簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 李仁翔
Jen-hsiang Li
論文名稱: 多頻帶微型晶片天線之設計
Design of Miniaturized Multi-Band Chip Antenna
指導教授: 楊成發
Chang-Fa Yang
口試委員: 馬自莊
Tzyh-ghuang Ma
廖文照
Wen-jiao Liao
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 88
中文關鍵詞: 微型晶片天線天線設計多頻帶微型晶片天線
外文關鍵詞: Miniaturize chip antennas, Antenna design, Miniaturized multi-band chip antennas
相關次數: 點閱:350下載:6
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 摘 要
    本論文應用HFSS電磁模擬軟體來進行微型晶片天線之設計與相關模擬分析,其中晶片天線是採用嵌入式射出成型技術,將天線導體線路製作在構裝體上,並模擬以嵌入射出成型方式使用介電複合材封裝此構裝體,來製造晶片天線。此套天線製程與一般常見的低溫共燒陶瓷晶片天線製程相比,乃具有技術門檻較低、製作成本較少、天線設計自由度佳、良率高等優點,非常適合應用於製造晶片天線。本研究依照此天線製程要求設計了多頻帶微型晶片天線,其中包含GSM、PCS、DCS、3G、HSDPA等頻段,其大小為22×21.6×0.8mm3,並且製作了晶片天線導體線路構裝體,並測量此微型晶片天線的反射損失與遠場輻射場型,而所得測量結果與HFSS程式模擬結果相當吻合,驗證了晶片天線設計分析模型的正確性,且由天線輻射場型可以看出所製作之晶片天線的輻射效率甚佳。
    此外,本研究亦將所設計之微型晶片天線應用於無線網路卡產品上,來分析與探討微型晶片天線在實際應用於產品時的使用情形,同時也針對晶片天線的外部封裝材料介電係數、封裝材料厚度、不同淨空區域大小與產品封裝外殼等變數進行詳細的模擬與實測,期能對晶片天線特性有更完整的瞭解與掌握。


    Abstract
    This thesis apply HFSS to design and analyze miniaturize chip antennas. Simulate an Insert Molding Technology is employed to manufacture the chip antennas, where the radiating structure of the antenna is fabricated on a substrate and composite dielectric material is attached by applying the Insert Molding Technology to form the chip antenna. Compared with a more popular Low Temperature Co-firing Ceramic Technology, our approach has the advantages of smaller technology barrier, lower cost, better design flexibility and higher production yield, very suitable for manufacturing the chip antennas. In this study, The low band include GSM band and high band include DCS,PCS,3G with HSDPA for miniaturize chip antenna with a volume of 22×21.6×0.8mm3 has been designed and fabricated. Then, return loss and far-field radiation patterns of the chip antenna have been measured. Good agreements between measurements and HFSS simulations are obtained, which verify the program simulations. Also, the antenna radiation patterns indicate that the efficiency of the chip antenna is very good.
    Furthermore, the tiny chip antennas have been applied to WLAN cards to analyze and evaluate how they work in practice. Also, simulations and measurements have been performed to study the effects due to the dielectric constant and the thickness of the molding material, and required empty area on the cards. Thus, the properties of the chip antennas may be understood and handled more comprehensively.

    目 錄 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究內容 2 1.3 章節概述 2 第二章 天線基本理論 3 2.1 前言 3 2.2 天線基本理論 3 2.2.1 天線輻射原理 3 2.2.2 天線重要參數 4 2.2.3 偶極天線 12 2.2.4 單極天線 13 2.2.5 晶片天線 14 第三章 晶片天線元件製程 15 3.1 前言 15 3.2 低溫共燒陶瓷製程簡介 16 3.3 本研究天線製作程序 18 3.3.1 天線生產製造流程 18 3.3.2 電路板雕刻機與電鍍設備 21 3.3.3 印刷電路板蝕刻程序 23 3.3.4 射出成型與嵌入射出成型 25 3.3.5 天線外部構裝材料選用 27 3.4 天線製程比較 28 第四章 多頻帶微型晶片天線之設計與實測 30 4.1 前言 30 4.2 微型晶片天線之設計 31 4.3 多頻帶微型晶片天線之設計 33 4.4 多頻帶微型晶片天線封裝材料厚度之影響 40 4.5 多頻帶微型晶片天線之特性分析 44 第五章 無線網路卡之多頻帶微型晶片天線分析 49 5.1 前言 49 5.2 無線網路卡之上下層金屬面之探討 49 5.3 淨空區域之探討 51 5.4 產品封裝外殼之影響 57 5.5 遠場輻射場型測量 60 第六章 結論 75 6.1 總結 75 6.2 具體成果 75 6.3 未來研究與發展方向 76 參考文獻 77

    參考文獻

    [1] K. Fujimoto and J. R. James, Mobile Antenna Systems Handbook, Artech House, 1994.
    [2] D. Viratelle and R. J. Langley, “Dual-band printed antenna for mobile telephone applications,” IEE Proc.-Microw Antennas and Propagation, vol. 147, no. 5, pp. 381-384, October 2000
    [3] Simon R. Saunders, Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems, Wiley, 1999.
    [4] John D. Kraus, Ronald J. Marhefka, Antennas For All Application, 3rd ed., Mc Graw Hill, 2002.
    [5] Robert S. Elliott, Antennas Theory and Design, Wiley, 2003.
    [6] Warren L. Stutzman, Gary A. Thiele, Antenna theory and design, 2nd ed., Wiley, 1998.
    [7] David M. Pozar, Microwave Engineering, Wiley, 1998.
    [8] Nannapaneni Narayana Rao, Elements of Engineering Electromagnetics, Hall, 2000.
    [9] http://cdnet.stpi.org.tw/techroom/market/eetelecomm/eetelecomm113.htm
    [10] 林岡毅,「小型化天線的分析與模擬」,國立中山大學 電機工程學系 碩士論文,中華民國九十一年六月。
    [11] Y. Dakeya, T. Suesada, Asakura, and H. Mandai, “Chip multilayer antenna for 2.45GHz-band application using LTCC technology,” IEEE MTT-S Digest, vol. 3, pp. 1693-1696, June (2000).
    [12] D. Morrison, “Low-temperature co-fired ceramics fuel growth of high-frequency designs,” Electronic Design, vol.48, pp.95~101, Oct (2000).
    [13] 楊立群,「低溫共燒陶瓷嵌入式電感與電容元件之設計與模型化」,國立中山大學 電機工程學系 碩士論文,中華民國九十一年六月。
    [14] 鄭美蘭,「以低溫共燒陶瓷技術製作電感/電容元件與濾波器」,國立中正大學 通訊工程研究所 碩士論文,中華民國九十二年七月。
    [15] 環隆電氣股份有限公司, http://www.usi.com.tw/
    [16] 陳家宏,「改變低溫共燒陶瓷介電常數微調晶片天線中心頻率」,國立台灣科技大學 機械工程學系 碩士論文,中華民國九十四年七月。
    [17] CircuitCAM 5.0, User’s manual, LPKF Corp., Germany.
    [18] BoardMaster 5.0, User’s manual, LPKF Corp., Germany.
    [19] http://phys.thu.edu.tw/~mengwen/note/exp01.pdf
    [20] http://designer.mech.yzu.edu.tw/article/articles/technical/(2001-04-27)%20%A6p%A6%F3%BBs%A7@%B9q%B8%F4%AAO.htm
    [21] 詮欣股份有限公司, http://www.coxoc.com.tw/
    [22] 林俊宏,「無線通訊2.4G ISM頻段微小型天線之設計與製造」,國立台灣科技大學 機械工程學系 碩士論文,中華民國九十三年六月。
    [23] S. H. Sim, C. Y. Kang, S. J. Yoon, Y. J. Yoon and H. J. Kim, “Broadband multilayer ceramic chip antenna for handsets”, IEE Electronics Letters, Volume: 38 Issue: 5, 28 Feb. 2002.
    [24] 張立昇,「無線通訊微型晶片天線設計」,國立台灣科技大學 電機工程學系 碩士論文,中華民國九十四年七月。
    [25] 方智逸,「晶片天線之設計」,國立台灣科技大學 電機工程學系 碩士論文,中華民國九十三年七月。
    [26] D. Viratelle and R. J. Langley, “Dual-band printed antenna for mobile telephone applications,” IEE Proc.-Microw Antennas and Propagation, vol. 147, no. 5, pp. 381-384, October 2000
    [27] A. K. P. Ng, J. Lau, and R. D. Murch, “2.4 GHz ISM band antenna for PC cards,” IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 3, pp. 2066-2069, July 1999.
    [28] J. Lee, C. Jeon, and B. Lee, “Design of Ceramic Chip Antenna for Bluetooth Applications Using Meander Lines,” IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4, no. 15, pp. 68-71, June 2002.
    [29] R. Waterhouse, “Small microstrip patch antenna,” Electron. Lett. , vol. 31, pp. 604-605, April 13, 1995.

    QR CODE