隱藏式倒F天線電壓駐波比………………………………22
圖3.5 傳統隱藏式倒F天線輻射阻抗…………………………………23
圖3.6 不同高度倒F天線………………………………………………25
圖3.7 天線高度6mm水平面場形………………………………………26
圖3.8 天線高度10mm水平面場形……………………………………26
圖3.9 天線高度12mm水平面場形……………………………………27
圖3.10 天線高度18mm水平面場形…………………………………27
圖3.11 不同饋入長度倒F天線………………………………………28
圖3.12 天線饋入長度4mm水平面場形垂直分量……………………29
圖3.13 天線饋入長度6mm水平面場形垂直分量……………………30
圖3.14 天線饋入長度8mm水平面場形垂直分量……………………30
圖3.15 天線饋入長度10mm水平面場形垂直分量……………………31
圖3.16 全向性倒F型天線……………………………………………32
圖3.16 全向性倒F型天線回返損益…………………………………33
圖3.17 全向性倒F型天線電壓駐波比…………………………33
圖3.18 全向性倒F型天線史密斯圖………………………………34
圖3.19 分集天線………………………………………………………35
圖3.20 分集天線回返損益……………………………………………36
圖3.21 分集天線電壓駐波比比………………………………………37
圖3.22 分集天線史密斯圖……………………………………………37
圖4.1 天線模擬模型（1）……………………………………………40
圖4.2 天線模擬模型（2）……………………………………………41
圖4.3 回返損益模擬結果（全向性天線一）………………………42
圖4.4 回返損益模擬結果（全向性天線二）…………………42
圖4.5 回返損益模擬結果（分集天線）………………………43
圖4.6 電壓駐波比模擬結果（全向性天線一）………………43
圖4.7 電壓駐波比模擬結果（全向性天線二）……………………44
圖4.8 電壓駐波比模擬結果（分集天線）………………………44
圖4.9 史密斯圖模擬結果（全向性天線一）………………45
圖4.10 史密斯圖模擬結果（全向性天線二）…………………45
圖4.11 史密斯圖模擬結果（分集天線）…………………………46
圖4.12 隔離度模擬結果（全向性天線一與全向性天線二）……47
圖4.13 隔離度模擬結果（全向性天線一與分集天線）…………48
圖4.14 隔離度模擬結果（全向性天線二與分集天線）……………48
圖4.15 立體輻射場形圖模擬結果（全向性天線一）- 2.45GH……49
圖4.16 立體輻射場形圖模擬結果（全向性天線二）- 2.45GHz…50
圖4.17 立體輻射場形圖模擬結果（分集天線）- 2.45GHz………50
圖4.18 平面輻射場形圖模擬結果X-Y Plane (全向性天線一) …51
圖4.19 平面輻射場形圖模擬結果X-Y Plane (全向性天線二) …52
圖4.20 天線與無線網路接取器內的擺放位置………………………53
圖4.21 隔離度測試結果（全向性天線一與全向性天線二）………53
圖4.22 隔離度測試結果（全向性天線一與分集天線）……………54
圖4.23 隔離度測試結果（全向性天線二與分集天線）…………54
圖4.24 天線量測系統架構……………………………………………56
圖4.25 天線量測擺放位置……………………………………………57
圖4.26 天線量測擺放位置座標定義………………………………57
圖4.27 傳統導F型天線的三維場形圖（2.4GHz）…………………58
圖4.28 傳統導F型天線的三維場形圖（2.45GHz）………………58
圖4.29 傳統導F型天線的三維場形圖（2.5GHz）…………………59
圖4.30 全向性PIFA天線一的三維場形圖（2.4GHz）………………59
圖4.31 全向性PIFA天線一的三維場形圖（2.45GHz）……………60
圖4.32 全向性PIFA天線一的三維場形圖（2.5GHz）………………60
圖4.33 全向性PIFA天線二的三維場形圖（2.4GHz）………………61
圖4.34 全向性PIFA天線二的三維場形圖（2.45GHz）……………61
圖4.35 全向性PIFA天線二的三維場形圖（2.5GHz）………………62
圖4.36 分集天線的三維場形圖（2.4GHz）…………………………62
圖4.37 分集天線的三維場形圖（2.45GHz）………………………63
圖4.38 分集天線的三維場形圖（2.5GHz）…………………………63
圖4.39 傳統導F型天線的水平面場形圖……………………………65
圖4.40 全向性天線一的水平面場形圖………………………………65
圖4.41 全向性天線二的水平面場形圖………………………………66
表 目 錄
表1.1 無線區域網路標準……………………………………………4
表1.2 無線區域網路天線比較…………………………………………6
表2.1 802.11n頻道頻寬與發射功率……………………………11
表3.1 分集技術分析整理…………………………………………16
表3.2 全向性天線需求規格…………………………………………20
表3.3 分集天線需求規格………………………………………21
表3.4 傳統隱藏式倒F天線基本參數量測結果………………………23
表3.5 天線材料比較表………………………………………………24
表3.6 全向性倒F天線基本參數量測結果……………………34
表3.7 分集天線基本參數量測結果…………………………………38
表4.1 天線基本參數模擬結果整理（全向性天線一）……………46
表4.2 天線基本參數模擬結果整理（全向性天線二）……………46
表4.3 天線基本參數模擬結果整理（分集天線）…………………47
表4.4 天線隔離度模擬結果…………………………………………49
表4.5 最大增益值模擬結果整理……………………………………51
表4.6 水平面平均增益值模擬結果…………………………………52
表4.7 天線隔離度測試結果…………………………………………55
表4.8 座標軸定義……………………………………………………57
表4.9 最大增益值量測結果整理……………………………………64
表4.10 水平面平均增益值量測結果…………………………………66
表4.11 傳統倒F型天線基本參數整理……………………………67
表4.12 全向性天線一基本參數整理……………………………67
表4.13 全向性天線二基本參數整理…………………………67
表4.14 分集天線基本參數整理………………………………………67
表4.15 最大增益值與輻射效率整理…………………………………68
表4.16 平均增益值整理………………………………………………68 |
| 參考文獻 |
參考文獻
[1] Thomas A. Milligan “Modern Antenna Design” 2nd edition
[2] 白光弘“天線原理及應用”
[3] David M. Pozar “Microwave Engineering” 3rd edition
[4] Peter A. Rizzi “Microwave Engineering Passive Circuit”
[5] 袁杰“高頻通信電路設計”
[6] Hans Schantz “The Art and Science of Ultrawideband Antenna”
[7] Warren L. Stutzman & Gary A. Thiele “Antenna Theory and Design” 2nd edition
[8] Kin-Lu Wong “Planar Antennas for Wireless Communication”
[9] Kin-Lu Wong “Compact and Broadband Microstrip Antennas” |
| 指導教授 |
蔡木金(Mu-Jin Cai)
|
審核日期 |
2008-7-16 |
| 推文 |
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