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天線工程期中報告
論文研討:
Mohamed M. Morsy and Frances J.
Harackiewicz, “A Miniaturized UWB
Antenna for Worldwide Wireless USB”,
國際研討會上天線技術及應用電磁學[ANTEM]
和美國電磁會議[AMEREM] 2011年第14屆
報告人:
碩研電子一甲 MA130223
Southern Taiwan University
詹志揚
Department of Electronic Engineering
摘要


研究方向:
本次研究一個小型化的平面超寬帶（UWB）天線，
針對時域系統的性能進行了分析，小型化該天線的原
型使得它很容易被安裝在PCB上的無線通用串行總線
（WUSB）dongle。
設計方法:
增加長度Lg的帶寬，並測量工作頻帶在7.4-9 GHz
內， 分別測量d為16毫米和32毫米的ΔS21最良好的值
為2.5 dB，而良好的時間延遲Δτ是0.4和0.53奈秒之
間。
2011年第14屆國際研討會上天線技術及應用電磁學[ANTEM]和美國電磁會議
[AMEREM] ， Mohamed M. Morsy and Frances J. Harackiewicz
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天線配置(1)
Fig. 1. Worldwide UWB regulatory.
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如圖1所示，大部分UWB的應用程序都運行在頻段組6
（BG6）測距(範圍)從7.4GHz到9.0GHz的，因為它是唯
一的頻段，符合世界各地的監管要求。
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天線配置(2)
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圖2示出的幾何形狀的天線，其中最佳
的輻射貼片組成的兩個鏡像複製團結
花鍵（-1.8，0，1.5），（-3，-4，1.5
），（3，-7,1.5），（ 1.8，0，1.5）
，（-1.8，0，1.5）和（-1.5，0，1.5）
，（-6，-2，1.5），（-3.85，-4.2），
（-1.5，0，1.5 ）。
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
Fig. 2. Antenna geometry.
兩個樣條線是繞y軸的鏡像複製。
L = 20毫米，W=30毫米，Wf的=3毫米
，Lf的= 9.85毫米中，Lg=9毫米和r（
0.5毫米）是（4，-4,1.5）中心的圓
的半徑。
3
天線配置(3)
Fig. 3. Simulated and measured (S11)
curves of the antenna
using optimal design parameters.

如圖3所示，表現出的測量值
和模擬該天線的反射損失。
( Return Loss ) 圖，以
Return Loss ≦ 10 dB 為阻
抗頻寬標準。
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寬帶寬實現在重疊共振補丁和
在最佳的輻射貼片的通函狹縫
。
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天線配置(4)
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如圖4所示，更改長度Lg將極
大地影響所得到的帶寬。
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增加了長度Lg的帶寬
│S11│≤-10分貝得到， Lg=9
毫米為該天線的最佳匹配。
Fig. 4. Simulated log magnitude of S11
curves for different
values of the dimension Lg.
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天線配置(5-1)
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Fig. 5. Radiation patterns at 7.4 GHz.
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如圖5-7所示，在7.4,8,9
GHz 在E-面和H-面的輻射
圖案的檢查在整個工作頻
帶BG6。
在輻射圖案可以看出，在
7.4,8,9 GHz的H面和繞z軸
對稱幾乎是全向性。
檢查在相同頻率下的E-平
面是對稱的繞y軸。
如圖4-6所示， E-平面是
指令在Ф= 30和150о。
Fig. 6. Radiation patterns at 8 GHz.
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天線配置(5-2)
Fig. 6. Radiation patterns at 8 GHz.
Fig. 7. Radiation patterns at 9 GHz.
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天線系統的測量
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Fig. 8. Measured log magnitude of (S21)
curves of the antenna system at d=16 and
32 mm.

如圖8所示，計算出的測量值
建議天線的工作頻率範圍在79 GHz的耦合水平。
根據遠場區的理論，分離的發
送和接收天線的距離大於
2D2/λ ， （d）的距離被選
擇為16毫米和32毫米。
在d=16毫米，測得的耦合電平
的幅度是變化的約2.5分貝內
。
在指定工作頻段中（ΔS21）
近2.5分貝。
d=32毫米，ΔS21=2.8 dB。
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公式探討
〔1〕
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Pr和Pt分別為輻射功率的接收和發送天線。
Gr和Gt分別為模擬增益的接收和發送天線。
d是發送和接收天線之間的距離。
對於d=16厘米和32厘米的計算，得出的最大ΔS21是
約11分貝。
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天線系統的測量
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如圖9所示，所測量的時間
延遲為d=16毫米和32毫米
，以上的工作頻帶在7.4-9
GHz內。

對於d=16毫米和32毫米，
最大延遲時間變化Δτ是
0.4 ns和0.53 ns的分別。
Fig. 9. Measured Time delay curves of the
antenna system at d=16 and 32 mm.
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結論
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該天線的工作頻帶（BG6），如幾乎全向的H-面模式，寬的
帶寬和小型化的尺寸表現出良好的UWB特性。
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傳遞函數測量顯示出良好的ΔS21= 2.5 dB，而良好的時間
延遲Δτ是0.4和0.53奈秒之間。
亞太微波會議論文集中國香港大學 電子工程系 2011年， Wing Hung Hung, Ho
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Lam, Yin Wai Fung , Da Cheng Wei, Ke-Li Wu
參考文獻
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Mohamed M. Morsy and Frances J. Harackiewicz, “A
Miniaturized UWB Antenna for Worldwide Wireless
USB“Electrical and Computer Engineering Department
Southern Illinois University Carbondale Carbondale,
IL, USA，2011 14th International Symposium on
Antenna Technology and Applied Electrom agnetics
[ANTEM] and the American Electrom agnetics
Conference [AMEREM]。pp.1 - 4 。
與上列期刊中所引用到的參考文獻資料與圖片， 皆為製作
本PPT的參考文獻。
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心得與問題討論
藉由本研究學到，當Lg 長度改變時，因天線接地面影
響各埠天線輻射而造成阻抗匹配及隔離度的改變。
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何謂UWB?
一種短距離的無線寬帶通信方式，直接採用次奈秒的射頻
窄脈衝傳送資訊。
WLAN與UWB的分別?
WLAN以連續性的正弦無線電波做為資料處理載波。
UWB以通過信號頻率或多信號頻率的短脈衝傳輸波來進行
信號調製。
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