天線工程期中報告 論文研討: Li-Hua Chou, Chia-Hao Ku “Planar Coupled-Fed Monopole Antenna for Nine-Band LTE/WWAN/GPS Mobile Handset Application,” 2015 Fifth International Conference on Communication Systems and Network Technologies 報告人: 碩研電子一甲 MA430104 陳乃源 Southern Taiwan University of Science and Technology

Outline 1.摘要 2.天線架構 3.結果與討論

摘要 運用平面九頻LTE/WWAN/GPS耦合式饋入單極天線在行動手持裝置上 平面九頻LTE/WWAN/GPS耦合式饋入單極天線設計 SAR值模擬分析 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線設計 1.厚度 0.8 mm 的玻璃纖維基板上(FR4)，其基板之介電常數為 εr = 4.4，損耗正切(loss tangent)為 0.02 S/m 2.本天線整體大小為 15 × 60 ×0.8 mm3， 系統接地面積大小為 97 × 60 mm2 3. 50 歐姆微帶線饋入 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線設計 (b) (a) 主天線（REF1）具有偏移的T形路徑。在 REF1 的情況下，只有在 2920MHz 的中心頻率，符合的零阻抗的匹配條件，如圖(a)和(b)中產生一個單一的諧振模式。 REF2 是由加入耦合饋入路徑的 REF1 形成的。需要注意的是另外兩個諧振模態覆蓋低頻 (898-1196MHz) 和上頻 (1840-2534MHz) 。 頻寬所產生 REF2 不能完全覆蓋從 700-960MHz 和 1710-2690MHz。在REF2的尺寸變成了該天線的情況下。可適當調整天線的阻抗以導致兩個頻寬覆蓋整個 LTE，WWAN和GPS分別從 684-1186MHz 和 1440-2772MHz 頻段。 參考文獻 Mutiband Spiral Antenna With High Gain By Conical Wall

天線設計 採用的 HFSS 和 SEMCAD 來模擬天線配置，並分析其表面電流和特定吸收率 (SAR) 的結果。優化設計參數，並且在 Table I 中列出。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線設計 在參數 L2 顯示 varing ，僅低頻受到影響而上頻則保持一樣。這是因為在高頻的諧振模態主要由耦合饋入路徑產生的。因此，通過調整參數 L2 等於13.5毫米，足夠頻寬的低頻諧振模態可以實現所提出的天線。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線設計 改變 W6 寬度的工作頻率，正如上圖所見。 顯然效果同時發生在兩個低頻和GPS頻帶。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線設計 L1兩種模式的適當值（3毫米），顯然，中心頻率改變向低頻段和共振變得更糟的兩種模式中，如上圖所示。 此外，特別注意的是，中央帶向低頻諧振頻率與 L1 轉移增加， 顯然效果同時發生在兩個低頻和GPS頻帶。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線設計 L1兩種模式的適當值（3毫米），顯然，中心頻率改變向低頻段和共振變得更糟的兩種模式中，如上圖所示。 此外，特別注意的是，中央帶向低頻諧振頻率與 L1 轉移增加， 顯然效果同時發生在兩個低頻和GPS頻帶。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線實作 可以觀察到上圖的模擬和測量結果，在較低頻帶具有良好的一致性。對於上頻帶，所述的模擬和測量之間的小差異可能主要是由製造天線原型的誤差。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線實作 在750，950，1800和2500MHz的頻率為所提出的天線中三個典型切斷面所測量的輻射模式。可以看出，對於兩個750兆赫和950兆赫，比較好的全向圖案在XY平面，近雙向圖案可以在XZ平面和YZ平面中獲得。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

天線實作 對於低頻帶，增益變化從 1.92 到 3.51 dBi 和天線效率大約為58至91％，如圖 (a)。 結果在上頻帶中如圖 (b)，其中的範圍 3.22 - 4.46 dBi 的增益和效率的變化，從55％至84％，形成實驗結果。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

SAR 模擬 天線位於模擬軟體擺設於模擬人頭的位置，手機天線擺設位置以手 機中心出音孔位置與使用者的左耳呈現 60 度的斜角 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

SAR 模擬 如上表所示，所有SAR值從0.29變化到1.29在整個操作頻率是大大的滿足1.6W / kg的限制。基於以上提到的，所提出的天線是現代手機很好的候選人。 參考文獻 A simple circularly polarized loop tag antenna for increased reading distance

結論 此天線是簡單且具有緊湊的尺寸，通過適當的設計偏移T形路徑和耦合輻射結構，天線可以提供三個諧振模式，以達到良好的九頻段特徵，分析和討論設計參數來調整天線的性能。　　　　由於良好覆蓋和穩定的增益變化，使此天線成為LTE/WWAN/GPS的一個解決方案。

心得 在看完這份論文之後，我覺得設計天線真是一門深奧的學問，雖然大部分我都不知道在寫什麼，這份報告也是google翻譯出來的，所以要讀懂一項專門，必須先從基礎打起，基礎不好什麼都學不好。

參考文獻 [1] F. H. Chu and K. L. Wong, “Planar printed strip monopole with a closely-coupled parasitic shorted strip for eight-band LTE/GSM/UMTS mobile phone,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 58, no. 10, pp. 3426-3431, Oct. 2010. [2] C. T. Lee and K. L. Wong, “Planar monopole with a coupling feed and an inductive shorting strip for LTE/GSM/UMTS operation in the mobile phone,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 58, no. 7, pp. 2479-2483, Jul. 2010. [3] S. C. Chen and K. L. Wong, “Wideband monopole antenna coupled with a chip-inductor-loaded shorted strip for LTE/WWAN mobile handset,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 53, no. 6, pp. 1293-1298,Jun. 2011. [4] K. L. Wong and C. T. Lee, “Wideband surface-mount chip antenna for eight-band LTE/WWAN slim mobile phone application,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 52, no. 11, pp. 2554-2560, Nov. 2010. [5] C. W. Chiu and C. H. Chang, and Y. J. Chi, “A meandered loop antenna for LTE/WiMAX operations in a smart phone,” Progress In Electromagnetics Research C, vol. 16, 147-160, 2010. [6] S. C. Chen and K. L. Wong, “Small-size 11-band LTE/WWAN/WLAN internal mobile phone antenna,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 52, no. 11, pp. 2603-2608, Nov. 2010. 參考文獻 Mutiband Spiral Antenna With High Gain By Conical Wall

參考文獻 [7] K. L. Wong, M. F. Tu, C. Y. Wu, and W. Y. Li, “On-board 7-band WWAN/LTE antenna with small size and compact integration with nearby ground plane in the mobile phone,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 52, no. 12, pp. 2846-2853, Dec. 2010. [8] S. Risco, J. Anguera, A. Andújar, A. Pérez, and C. Puente, “Coupled monopole antenna design for multiband handset devices”, Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 52, no. 10, pp. 359-364, Feb. 2010. [9] Ansoft Corporation HFSS [Online]. Available: http://www.ansoft.com [10] SEMCAD, Schmid & Partner Engineering AG (SPEAG) [Online]. Available: http://www. semcad.com [11] J. Anguera, C. Puente, C. Borja, G. Font, and J. Soler “A systematic method to design single-patch broadband microstrip patch antennas”, Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 31, no. 3, pp.185-188, Nov. 2001. [12] C.H. Li, E. Ofli, N. Chavannes, and N. Kuster, “Effects of hand phantom on mobile phone antenna performance,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, pp. 2763-2770, 2009. 參考文獻 Mutiband Spiral Antenna With High Gain By Conical Wall

參考文獻 [13] M. R. Hsu and K. L. Wong, “Seven-band folded-loop chip antenna for WWAN/WLAN/WiMAX operation in the mobile phone,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 51, pp. 543-549, 2009. [14] C. T. Lee and K. L. Wong, “Internal WWAN clamshell mobile phone antenna using a current trap for reduced groundplane effects,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, pp. 3303-3308, 2009. [15] American National Standards Institute (ANSI), Safety levels with respect to human exposure to radio-frequency electromagnetic field, 3 kHz to 300 GHz, ANSI/IEEE standard C95.1, April 1999. 參考文獻 Mutiband Spiral Antenna With High Gain By Conical Wall