毫米波圓極化串聯式天線陣列：利用地面孔徑耦合以優化軸比頻?之設計

本計畫將設計操作頻率26.5～29.5 GHz(10.7%)，由5個孔徑耦合圓極化貼片天線所組成之串聯式天線陣列，如圖2-1-1(a)所示。此頻率範圍包含了美國(27.5～28.35GHz)及韓國(26.5～29.5GHz)所規劃的5G頻段之一。其它規格為3dB軸比(axial ratio)頻寬>13%，右手圓極化陣列增益>11 dBic，極化差>25dB，前後比>15dB。 此設計特別之處為與一般圓極化天線的響應特性相反，軸比頻寬比阻抗頻寬寬上非常多，使得在整個頻段內只要匹配調好都能為圓極化天線，相較於其它較窄頻的軸比頻寬，僅有在特定頻段才能為圓極化天線。而利用孔徑耦合的方式將傳輸線放置在基本接地面下方，降低其對輻射場型的破壞性影響。 多數孔徑耦合圓極化天線多使用圓形或是方形截角貼片來做為輻射結構，且孔徑形狀設計多為十字形或L形來產生兩個正交模態。本設計除了使用面積較小的矩形貼片外，且孔徑也會參與輻射，而孔徑形狀經過特別設計後不同於一般的十字或是L形孔徑，除了能與矩形貼片產生圓極化外，對於背向輻射的量也能有明顯變小，尤其為在天線正下方的方向。 除了全波模擬外，也將借用國家晶片系統設計中心之高頻量測系統的向量網路分析儀來量測S參數，並利用輻射場型量測系統，測量出左手與右手圓極化輻射場型、增益值以及軸比值，藉由以上量測來驗證本計畫設計結果。