05 สายอากาศหวีคู่ 3 ย่าน

สายอากาศแบบช่องเปิดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ารูป
หวีคู่สำาหรับการประยุกต์ใช้งานย่านสาม
13/12/14
1
ความถี่
Antenna Tuning with Double-Comb-
Shaped Stub for Tri-Band Frequency วัชรพล นาคทอง1 ปิยดนัย บุญไมตรี1 สุภาธณิีกรสิงห์1 ภัสส์กญุช์ ฐติิ
มหัทธนกุศล1 และอำานวย เรืองวารี2
1) สาขาวิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม คณะวิศวกรรมศาสตร์และสถาปัตยกรรมศาสตร์ ศูนย์กลาง
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน
จังหวัดนครราชสีมา 30000
2) ภาควิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และโทรคมนาคม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัย
เทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี อ.ธัญบุรี
สายอากาศแบบช่องเปิดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ารูปหวีคู่ สำาหรับการประยุกต์ใช้งาน
จังหวัดปทุมธานี 12110
ย่านสามความถี่
Antenna Tuning with Double-Comb-Shaped Stub for Tri-Band

13/12/14
ขั้นตอนการนำาเสนอ
บทนำา 1.
3 การออกแบบสายอากาศ
4
5 สรุป
วัต2ถุประสงค์การวิจัย
การจำาลองผลและ
การวิเคราะห์ผล

13/12/14
3
1.บทนำา
ในปัจจุบันการติดต่อสื่อสารไร้สายย่าน
ไมโครเวฟได้มีการพัฒนาสายอากาศย่านไมโครส
ตริปให้ตอบสนองต่อระบบมาตรฐานย่านความถี่
ต่างๆ สายอากาศย่านไมโครสตริปนับได้ว่าเป็น
อุปกรณ์ที่มีค่าราคาถูกออกแบบโครงสร้างได้หลาก
หลายรูปแบบและยังพัฒนาให้ตอบสนองย่านความถี่
ตามมาตรฐานที่ต้องการ

13/12/14
4
1.บทนำา
เปรียบเทียบเทคโนโลยีไร้สายในแบบต่างๆ
เทคโนโลยี มาตรฐาน เครือข่าย อัตราความเร็ว ระยะ
ทาง ความถี่
 Wi-Fi IEEE 802.11a WLAN สูงสุด 54Mbps 100
เมตร 5GHz
 Wi-Fi IEEE 802.11b WLAN สูงสุด 11Mbps 100
เมตร 2.4GHz
 Wi-Fi IEEE 802.11g WLAN สูงสุด 54Mbps 100
เมตร 2.4GHz
 WCDMA/UMTS 3G WWAN สูงสุด2Mbps/10Mbps
(HSDPA)
ปกติ 1.6 - 8 กิโลเมตร 1800, 1900, 2100MHz
 สาCDMA2000 ยอากาศแบบช่องเปิดรู1x ปสี่เหEV-ลี่ยมผืDO นผ้ารูป3G หวีคู่ สำาWWAN หรับการประสูยุงกสุต์ด ใช้งา2.4Mbps
น
ปกติ 1.6 - 8 กโิลเมย่านตสาร
มความถี่
Antenna 400, 800, Tuning with 900, Double-1700, Comb-1800, Shaped Stub 1900, for Tri-2100MHz
Band

13/12/14
5
2. วัตถุประสงค์
การวิจัย
1 เพื่อศึกษาการออกแบบสายอากาศช่องเปิดรูปหวีคู่ที่มีการป้อน
สัญญาณแบบระนาบร่วม
2 เพื่อศึกษาการใช้เทคนิคการสตับรูปไอ สำาหรับใช้งานย่าน 3
ความถี่
3 เพอื่ศกึษาการประยุกต์ใช้งานสายอากาศในระบบมาตรฐาน IEEE
802.11b/g, IEEE802.11j และมาตรฐาน IEEE 802.16a
ประโยชน์ของการวิจัย
1. การใช้เทคนิคการเพิ่มสตับ สามารถช่วยทำาให้เพิ่มย่านความถไี่ด้
จริง
2. ช่วกายรลขยาดยต้แบนนด์ทุวิดนท์ขด้าองสานยอากากาศร่รองอรูปอตัวกแอแบลแบบบช่อโคงเปิดรรูปงสี่เหสลี่ร้ายมผืงนผ้าโดด้วยยเทไม่คนิคกาต้รอเพิ่งมสทำาตับปรัลาบจูนย
รูปตัวไอ
โครงสร้างเดิม
คู่ที่ระนาบกราวด์ สำาหรับประยุกต์ใช้งานย่านความถี่กว้าง
Bandwidth Enlargement of A CPW-Fed Rectangular L-Shaped Slot Etching Antenna with Increasing
Double I-Shaped Stub Tuning Technique on ground Plane for Broadband Applications

13/12/14
6
3. การออกแบบสายอากาศ
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
1 1.5 2 2.5 3 3.6 4.1 4.6 5.1 5.6
Frequency (GHz)
Return Loss -10dB
Er 3.0
Er 4.0
Er 4.4
Measured
สายอากาศช่องเปิดป้อนด้วยท่อนำาคลื่นระนาบร่วมแบบมีสตับคู่สำาหรับย่านความ5.2GHz)
[1] วัชรพล นาคทอง, เอกจิต คุมวงศ์, คณะวัติ เนื่องวงษา, และ สมผล โกศัลวิตร์ สาย
อากาศช่องเปิดป้อน ด้วยทอ่นำาคลื่นระนาบร่วมแบบมีสตับคู่สำาหรับยา่นความถี่กว้างแถบ
คู่, การประชุมวิชาการมหาวิทยาลัย สงขลานครินทร์ วิทยาเขตภูเก็ตแห่ง

13/12/14
7
รูปที่ 2.2 A CPW-Fed Dual-Frequency Monopole
Antenna. (1800MHz,2400MHz)
[2] Chen, H., D., & Chen, H., T., ” A CPW-Fed Dual-Frequency Monopole Antenna”
Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, 52, pp. 978-982. April 2004.

2.3 สายอากาศแบบไมโครสตริปแถบคู่ที่มีการจูนสตับรูปสี่เหลี่ยมสำาหรับการใช้งานเครือข่ายไร้สาย 2(2.45GHz , 5.8GHz)
8
[3] สวุัฒน์ สกุลชาติ และ อำานวย เรืองวารี สายอากาศ แบบไมโครสตริป
แถบคู่ที่มีการจูนสตับรูปสี่เหลี่ยมคางหมูสำาหรับการใช้งานเครือ
ข่ายไร้สาย การประชุมทางวิชาการทางวิศวกรรมไฟฟ้าครั้งที่31
(EECON-31), 29-31 ตุลาคม 2551, นครนายก, 2551

Trianglar-shaped CPW-Fed Monopole Antenna for WLAN Dual-Band Applications (2.5GHz,5.8GHz)
9
[4] Sangho Lee and Youngsik Kim “Trianglar-shaped CPW-Fed
Monopole Antenna for WLAN 2.4/5-GHz Dual-Band
Applications”

รูปที่ 2.5 Dual-Band Planar Inverted F Antenna
10
for GSM/DCS Mobile Phones
[5] Shih-Huang Yeh, Kin(-L8u 0Wo0ngM, THzunzg,-W1er8n 0Ch0iouM, anHd zSh)yh-Tirng Fang
“Dual-Band Planar Inverted F Antenna for GSM/DCS Mobile Phones”

13/12/14
Simulation
Measurement
1 2 3 4 5 6 7
11
0
-10
-20
-30
-40
-50
Frequency (GHz)
Return Loss (dB)
สายอากาศช่องเปิดป้อนด้วยท่อนำาคลื่นระนาบร่วมแบบมีสตับคู่สำาหรับย่านความ5.8GHz)
[6] ภัสส์กุญช์ ฐิติมหัทธนกุศล, วัชรพล นาคทอง, ปิยดนัย บุญไมตรี และ อำานวย เรืองวารี (21 –
23 พฤษภาคม 2557). การปรับจูนสายอากาศแบบช่องเปิดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าด้วยสตับรูปหวีคู่
สำาหรับการประยุกต์ใช้งานย่านความถี่แถบคู่. การประชุมวิชาการงานวิจัยและพัฒนาเชิงประยุกต์
ครั้งที่ 6 การพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อให้โลกมีสันติสุข (ECTI-CARD 2014), เชียงใหม่, ประเทศไทย.

13/12/14
12
รูปที่ 2.7โครงสร้าง
ของสายอากาศ
การศึกษาโครงสร้างสาย
อากาศต้นแบบ ที่ให้แบบสาย
อากาศแบบแผ่นวงจรพิมพ์รูป
สี่เหลี่ยมผืนผ้าด้วยการเซาะร่องรูป
หวีคู่ โดยใช้เทคนิคการปรับจูน
แบบวิธีเชิงประสบการณ์
(Experimental method) ร่วม
กับโปรแกรม CST จนได้โครง
โครงสร้างสายอากาศต้นแบบถูก
สร้างบนแผ่นวงจรพิมพ์ชนิด FR4
ซึ่งขนาดความยาว (L) เท่ากับ 30
มม. ขนาดความกว้าง (W) เท่ากับ
30 มม. แผ่นวงจรพิมพ์ดังกล่าวมี
ค่าคงตัวไดอิเล็กตริก (εr) = 4.3
และมีความหนาของวัสดุฐานรอง
(h) = 0.764 มม.
x
y
z

กแบบโครงสร้างสายอากาศไมโครสตริปคือ
13/12/14
13
ì - ü = í - - - + - + - ý
W B B B
h
2 1 ln(2 1) 1[ ln( 1)] 0.39 0.61
2 r
r r
e
p e e
î þ
2
60
0
r
B
Z
p
e
=
- = + + - æ + ö çè ø¸
1
1 1 12 2 1
2 2
r r
eff
h
W
e e e
W >
1
h
;
;
การช่วยปรับหาค่าความกว้างและยาวของตัวสายอากาศเปรียบ
เทียบกับความยาวคลื่นสัมพัทธ์
g
eff
c
f
l
e
=
; 1
2
r
eff
e
e
+
»

4. การจำาลองผลและ
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
1 2 3
W1 = 0.5 mm., L1 = 1 mm. W1 = 0.5 mm., L1 = 2 mm.
W1 = 0.5 mm., L1 = 3 mm. W1 = 0.5 mm., L1 = 4 mm.
W1 = 0.5 mm., L1 = 5 mm. W1 = 0.5 mm., L1 = 6 mm.
W1 = 0.5 mm., L1 = 7 mm.
2 3 4 5 6 7
Frequency (GHz)
Return Loss -10dB
รูปที่ 3.1 ความสูญเสียเนื่องจากการย้อนกลับ (S11) เมอื่ปรับ
13/12/14
14
W1 = 0.5 มม., L1 = 5 มม.
(2.45GH
z,4.9GHz
,5.8GHz)

10
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
4.9G
Hz
5.8G
Hz
4 5 6
W1 = 1.0 mm., L1 = 5 mm. W1 = 1.5 mm., L1 = 5 mm.
W1 = 2.0 mm., L1 = 5 mm. W1 = 2.5 mm., L1 = 5 mm.
W1 = 3.0 mm., L1 = 5 mm. W1 = 3.5 mm., L1 = 5 mm.
W1 = 4.0 mm., L1 = 5 mm.
2.45
GHz
2 3 4 5 6 7
Frequency (GHz)
Return Loss -10dB
รูปที่ 3.2 ความสูญเสียเนื่องจากการย้อนกลับ เมอื่ปรับ W1 = 1
13/12/14
15
มม., L1 = 5 มม. (4.35 - 5.23 GHz)

ตารางที่ 1 ค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ของสายอากาศต้รูปที่ 3.3 โครงสร้าง
ของสายอากาศ
13/12/14
16
ความกว้าง ความยาว
พารามิเต
อร์
ขนา
ด
(มม.)
พารามิเตอ
ร์
ขนาด
(มม.)
W 30 L 30
W1 1 L1 5
g 0.7 h 0.7
64
x
y
z

13/12/14
17
9
8
7
6
5
4
3
2
1
VSWR
2.45
GHz
4.9G
Hz
5.8G
Hz
IEEE 802.11 a/b/g IEEE 802.11 j IEEE 802.16 d
Frequency (GHz)
Simulation
รูปที่ 3.4 ค่าอัตราส่วนแรงดันคลนื่นงิ่ 1:1.2

13/12/14
18
ตารางที่ 2 การเปรียบเทียบโครงสร้าง
สายอากาศต้นแบบ
ความถี่เร
โซแนนซ์
(GHz)
ค่าแบนด์วิดท์
(GHz)
ค่าสูญเสีย
ย้อนกลับ
(dB)
อัตรา
ขยาย
(dBi)
2.47 GHz 0.89 (2.32
- 3.21)
-22.49 3.50
4.86 GHz 0.88 (4.35
- 5.23)
-20.01 3.62
5.78 GHz 0.52 (5.49
- 6.01)
-26.70 4.61

x
รูปที่3.5 แบบรูปการแผ่พลังงานที่ ความถี่ 2.47 GHz, 4.86 GHz และ
13/12/14
19
5.78 GHz ระนาบ E (2 ทิศทาง)
z
y

รูปที่3.6 แบบรูปการแผ่พลังงานที่ ความถี่ 2.47 GHz, 4.86 GHz และ
13/12/14
20
y
z
x
5.78 GHz ระนาบ H (2 ทิศทาง)

13/12/14
21
5.
1. สายอากาศต้นแบบครอบคลสุมมราุปตรฐาน IEEE 802.11b/g 2.45
GHz (2.40-2.48 GHz) IEEE802.11j (4.90 - 5.091 GHz)
Public Safety Frequency (4.94 - 4.99 GHz) และมาตรฐาน
IEEE 802.16a 5.8 GHz (5.7-5.9 GHz)
2. สายอากาศต้นแบบใช้งานที่
- ความถี่เรโซแนนซ์ช่วงตำ่ามีค่าเท่ากับ 2.47 GHz (2.32 - 3.21
GHz)
- ความถี่เรโซแนนซ์ช่วงกลางมีค่าเท่ากับ 4.86 GHz (4.35 -
5.23 GHz)
- ความถี่เรโซแนนซ์ช่วงสูงมีค่าเท่ากับ 5.78 GHz (5.49 - 6.01
GHz)
3. สายอากาศต้นแบบมีการแผ่พลังงานคลื่นเป็นแบบสองทิศทาง
(Bidirectional)
4. สายอากาศต้นแบบมีค่าอัตราย่าขนสายามคย วามอัถี่
ตราขยายทั้งสามย่านคือ 3.50
dBi, 3.62 Antenna dBi และ Tuning 4.61 with Double-dBi
Comb-Shaped Stub for Tri-Band

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
13/12/14
22
5.
สรุป
9
8
7
6
5
4
3
2
1
VSWR
IEEE 802.11 a/b/g IEEE 802.11 j IEEE 802.16 d
Frequency (GHz)
Simulation
0
1 2 3 4 5 6 7
Frequency (GHz)
VSWR
Simulation
Measurement
สายอากาศ 2 ย่านความถี่

13/12/14
23
5.
สรุป

13/12/14
24
ขอบคุณ
สายอากาศแบบช่องเปิดครูปสี่เหลี่ยมผื่นะผ้ารูปหวีคู่ สำาหรับการประยุกต์ใช้งาน

05 สายอากาศหวีคู่ 3 ย่าน

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (9)

Similaire à 05 สายอากาศหวีคู่ 3 ย่าน

Similaire à 05 สายอากาศหวีคู่ 3 ย่าน (11)

05 สายอากาศหวีคู่ 3 ย่าน