本論文中提出兩項創新的天線設計，除了可滿足無線廣域網路的多頻操作頻帶，也非常適合內藏於筆記型電腦中。第一項為五頻印刷式單極槽孔天線設計，可達成GSM850/900/1800/1900/UMTS系統的五頻操作；而第二項是五頻印刷式雙環圈天線設計，除了可涵蓋GSM850/900/1800/1900/UMTS系統的五頻操作之外，更能進一步縮小天線尺寸。同時我們也探討環境與使用者手部對於內藏式筆記型電腦天線效能的影響。以第一項天線設計為範例，從實驗結果可以發現，筆記型電腦的內部環境對於天線的影響主要在於阻抗匹配方面，並且可藉由微調天線的尺寸參數來加以改善。另外，在使用觸控式面板時，由於手是損耗性的材料，所以當手部靠近天線時，會對天線的輻射效率有一定的影響。

Two novel internal WWAN antennas having multi-band operation capability and suitable to be embedded in the laptop computers are proposed. The first antenna is a penta-band printed monopole slot antenna, which can cover GSM850/900/1800/1900/UMTS operation. The second antenna is a penta-band printed dual-loop antenna. The antenna can cover GSM850/900/1800/1900/UMTS operation and occupies a small size. The effects of the environment and the user’s hand on the internal laptop computer antenna are also studied. Take the first antenna as an example; the obtained results show that the effects of the internal environment of the laptop computer are mostly on the antenna’s impedance matching, which however can be improved by adjusting the parameters of the antenna. On the other hand, since the user’s hands are lossy materials, a decrease in the antenna’s radiation efficiency is observed when the user’s hand is in the vicinity of the internal antenna.

文字目錄

文字目錄 i
圖形目錄 iii
表格目錄 v

第一章 序論 (Introduction) 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻導覽 3
1.3 論文提要 4

第二章 五頻印刷式單極槽孔天線設計 (Penta-Band Printed Monopole Slot Antenna) 6
2.1 天線設計與原理 6
2.2 實驗結果與分析 8
2.3 心得與討論 22

第三章 五頻印刷式雙環圈天線設計 (Penta-Band Printed Dual-Loop Antenna) 23
3.1 天線設計與原理 23
3.2 實驗結果與分析 25
3.3 心得與討論 33

第四章 環境對筆記型電腦內藏式天線的影響與分析 (Effects of Environment on the Internal Laptop Computer Antenna) 34
4.1 天線擺放位置的影響 35
4.2 屏蔽金屬片對天線的影響 37
4.3 下板接地面與開啟角度對天線的影響 38
4.4 使用者手部對於天線的影響與分析 41
4.5 心得與討論 44

第五章 結論 (Conclusions) 46

參考文獻 (References) 48

論文著作表 (Publication List) 51
圖形目錄

圖2.1 五頻印刷式單極槽孔天線：(a)天線結構圖；(b)詳細尺寸圖。 7
圖2.2 本項天線設計量測與模擬之返回損失圖。 9
圖2.3 本項天線設計之(a)電流分布圖以及(b)槽孔內部之電場分布圖。 10
圖2.4 比較只有第一單極槽孔存在時、第一及第二單極槽孔存在時與三個單極槽孔同時存在之返回損失圖(模擬值)。 11
圖2.5 變化第一單極槽孔平均長度S1之返回損失圖(模擬值)。 12
圖2.6 變化第二單極槽孔平均長度S2之返回損失圖(模擬值)。 12
圖2.7 變化第三單極槽孔平均長度S3之返回損失圖(模擬值)。 13
圖2.8 比較參考天線一、參考天線二與本項天線設計之(a)返回損失比較圖(模擬值)；(b)史密斯圖(模擬值) 14
圖2.9 變化步階式微帶線橫向線段d之(a)返回損失圖(模擬值)； (b)史密斯圖(模擬值)。 16
圖2.10 考慮圖2.1中的平面結構與具有一次彎折結構之模擬返回損失比較圖。 17
圖2.11 本項天線設計在頻率為859 MHz之遠場輻射場型量測圖。 18
圖2.12 本項天線設計在頻率為925 MHz之遠場輻射場型量測圖。 18
圖2.13 本項天線設計在頻率為1795 MHz之遠場輻射場型量測圖。 19
圖2.14 本項天線設計在頻率為1920 MHz之遠場輻射場型量測圖。 19
圖2.15 本項天線設計在頻率為2045 MHz之遠場輻射場型量測圖。 20
圖2.16 本項天線設計於低頻操作頻帶GSM850/900量測之天線增益與模擬之天線輻射效率。 21
圖2.17 本項天線設計於高頻操作頻帶GSM1800/1900/UMTS量測之天線增益與模擬之天線輻射效率。 21
圖3.1 五頻印刷式耦合天線：(a)天線結構圖；(b)詳細尺寸圖。 24
圖3.2 本項天線設計量測與模擬之返回損失圖。 25
圖3.3 本項天線與參考天線一及參考天線二之(a)返回損失比較圖(模擬值)；(b)輸入阻抗比較圖(模擬值)。 26
圖3.4 變化耦合金屬線段1長度a之返回損失比較圖(模擬值)。 27
圖3.5 變化耦合金屬線段2長度b之返回損失比較圖(模擬值)。 28
圖3.6 變化驅動金屬線段長度c的返回損失比較圖(模擬值)。 29
圖3.7 本項天線設計在頻率為859 MHz之遠場輻射場型量測圖。 29
圖3.8 本項天線設計在頻率為925 MHz之遠場輻射場型量測圖。 30
圖3.9 本項天線設計在頻率為1795 MHz之遠場輻射場型量測圖。 30
圖3.10 本項天線設計在頻率為1920 MHz之遠場輻射場型量測圖。 31
圖3.11 本項天線設計在頻率為2045 MHz之遠場輻射場型量測圖。 31
圖3.12 本項天線設計於低頻操作頻帶GSM850/900量測之天線增益與模擬之天線輻射效率。 32
圖3.13 本項天線設計於高頻操作頻帶GSM1800/1900/UMTS量測之天線增益與模擬之天線輻射效率。 32
圖4.1 天線擺放位置之返回損失比較圖(模擬值)。 35
圖4.2 天線擺放位置之空間電場分布模擬比較圖：(a) d = 40 mm；(b) d =190 mm。 36
圖4.3 加入屏蔽金屬片之返回損失比較圖(模擬值)。 37
圖4.4 改善加入屏蔽金屬片效應之返回損失圖(模擬值)。 38
圖4.5 加入下板接地面之返回損失圖(模擬值)。 39
圖4.6 開啟角度之返回損失圖(模擬值)。 39
圖4.7 手部模型操作在具有觸控式面板筆記型電腦之(a)三維示意圖；(b)側視圖。 42
圖4.8 加入手部效應之返回損失圖(模擬值)。 42

表格目錄

表2.1 本項天線於各個傳送及接收頻帶中心頻率之三維天線平均增益。 21
表3.1 本項天線於各個傳送及接收頻帶中心頻率之三維天線平均增益。 33
表4.1 考量加入下板接地面以及開啟角度之三維遠場場型圖(模擬值)。 40
表4.2 為考慮手部效應的之三維遠場輻射場型比較圖(模擬值)。 43
表4.3 考慮手部影響之輻射效率與天線增益比較表(模擬值)。 44

參 考 文 獻
(References)

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[28] Private communication with Yageo Corporation, http:// www.yageo.com.tw
[29] http://www.semcad.com, SEMCAD, Schmid & Partner Engineering AG (SPEAG).