可 應 用 於 多 頻 帶 之 手 持 系 統 天 線 設 計 Design of Multi-Band Antenna for Mobile Phone 研 究 生 : 張 洺 睿 撰 指 導 教 授 : 徐 文 修 博 士 共 同 指 導 教 授 : 潘 善 政 博 士 樹 德 科 技 大 學

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1 樹 德 科 技 大 學 電 腦 與 通 訊 研 究 所 碩 士 論 文 可 應 用 於 多 頻 帶 之 手 持 系 統 天 線 設 計 研 究 生 : 張 洺 睿 撰 指 導 教 授 : 徐 文 修 博 士 共 同 指 導 : 潘 善 政 博 士 中 華 民 國 一 年 六 月

2 可 應 用 於 多 頻 帶 之 手 持 系 統 天 線 設 計 Design of Multi-Band Antenna for Mobile Phone 研 究 生 : 張 洺 睿 撰 指 導 教 授 : 徐 文 修 博 士 共 同 指 導 教 授 : 潘 善 政 博 士 樹 德 科 技 大 學 電 腦 與 通 訊 系 研 究 所 碩 士 論 文 A Thesis Submitted to Department of Computer and Communication Shu-Te University In Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Science June 2011 Kaohsiung, Yen Chau, Taiwan, Republic of China 中 華 民 國 一 年 六 月

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4 樹 德 科 技 大 學 碩 士 班 研 究 生 指 導 教 授 推 薦 書 本 校 電 腦 與 通 訊 研 究 所 張 洺 睿 君 所 提 之 論 文 可 應 用 於 多 頻 帶 之 手 持 系 統 天 線 設 計 係 由 本 人 指 導 撰 述, 同 意 提 付 審 查 指 導 教 授 : 100 年 7 月 22 日

5 樹 德 科 技 大 學 碩 士 班 研 究 生 學 位 考 詴 審 定 書 99 學 年 度 第 二 學 期 電 腦 與 通 訊 研 究 所 張 洺 睿 君 所 提 之 論 文 題 目 : 可 應 用 於 多 頻 帶 之 手 持 系 統 天 線 設 計 Design of Multi-Band Antenna for Mobile Phone 經 本 學 位 考 詴 委 員 會 審 議, 認 為 符 合 碩 士 資 格 標 準 中 華 民 國 100 年 7 月 22 日

6 樹 德 科 技 大 學 電 腦 與 通 訊 系 研 究 所 學 生 : 張 洺 睿 指 導 教 授 : 徐 文 修 博 士 共 同 指 導 教 授 : 潘 善 政 博 士 可 應 用 於 多 頻 帶 之 手 持 系 統 天 線 設 計 摘 要 本 論 文 的 研 究 主 要 為 應 用 於 手 持 系 統 之 天 線 設 計, 可 分 為 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 多 頻 帶 操 作 的 手 機 天 線 設 計 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 微 帶 天 線 和 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線, 其 三 種 天 線 均 涵 蓋 GSM850 GSM900 DCS1800 PCS1900 UMTS2000 等 的 頻 帶 規 範 第 一 種 天 線 設 計 的 方 式 為, 崁 入 一 個 T 型 的 高 頻 路 徑 當 饋 入, 與 接 地 金 屬 面 做 耦 合 產 生 低 頻, 藉 由 這 兩 個 設 計 特 點, 可 簡 單 設 計 出 涵 蓋 GSM850 GSM900 DCS1800 PCS1900 UMTS2000 等 的 頻 帶 多 頻 手 機 天 線 第 二 種 天 線 設 計 方 式 為, 利 用 折 疊 的 方 式 來 達 到 縮 小 化 的 目 的, 並 且 將 原 本 矩 形 的 耦 合 金 屬 調 整 為 梯 形, 可 提 升 中 頻 的 操 作 頻 寬 及 阻 抗 匹 配, 最 後 再 調 整 耦 合 金 屬 與 接 地 蜿 蜒 金 屬 線 的 間 距 可 激 發 出 一 新 的 頻 帶 來 達 到 WLAN 頻 寬 規 範 第 三 種 天 線 設 計 方 式 為 利 用 T 型 的 饋 入 與 一 接 地 金 屬 做 耦 合, 可 在 低 頻 產 生 兩 個 模 態, 藉 由 加 入 一 段 蜿 蜒 金 屬 線 與 矩 形 金 屬 片 當 調 整 元 件, 可 有 效 提 升 低 頻 的 阻 抗 匹 配, 此 天 線 涵 蓋 的 頻 率 有 LTE700 GSM850 GSM900 DCS PCS UMTS LTE2300 LTE2500 等 八 個 頻 帶 規 範 關 鍵 字 : 耦 合 式 饋 入 手 機 應 用 調 整 金 屬 元 件 多 頻 帶 i

7 Department of Computer and Communication, Shu-Te University Design of Multi-Band Antenna for Mobile Phone Student:Ming-Jui Chang Advisors:Dr. Wen-Hsiu Hsu Dr. Shan-Chen Pan ABSTRACT The study of this thesis is design of multi-band antenna for mobile phone. There are three kinds of antenna designs to be proposed, including T-coupled feed embedded multi-band operation of mobile phone antenna design and design of a loop-type multiband antenna for mobile handset operations and a novel design of the internal eight-band mobile phone antenna with a tuning element, all of three antennas are covered GSM850, GSM900, DCS1800, PCS1900, UMTS2000 band specifications. The first design is embed a T-shaped path for high-band route and coupled with grounded metal surfaces to produce low-band. By using these two design features, it can easy to design a multi-band mobile phone antenna wich can cover GSM850, GSM900, DCS1800, PCS1900, UMTS2000 bands. The second design is using the folding to achieve the reduce size, and adjusted coupling orginal rectangle metal to the trapezoidal metal can enhance the operating frequency bandwidth and impedance matching, finally adjust the coupling of metal and grounded meandering dragonfly wire spacing can inspire a new band to cover WLAN specification. The third design is a planar monopole with tuning element. The operation bandwidth of this design can cover the LTE (700/2300/2500), GSM (850/900), DCS1800, PCS1900 and UMTS bands of the mobile phone. By using the coupling feed and the tuning element, the propose antenna can achieved wide band operation bandwidth. Keyword:Couple Feed Mobile Phone System Tuning Element Multi-Band ii

8 誌 謝 在 此 首 先 要 感 謝 我 的 指 導 教 授 - 徐 文 修 博 士 與 潘 善 政 博 士, 在 短 短 的 研 究 所 生 涯 中, 無 論 在 專 業 領 域 或 是 學 業 上 都 給 予 我 許 多 豐 富 的 經 驗 和 知 識, 並 與 我 分 享 在 業 界 工 作 的 心 得, 教 導 我 在 研 究 上 如 何 去 克 服 困 難, 在 研 究 中 去 獲 得 寶 貴 的 知 識 和 實 作 的 經 驗, 也 感 謝 給 予 我 到 業 界 實 習 的 機 會, 使 我 增 廣 見 聞, 提 早 培 養 在 業 界 工 作 的 態 度 及 能 力 同 時 我 要 感 謝 我 的 口 詴 委 員 黃 智 裕 教 授 徐 文 修 教 授 以 及 潘 善 政 教 授 於 口 詴 期 間 不 吝 提 出 許 多 寶 貴 的 建 言, 讓 本 論 文 趨 於 完 善 在 此 表 示 感 謝 之 意 並 感 謝 實 驗 室 學 長 信 宏 志 杰 志 遠 建 銘 陳 文 俊 霖 朝 朗 睿 正 政 達 俊 鴻 以 及 佑 綜 等 學 長, 給 予 我 專 業 知 識 的 指 導, 在 我 遇 到 挫 折 時 給 予 我 鼓 勵, 奠 定 了 我 往 後 在 實 驗 研 究 中 的 良 好 基 礎 及 態 度, 以 及 同 學 鳳 坤 智 盛 建 周 俊 賢 坤 憲 璽 文 冠 亨 保 嘉 以 及 博 翔 和 學 弟 翰 澤 哲 賢 良 展 協 峰 俊 儒 和 俊 維 陪 伴 我 一 起 互 相 勉 勵 與 關 心, 感 謝 各 位 同 學 不 管 在 生 活 上 或 是 學 業 上 的 幫 忙, 感 謝 學 弟 在 畢 業 前 夕 陪 我 一 起 趕 工 的 辛 勞, 讓 我 在 碩 士 兩 年 生 活 中 增 添 不 少 的 難 忘 回 憶 與 歡 笑 時 光 也 感 謝 耀 登 科 技 - 技 研 中 心 部 門 的 技 術 長 湯 嘉 倫 博 士 和 賴 世 錡 工 程 師 在 實 習 的 期 間 給 予 我 鼓 勵 與 關 心, 使 得 我 研 究 所 的 生 活 更 加 的 豐 富 以 及 充 實, 留 下 一 段 美 好 且 難 忘 的 回 憶 最 後 感 謝 我 的 父 親 母 親 及 弟 弟, 不 論 我 做 任 何 決 定, 在 生 活 上 跟 課 業 上 都 默 默 的 支 持 付 出 與 包 容, 在 此 感 謝 所 有 支 持 我 的 人, 你 們 的 鼓 勵 給 我 動 力 也 使 我 成 長, 讓 我 這 兩 年 的 研 究 可 以 順 利 完 成, 願 與 你 們 一 起 分 享 這 份 喜 悅 與 榮 耀 iii

9 目 錄 摘 要... i ABSTRACT... ii 誌 謝... iii 目 錄... iv 圖 目 錄... vi 第 一 章 緒 論 研 究 動 機 與 目 的 參 考 文 獻 論 文 綱 要... 5 第 二 章 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 之 多 頻 帶 操 作 手 機 天 線 設 計 概 述 天 線 設 計 實 驗 參 數 探 討 延 伸 探 討 心 得 與 討 論 第 三 章 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 微 帶 天 線 概 述 天 線 設 計 實 驗 參 數 探 討 心 得 與 討 論 第 四 章 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 概 述 天 線 設 計 實 驗 參 數 探 討 心 得 與 討 論 iv

10 第 五 章 心 得 與 討 論 參 考 文 獻 v

11 圖 目 錄 圖 2-1 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 之 多 頻 帶 操 作 手 機 天 線 結 構 圖... 9 圖 2-2 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 之 多 頻 帶 操 作 手 機 天 線 量 測 與 模 擬 所 得 返 回 損 耗 圖 2-3 本 天 線 設 計 對 不 同 饋 入 方 式 及 加 入 接 地 金 屬 線 後 的 結 構 圖 圖 2-4 單 極 天 線 加 入 耦 合 金 屬 和 增 加 調 整 接 地 金 屬 線 後 的 參 數 變 化 (a) 返 回 損 耗 圖 (b) 實 部 阻 抗 圖 (c) 虛 部 阻 抗 圖 圖 2-5 分 別 針 對 操 作 頻 率 GSM DCS PCS UMTS 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 和 3D 遠 場 輻 射 場 型 圖 圖 2-6 (a) 為 本 天 線 設 計 操 作 在 GSM 850 GSM 900 頻 帶 之 量 測 輻 射 效 率 與 增 益 ; (b) 本 天 線 設 計 操 作 在 DCS 1800 PCS 1900 和 UMTS 頻 帶 之 量 測 輻 射 效 率 與 增 益 圖 2-7 分 別 對 帄 面 式 及 立 體 式 設 計 的 模 擬 返 回 損 耗 圖 圖 2-8 分 別 針 對 操 作 頻 率 869 及 1920MHz 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 模 擬 3D 遠 場 輻 射 場 型 圖 圖 3-1 內 嵌 五 頻 印 刷 式 環 狀 手 機 天 線 圖 3-2 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 微 帶 天 線 圖 3-3 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 量 測 與 模 擬 所 得 之 返 回 損 耗 圖 3-4 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 對 輻 射 金 屬 片 做 矩 形 與 梯 型 兩 種 變 化 的 模 擬 所 得 到 之 返 回 損 耗 圖 3-5 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 對 變 數 L1 長 度 變 化 量 模 擬 所 得 到 之 返 回 損 耗, 固 定 梯 型 耦 合 金 屬 片,L1= 40 mm 圖 3-6 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 對 變 數 L2 長 度 變 化 量 模 擬 所 得 到 vi

12 之 返 回 損 耗, 固 定 梯 型 耦 合 金 屬 片,L2= 30 mm 圖 3-7 為 分 別 針 對 操 作 頻 率 GSM DCS PCS UMTS WLAN 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 遠 場 輻 射 場 型 圖 圖 3-8 為 參 數 L1 = 40 mm L2 = 30 mm 耦 合 金 屬 片 為 梯 形 量 測 之 天 線 效 率 及 增 益 圖 圖 4-1 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 結 構 與 尺 寸 圖 圖 4-2 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 圖 4-3 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 對 不 同 饋 入 方 式 及 加 入 調 整 元 件 的 幾 何 圖 形 圖 4-4 不 同 饋 入 方 式 以 及 加 入 調 整 金 屬 元 件 後 的 參 數 變 化 (a) 返 回 損 耗 圖 (b) 實 部 阻 抗 圖 (c) 虛 部 阻 抗 圖 圖 4-5 為 分 別 針 對 操 作 頻 率 LTE GSM DCS PCS UMTS 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 和 3D 遠 場 輻 射 場 型 圖 圖 4-6 為 利 用 耦 合 饋 入 及 加 入 調 整 元 件 後 量 測 之 天 線 效 率 及 增 益 圖 vii

13 第 一 章 緒 論 1.1 研 究 動 機 與 目 的 近 幾 十 年 來, 無 線 通 訊 發 展 快 速, 也 由 於 現 在 所 要 傳 輸 的 資 料 需 要 更 大 的 頻 寬, 其 中 包 含 影 像 聲 音 以 及 多 媒 體, 來 讓 消 費 者 享 受 更 好 的 服 務 品 質, 現 今 人 們 常 使 用 的 通 訊 設 備 有 手 機 PDA 手 機 NB 無 線 網 卡 等 然 而 使 用 這 些 產 品 傳 輸 跟 接 收 都 與 天 線 這 個 微 波 元 件 有 關, 因 此 目 前 所 有 與 無 線 通 訊 系 統 周 邊 相 關 的 產 品 都 必 頇 透 過 天 線 來 做 傳 輸 或 接 收 由 此 可 知 在 射 頻 電 路 前 端 部 分 的 天 線 在 設 計 上 的 重 要 性, 為 了 要 與 不 同 系 統 做 整 合, 進 而 發 展 出 不 同 形 式 的 天 線 設 計 在 目 前 行 動 通 訊 中, 最 熱 門 也 最 普 及 的 行 動 裝 置 就 是 手 機, 隨 著 手 機 外 型 日 益 輕 薄, 天 線 設 計 的 挑 戰 也 愈 來 愈 高, 尤 其 智 慧 型 手 機 功 能 複 雜, 如 何 在 不 影 響 手 機 訊 號 效 能 的 前 提 下, 兼 顧 外 觀 美 感, 已 是 當 前 各 家 手 機 廠 最 主 要 的 開 發 目 標 早 期 手 機 天 線 多 半 採 用 外 露 式 設 計, 並 從 五 截 式 天 線 逐 漸 演 進 到 長 軟 質 天 線 短 硬 質 天 線 時 至 今 日, 大 部 分 的 手 機 天 線 均 已 改 為 隱 藏 式 天 線 的 頻 寬 也 從 早 期 的 雙 頻 三 頻 到 現 今 的 多 頻, 且 目 前 智 慧 手 機 的 內 部 天 線 都 含 有 一 支 以 上 的 操 作 功 能, 例 如 廣 播 的 FM 天 線 衛 星 導 航 的 GPS 天 線, 無 線 個 人 網 路 的 WLAN 無 線 廣 域 網 路 的 WWAN 五 頻 天 線 無 線 都 會 網 路 的 WiMAX, 在 如 此 眾 多 的 操 作 頻 帶 中, 如 何 將 所 有 頻 帶 整 合 在 一 支 天 線 就 可 達 到 其 操 作 頻 寬, 且 低 成 本 高 效 能 小 尺 寸 等 優 點 的 多 頻 天 線, 是 值 得 去 加 以 探 討 與 研 究 手 機 天 線 設 計 中 非 常 重 視 天 線 的 尺 寸 輻 射 場 型 輻 射 效 率 以 及 天 線 增 益 等 的 天 線 參 數 (1) 天 線 尺 寸 : 目 前 手 機 天 線 的 設 計 趨 勢 均 走 向 輕 薄 短 小, 因 此 設 計 時 必 頇 考 慮 到 天 線 的 大 小, 也 有 很 多 頻 帶 的 天 線 都 被 高 介 電 係 數 的 陶 瓷 天 線 所 取 代 (2) 輻 射 場 型 : 在 目 前 的 外 在 環 境 裡, 放 眼 望 去 都 是 一 棟 棟 的 高 樓 大 廈, 會 導 致 1

14 電 磁 波 的 反 射 折 射 與 繞 射 等 的 效 應, 所 以 天 線 的 輻 射 場 型 需 近 似 全 向 性 會 比 較 適 當 (3) 輻 射 效 率 : 天 線 設 計 在 結 構 上, 常 會 因 為 部 分 相 近 的 金 屬 元 件 干 擾, 導 致 天 線 的 輻 射 效 率 會 被 吸 收, 因 此 天 線 設 計 的 走 線 非 常 的 重 要 (4) 增 益 : 訊 號 增 益 值 越 高, 無 線 訊 號 會 越 清 晰, 傳 送 的 距 離 也 會 越 遠 目 前 手 機 應 用 於 行 動 通 訊 頻 段 為 全 球 通 訊 系 統 (Global System for Mobile communication, GSM ) 824 MHz 至 960 MHz, 以 及 數 位 通 訊 系 統 (Digital Communication System, DCS )1710 MHz 至 1880 MHz, 個 人 通 訊 系 統 (Personal Communication System, PCS ) 1850 MHz 至 1990 MHz, 通 用 行 動 系 統 (Universal Mobile Telecommunication System, UMTS ) 1920 MHz 至 2170 MHz 隨 著 科 技 的 發 展, 目 前 各 大 廠 均 積 極 的 發 展 4G/LTE (Long Term Evolution: 長 久 演 進 ) 低 頻 ( 698 MHz 至 798 MHz ) 高 頻 (2300 MHz 至 2690 MHz ), 希 望 在 未 來 可 以 提 供 更 高 的 移 動 寬 頻 和 多 媒 體 服 務 與 現 有 的 2G/GSM 和 3G/UMTS 系 統 相 比 較, 整 合 2G/3G/4G 頻 帶 系 統 除 了 相 關 技 術 可 以 延 續, 另 外 具 有 較 高 頻 寬 與 傳 輸 數 率, 對 用 戶 而 言 是 非 常 具 有 吸 引 力 的 2

15 1.2 參 考 文 獻 天 線 是 在 射 頻 電 路 中 最 前 端 的 微 波 元 件, 可 以 將 電 路 中 的 電 氣 訊 號 與 空 間 中 的 電 磁 能 量 相 互 轉 換, 主 要 的 工 作 分 為 接 收 訊 號 與 發 射 訊 號, 在 接 收 訊 號 的 同 時, 天 線 接 收 磁 能 量 輻 射 轉 變 為 無 線 電 頻 率 之 電 能 提 供 給 接 收 器 處 理, 而 發 射 信 號 時, 天 線 可 將 無 線 電 頻 率 電 能 轉 變 成 電 磁 能 量 輻 射 到 周 遭 環 境 一 般 來 說 天 線 接 收 的 輻 射 能 量 統 稱 為 輻 射 場 型 (Radiation Pattern), 是 以 圖 形 將 天 線 輻 射 特 性 描 述 成 空 間 函 數 的 一 種 方 式 西 元 1876 年 貝 爾 發 明 電 話 以 來, 手 持 系 統 的 服 務 已 走 進 千 家 萬 戶, 成 為 了 經 濟 建 設 社 會 生 活 和 資 訊 交 流 所 不 可 或 缺 的 重 要 工 具, 而 通 信 方 式 由 固 定 式 的 有 線 傳 輸 隨 著 科 技 的 進 步 演 進 至 現 今 使 用 的 移 動 式 的 無 線 傳 輸 西 元 1953 年, 尚 德 (G. A. deschamps) 教 授 提 出 了 利 用 微 帶 線 輻 射 來 製 成 微 帶 微 波 天 線 理 論 [1], 但 在 往 後 的 20 裡, 人 們 並 沒 有 朝 著 這 方 面 做 相 關 的 研 究 與 發 展 一 直 到 西 元 1972 年, 由 於 微 波 集 成 技 術 的 發 展 與 空 間 技 術 對 於 低 姿 態 的 微 帶 天 線 有 迫 切 的 需 求, 芒 森 (R. E. Munson) 和 豪 威 爾 (J. Q. Howell) 等 研 究 學 者 製 成 第 一 批 的 實 用 微 帶 天 線, 隨 後 在 國 際 間 展 開 一 連 串 對 於 微 帶 天 線 的 廣 泛 研 究 與 應 用 其 設 計 方 法 為 利 用 在 帶 有 導 體 的 接 地 版 的 介 質 基 片 貼 上 導 體 薄 片 所 形 成 的 天 線 利 用 微 帶 線 或 同 軸 線 等 方 式 饋 入, 在 導 體 貼 片 與 接 地 版 之 間 激 勵 起 射 頻 電 磁 場, 並 通 過 貼 片 周 圍 與 皆 地 版 間 的 縫 隙 向 外 輻 射, 因 此 微 帶 天 線 亦 可 稱 為 縫 隙 天 線 [2-3] 因 為 通 常 介 質 基 片 的 厚 度 與 波 長 相 比 相 對 是 較 小 的, 因 此 微 帶 線 也 屬 於 小 天 線 的 一 種 近 十 幾 年 來, 微 帶 天 線 也 成 為 天 線 領 域 中 獨 立 的 一 門 學 問, 有 關 微 帶 天 線 的 著 作 也 相 繼 問 世, 70 年 代 是 微 帶 天 線 最 蓬 勃 發 展 的 時 期, 進 而 在 80 年 代 時, 微 帶 天 線 的 研 究 無 論 在 理 論 或 是 實 際 應 用 都 有 一 定 程 度 的 發 展, 相 關 的 應 用 也 逐 漸 日 與 具 增 3

16 在 相 關 文 件 裡, 運 用 微 帶 天 線 的 技 術 有 :1. 利 用 大 的 矩 形 金 屬 片 達 到 較 大 頻 寬 的 單 極 天 線 設 計 [4-5];2. 利 用 雙 共 振 路 徑 完 成 多 頻 帶 之 單 極 天 線 設 計 [6-8];3. 使 用 蜿 蜒 的 金 屬 路 徑 能 夠 增 加 電 流 路 徑, 使 天 線 達 到 縮 小 化 的 設 計, 完 成 多 頻 帶 之 單 極 天 線 設 計 [9];4. 利 用 耦 合 饋 入 的 方 式, 有 效 降 低 阻 抗 值, 以 及 激 發 出 兩 個 模 態, 形 成 較 寬 的 操 作 頻 寬, 完 成 多 頻 帶 之 單 極 天 線 設 計 等 [13-17] 微 帶 天 線 的 優 點 為 : 重 量 輕 體 積 小 剖 面 薄 的 帄 面 結 構 ; 製 造 成 本 低 易 於 結 合 匹 配 網 路, 天 線 結 構 可 同 時 製 作 易 於 大 量 生 產 ; 天 線 的 散 射 截 面 積 小 ; 改 變 饋 入 點 的 位 置, 電 場 可 獲 得 線 性 極 化 或 圓 形 極 化 ; 容 易 設 計 雙 頻 獲 多 頻 天 線 ; 易 與 固 體 器 件, 如 震 盪 器 放 大 器 可 變 衰 減 器 開 關 調 製 器 混 頻 器 移 相 器 等 微 波 元 件 集 合 成 單 一 模 件 4

17 1.3 論 文 綱 要 本 論 文 分 為 五 個 章 節, 以 下 為 這 五 個 章 節 的 內 容 與 簡 要 說 明 : 第 一 章 : 緒 論 簡 述 本 論 文 的 研 究 動 機 目 的 及 文 獻 導 覽, 針 對 相 關 的 研 究 與 應 用 發 展 做 一 說 明 第 二 章 : 本 章 提 出 一 種 嵌 入 式 饋 入 的 設 計 且 可 操 作 多 頻 帶 的 天 線 設 計 天 線 可 操 作 頻 帶 有 GSM(850/900) DCS 1800 PCS 1900 和 UMTS 2000 等 手 機 頻 帶 天 線 尺 寸 分 別 為 高 度 6mm 長 度 45mm 寬 度 12mm 其 設 計 主 要 是 利 用 一 個 單 極 天 線 與 一 接 地 金 屬 作 耦 合, 在 電 壓 駐 波 比 (VSWR) 為 3:1 下, 達 到 所 需 要 的 操 作 頻 寬 可 應 用 於 一 般 手 持 系 統 第 三 章 : 本 章 提 出 一 個 具 有 縮 小 化 且 可 操 作 於 多 頻 帶 之 迴 路 微 帶 天 線 設 計 此 天 線 設 計 以 FR4 為 基 版, 其 內 以 矩 形 金 屬 為 輻 射 元 件, 天 線 此 尺 寸 分 別 為 高 度 6 mm 長 60 mm 和 寬 度 8 mm 體 積 為 2.88cm 3 天 線 形 式 是 利 用 彎 折 梯 形 的 單 極 天 線 與 一 條 接 地 蜿 蜒 的 微 帶 金 屬 線 耦 合 而 成, 調 整 微 帶 金 屬 線 與 單 極 天 線 的 距 離 及 各 項 參 數 可 以 達 到 天 線 體 積 縮 小 化 與 提 高 阻 抗 頻 寬 的 目 的 可 適 用 於 3G 手 機 漫 遊 PDA 手 機 以 及 WLAN 系 統, 具 有 實 用 及 商 業 性 5

18 第 四 章 : 本 章 呈 現 一 個 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 帄 板 單 極 天 線 設 計, 其 操 作 頻 帶 包 含 LTE(700/2300/2500) GSM(850/900) DCS 1800 PCS 1900 和 UMTS 2000 手 機 頻 帶 此 天 線 設 計 利 用 耦 合 饋 入 和 具 調 整 金 屬 元 件 的 方 式 使 天 線 達 到 所 需 之 操 作 頻 寬 在 電 壓 駐 波 比 (VSWR) 為 3:1 下, 此 天 線 的 阻 抗 頻 帶 寬 廣, 由 於 天 線 使 用 面 積 只 有 mm 2, 因 此 此 天 線 設 計 適 用 於 智 慧 手 機 中 第 五 章 : 本 章 提 出 扼 要 的 總 結 6

19 第 二 章 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 之 多 頻 帶 操 作 手 機 天 線 設 計 2.1 概 述. 多 頻 帶 手 機 最 簡 易 的 設 計 方 法 是 利 用 不 同 共 振 路 徑 的 單 極 截 線 完 成 二 個 以 上 的 操 作 頻 寬, 再 以 改 善 阻 抗 匹 配 的 方 法 完 成 多 頻 帶 手 機 天 線 設 計, 如 [3-5] 在 [3] 中, 輻 射 金 屬 截 線 是 直 接 以 同 軸 線 作 饋 入, 並 植 入 被 動 元 件 - 電 感 器, 作 為 操 作 頻 帶 與 阻 抗 匹 配 的 調 整 在 [4] 中, 天 線 設 計 的 特 點 在 於 短 路 技 術 與 耦 合 饋 入 機 制 的 運 用, 因 此 能 有 效 降 低 操 作 頻 率 與 提 升 阻 抗 頻 寬 在 [5] 中, 以 簡 單 的 同 軸 做 饋 入, 並 運 用 較 大 面 積 的 金 屬 截 線 與 短 路 技 術, 達 到 低 頻 與 寬 頻 操 作 的 目 的 本 文 天 線 嵌 入 式 T 型 饋 入 與 接 地 金 屬 耦 合 等 技 術 作 為 設 計 參 考, 完 成 一 個 以 T 型 饋 入 與 耦 合 激 發 的 迴 路 天 線, 它 的 阻 抗 頻 寬 可 涵 蓋 GSM850/900 DCS1800 PCS1900 UMTS 等 五 種 手 機 頻 帶 的 規 範 本 文 天 線 因 具 有 架 構 簡 單 製 作 容 易 等 特 性, 因 此 非 常 適 用 於 多 種 通 訊 系 統 如 圖 2-1 所 示, 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 且 可 操 作 多 頻 帶 的 手 機 天 線 結 構 圖, 此 天 線 設 計 於 板 厚 0.8 mm 的 單 面 金 屬 玻 璃 纖 維 板 (FR4), 相 對 介 電 係 數 (Relative permittivity) 為 4.4, 正 切 損 耗 常 數 (Loss Tangent) 為

20 2.2 天 線 設 計 圖 2-1 為 本 論 文 所 提 出 可 以 應 用 於 手 持 系 統 的 天 線 幾 何 圖 形 天 線 基 板 高 度 為 6 mm, 寬 度 為 45 mm 及 長 度 為 112 mm, 天 線 使 用 空 間 為 6 x 45 x 112 mm 3, 其 底 下 為 45 x 100 mm 2 的 系 統 接 地 面 天 線 饋 入 線 為 50Ω 微 帶 線 和 同 軸 線 所 組 成, 其 中 微 帶 線 寬 為 1.5 mm 圖 2-1 顯 示 天 線 尺 寸 圖, 圖 中 包 含 餽 入 金 屬 片 和 主 輻 射 耦 合 金 屬 面 兩 個 部 分 所 組 合 而 成 天 線 饋 入 金 屬 片 是 由 一 條 1.5mm 線 寬 的 饋 入 線 連 接 矩 形 金 屬 片 組 成 型 形 成 一 個 高 頻 的 模 態 天 線 饋 入 金 屬 片 與 天 線 主 輻 射 耦 合 金 屬 面 間 隔 著 0.5 mm 間 距 作 電 容 性 偶 和 饋 入, 進 而 產 生 一 中 頻 與 高 頻 模 態 結 合 形 成 一 個 大 寬 頻, 使 操 作 頻 寬 足 以 涵 蓋 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 三 頻 帶 最 後 加 入 一 條 寬 度 0.5mm 的 金 屬 線 連 接 至 系 統 接 地 面, 可 在 低 頻 激 發 出 一 新 的 寬 頻 可 涵 蓋 GSM 850/900 頻 段 8

21 圖 2-1 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 之 多 頻 帶 操 作 手 機 天 線 結 構 圖 9

22 2.3 實 驗 參 數 探 討 圖 2-2 是 實 際 量 測 與 以 模 擬 軟 體 HFSS 模 擬 比 較 的 返 回 損 耗 圖, 從 圖 中 可 以 很 明 顯 得 知, 此 設 計 具 有 低 頻 與 高 頻 兩 個 寬 頻, 高 低 頻 均 由 兩 個 激 發 模 態 組 成 寬 頻, 達 成 我 們 所 需 的 操 作 頻 帶 圖 2-2 嵌 入 式 T 型 耦 合 饋 入 之 多 頻 帶 操 作 手 機 天 線 量 測 與 模 擬 所 得 返 回 損 耗 圖 2-3 為 利 用 電 磁 模 擬 軟 體 HFSS 模 擬 不 同 的 饋 入 與 耦 合 的 方 式 和 加 入 接 地 金 屬 線 後 的 結 構 圖, 當 利 用 直 接 饋 入 式 如 圖 2-3(a), 在 高 頻 可 形 成 一 個 模 態 涵 蓋 操 作 頻 寬 為 MHz, 當 加 入 耦 合 金 屬 如 圖 2-3 (b), 可 以 產 生 一 個 新 中 頻, 並 與 高 頻 模 態 結 合 使 操 作 頻 寬 可 涵 蓋 MHz, 最 後 再 加 入 接 地 金 屬 線 如 圖 2-3(c), 可 在 低 頻 激 發 出 新 的 模 態 並 進 一 步 改 善 低 頻 的 匹 配, 達 到 可 操 作 頻 帶 GSM 850 GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 和 UMTS 等 五 個 頻 帶 10

23 (a) 高 頻 單 極 天 線 (b) 加 入 耦 合 金 屬 (c) 加 入 接 地 微 帶 線 圖 2-3 本 天 線 設 計 對 不 同 饋 入 方 式 及 加 入 接 地 金 屬 線 後 的 結 構 圖 圖 2-4(a) 模 擬 單 極 天 線 加 入 耦 合 金 屬 和 加 入 接 地 金 屬 線 之 返 回 損 耗 的 變 動 圖 2-4(b) 是 以 單 極 天 線 加 入 耦 合 金 屬 和 加 入 接 地 金 屬 線 的 實 部 阻 抗 圖 採 用 單 極 天 線 時, 實 部 會 有 較 小 的 阻 抗 大 概 在 40 Ω, 當 加 入 耦 合 金 屬 時 可 產 生 一 新 中 頻 的 阻 抗 值 在 40 Ω 左 右, 再 加 入 接 地 金 屬 線 後 可 將 低 頻 阻 抗 值 拉 高 接 近 50 Ω 圖 2-4(c) 則 是 虛 部 的 部 分, 可 以 很 明 顯 的 看 出 將 容 抗 值 降 低 至 100 以 下, 但 低 頻 加 入 一 接 地 金 屬 線 後, 可 將 原 本 低 頻 成 電 容 性 的 阻 抗 拉 升 至 非 常 接 近 零 點, 有 效 提 升 天 線 的 效 能 11

24 (a) 單 極 天 線 加 入 耦 合 金 屬 和 加 入 接 地 金 屬 線 的 天 線 返 回 損 耗 (b) 單 極 天 線 加 入 耦 合 金 屬 和 加 入 接 地 金 屬 線 的 實 部 阻 抗 12

25 (c) 單 極 天 線 加 入 耦 合 金 屬 和 加 入 接 地 金 屬 線 的 虛 部 阻 抗 圖 2-4 單 極 天 線 加 入 耦 合 金 屬 和 增 加 調 整 接 地 金 屬 線 後 的 參 數 變 化 (a) 返 回 損 耗 圖 (b) 實 部 阻 抗 圖 (c) 虛 部 阻 抗 圖 再 詳 細 了 解 本 天 線 設 計 之 操 作 原 理 後, 接 著 我 們 將 對 本 天 線 之 輻 射 場 型 增 益 和 輻 射 效 率 做 實 際 的 量 測 圖 2 5 為 本 天 線 設 計 分 別 在 與 2050 MHz 五 個 頻 率 點 時, 實 際 量 測 所 得 的 2D 和 3D 輻 射 場 型 圖 如 圖 所 示, 在 低 頻 頻 帶 時 (869 及 920 MHz), 場 型 於 x-y 切 面 呈 現 近 似 全 向 性 輻 射 的 特 性, 其 所 呈 現 之 場 型 與 傳 統 手 機 天 線 之 場 型 相 類 似, 均 為 接 近 標 準 偶 極 天 線 操 作 於 半 波 長 模 態 之 輻 射 場 型, 也 由 於 在 x-y 切 面 擁 有 較 佳 的 全 向 性, 使 得 整 體 天 線 發 射 與 接 收 的 效 能 有 很 大 的 助 益 而 在 高 頻 時 天 線 主 街 地 面 上 之 表 面 電 流 分 布 具 有 較 多 之 電 流 零 點, 因 此 在 輻 射 場 型 上 也 產 生 相 對 應 的 現 象, 與 低 頻 的 輻 射 場 型 相 較 下, 高 頻 的 輻 射 場 型 有 較 多 的 凹 陷 點 產 生, 同 時 也 由 於 場 型 零 點 較 多 的 關 係, 使 得 旁 波 辦 較 為 明 顯 突 出, 同 時 整 體 指 向 性 也 較 低 頻 來 的 高 13

26 (a) F =869 MHz (b) F =925 MHz 14

27 (c) F =1795 MHz (d) F =1920 MHz 15

28 (e) F =2050 MHz 圖 2-5 分 別 針 對 操 作 頻 率 GSM DCS PCS UMTS 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 和 3D 遠 場 輻 射 場 型 圖 圖 2-5(a) 和 (b) 分 別 為 本 天 線 設 計 之 低 頻 與 高 頻 操 作 頻 帶 之 實 際 量 測 輻 射 效 率 與 增 益 圖 在 低 頻 操 作 頻 帶 內, 輻 射 效 率 大 約 為 64 ~ 77 %, 最 大 增 益 介 於 0.9 ~ 1.3 dbi 在 高 頻 操 作 頻 帶 內, 輻 射 效 率 大 約 為 53 ~ 74 %, 最 大 增 益 介 於 1.1 ~ 2.8 dbi 不 論 在 低 頻 頻 帶 還 是 高 頻 頻 帶, 天 線 輻 射 效 率 皆 超 過 50 %, 相 當 符 合 實 際 將 天 線 應 用 於 行 動 系 統 手 機 產 品 時 的 需 求 在 低 頻 頻 帶, 效 率 與 增 益 的 曲 線 趨 勢 大 致 相 同, 意 謂 著 指 向 性 與 場 型 並 無 極 大 的 變 化 ; 反 之, 於 高 頻 頻 帶 時, 效 率 和 其 他 頻 帶 比 起 來 略 低 但 增 益 有 增 無 減, 意 謂 著 指 向 性 和 場 型 有 較 大 的 變 化 對 照 圖 2 5 可 發 現 指 向 性 和 場 型 的 確 有 較 大 的 變 化 16

29 (a) F = MHz (b) F = MHz 圖 2-6 (a) 為 本 天 線 設 計 操 作 在 GSM 850 GSM 900 頻 帶 之 量 測 輻 射 效 率 與 增 益 ;(b) 本 天 線 設 計 操 作 在 DCS 1800 PCS 1900 和 UMTS 頻 帶 之 量 測 輻 射 效 率 與 增 益 17

30 2.4 延 伸 探 討 圖 2-7 是 以 模 擬 軟 體 HFSS 模 擬 比 較 兩 種 不 同 設 計 方 式 的 返 回 損 耗 圖, 從 圖 中 可 以 很 明 顯 得 知, 帄 面 化 設 計 低 頻 阻 抗 匹 配 較 佳, 高 頻 阻 抗 頻 寬 較 寬, 反 之 立 體 化 設 計 匹 配 較 差 頻 寬 較 窄, 但 兩 種 設 計 均 達 成 我 們 所 需 的 操 作 頻 帶 但 立 體 化 設 計 可 有 效 縮 小 天 線 主 體 的 體 積, 因 此 在 此 我 們 採 用 立 體 化 的 設 計 圖 2-7 分 別 對 帄 面 式 及 立 體 式 設 計 的 模 擬 返 回 損 耗 圖 圖 2-8 是 以 模 擬 軟 體 HFSS 模 擬 比 較 兩 種 不 同 設 計 方 式 的 3D 輻 射 場 型 圖, 從 圖 中 可 以 很 明 顯 得 知, 帄 面 化 設 計 與 立 體 化 設 計 兩 種 設 計 方 式 的 輻 射 場 相 似, 但 在 低 頻 的 輻 射 場 型 帄 面 式 設 計 中, 場 型 在 X-Y 帄 面 上 較 趨 近 於 全 向 性, 這 應 該 是 電 流 流 向 無 彎 折 所 形 成, 在 高 頻 的 輻 射 場 型 部 分 則 無 差 異 不 明 顯 基 於 兩 種 設 計 可 操 作 頻 帶 相 同 輻 射 場 型 相 似, 但 其 天 線 主 體 體 積, 立 體 化 設 計 優 於 帄 面 化 設 計, 因 此 在 此 我 們 選 擇 用 立 體 的 方 式 來 設 計 18

31 (a) F =869 MHz (b) F =1920 MHz 圖 2-8 分 別 針 對 操 作 頻 率 869 及 1920MHz 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 模 擬 3D 遠 場 輻 射 場 型 圖 19

32 2.5 心 得 與 討 論 本 章 節 中 提 出 一 種 可 應 用 行 動 通 訊 裝 置 之 天 線 設 計, 此 天 線 可 應 用 於 多 個 頻 帶, 具 高 整 合 性, 另 外 利 用 嵌 入 T 型 饋 入, 並 與 接 地 金 屬 作 耦 合, 有 別 於 以 往 設 計 多 頻 天 線 必 頇 利 用 多 重 路 徑 去 設 計, 降 低 結 構 上 的 複 雜 度 在 日 新 月 異 的 手 機 市 場 中, 實 際 將 天 線 設 計 應 用 於 行 動 通 訊 產 品 時, 普 遍 朝 著 輕 薄 短 小 的 概 念 設 計, 因 此, 在 有 限 的 空 間 內, 將 多 個 頻 帶 整 合 再 一 起, 將 可 使 系 統 發 展 性 的 更 多 元 20

33 第 三 章 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 微 帶 天 線 3.1 概 述 在 無 線 通 訊 蓬 勃 發 展 的 時 代, 天 線 是 無 線 通 訊 中 必 備 的 傳 輸 與 接 收 工 具, 由 於 各 種 無 線 功 能 的 運 用 持 續 的 增 加, 從 早 期 的 單 頻 雙 頻 到 目 前 的 三 頻 多 頻 帶 甚 至 是 超 寬 頻 去 發 展 現 階 段 無 線 傳 輸 的 運 用 越 來 越 廣, 利 用 手 機 做 訊 息 的 溝 通 及 影 像 的 傳 輸 也 日 益 普 及, 目 前 市 面 上 的 智 慧 型 手 機 漸 漸 具 備 有 多 模 態 及 藍 芽 配 件 等 產 品 的 出 現, 因 此 天 線 的 操 作 頻 寬 涵 蓋 多 頻 帶 操 作 是 需 要 的 含 有 多 頻 帶 天 線 的 智 慧 型 手 機, 在 相 關 論 文 當 中 [1]-[2] 雖 然 有 相 關 的 形 式 已 發 表, 但 皆 未 能 含 有 WLAN 的 使 用 頻 帶, 因 此 內 含 WLAN 頻 帶 的 手 機 天 線 設 計 [6]-[8], 是 值 得 我 們 去 研 究 與 探 討 另 外 由 於 手 機 的 體 積 趨 近 於 輕 薄 短 小, 因 此 能 使 用 的 天 線 體 積 也 日 益 縮 小, 所 以 要 如 何 設 計 出 縮 小 化 且 操 作 多 頻 帶 的 天 線 是 未 來 研 究 的 方 向 本 文 提 出 一 個 具 有 縮 小 化 且 可 操 作 於 多 頻 帶 之 迴 路 微 帶 天 線 設 計, 此 天 線 的 操 作 頻 帶 範 圍 為 :(GSM 850 GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 及 WLAN 2400) 相 關 設 計 將 如 下 介 紹 本 章 的 設 計 主 要 重 點 有 :1. 將 參 考 天 線 原 始 設 計 為 一 般 手 持 系 統 改 為 應 用 於 智 慧 型 手 機 天 線 設 計 並 縮 小 化 ;2. 將 矩 形 的 饋 入 改 為 梯 形 饋 入, 提 升 高 低 頻 的 阻 抗 匹 配, 即 使 做 縮 小 化 的 設 計, 仍 可 涵 蓋 原 有 的 操 作 頻 段 ;3. 調 整 蜿 蜒 金 屬 線 與 饋 入 金 屬 片 的 耦 合 間 距, 進 而 在 高 頻 激 發 出 一 模 態, 涵 蓋 Bluetooth 和 WiFi 系 統 如 圖 3-1 所 示, 天 線 主 體 是 由 一 塊 矩 形 的 單 極 天 線 及 一 條 短 路 的 蜿 蜒 偶 和 金 屬 線 所 組 成, 不 僅 具 有 較 小 的 尺 寸 且 涵 蓋 多 個 操 作 頻 段 ( GSM850 / GSM900 / DCS1800 / PCS 1900/ UMTS2000 ), 但 並 未 能 涵 蓋 WLAN 系 統, 無 法 提 供 WLAN 21

34 的 服 務 因 此, 若 能 延 用 它 現 有 的 設 計 概 念 下, 稍 做 修 改 配 置 方 式 以 改 善 其 阻 抗 頻 寬, 應 該 可 以 在 設 計 出 一 種 可 應 用 於 其 他 手 持 系 統 的 多 頻 帶 手 機 天 線, 因 而 激 發 了 本 章 的 研 究 動 機 此 天 線 設 計 為 板 後 0.8mm 的 雙 面 金 屬 玻 璃 纖 維 基 板 (FR4), 相 對 介 電 系 數 (Relative Permittivity) 為 4.4, 正 切 損 耗 常 數 (Loss Tangent) 為 圖 3-1 內 嵌 五 頻 印 刷 式 環 狀 手 機 天 線 22

35 3.2 天 線 設 計 圖 3-2 為 本 文 所 提 出 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 以 梯 形 單 極 天 線 及 一 條 短 路 的 寄 生 蜿 蜒 偶 合 金 屬 線 所 組 成, 梯 形 單 極 天 線 可 使 得 高 頻 及 中 頻 部 分 的 頻 寬 較 寬 短 路 寄 生 蜿 蜒 金 屬 線 的 耦 合 位 置 選 擇 於 梯 形 單 極 天 線 的 後 方, 因 此 產 生 一 新 低 頻, 使 得 頻 段 涵 蓋 (GSM850/GSM900) 天 線 主 體 設 計 在 單 面 金 屬 的 玻 璃 纖 維 板 上 此 單 面 板 的 參 數 如 下 : 厚 度 為 0.8mm, 相 對 介 電 係 數 為 (Relative Permittivity) 為 4.4, 正 切 損 耗 (Loss tangent) 為 接 地 面 為 60x100mm 2, 取 代 手 機 的 面 板, 天 線 面 積 為 (8x6x60 mm 3 ) 經 由 實 驗 發 現 本 文 提 出 之 設 計 具 有 一 項 設 計, 藉 由 調 整 梯 型 金 屬 面 的 角 度 可 調 整 中 頻 及 高 頻 的 阻 抗 匹 配 特 性 設 計 主 要 重 點 有 :1. 拉 近 低 頻 路 徑 與 高 頻 路 徑 的 間 距, 進 而 產 生 一 新 高 頻 涵 蓋 ISM 的 頻 段 2. 改 變 高 頻 共 振 路 徑 的 配 置, 改 由 錐 形 耦 合, 如 此 可 以 提 高 中 頻 高 頻 的 頻 寬, 並 能 稍 微 改 善 高 頻 的 阻 抗 匹 配 改 變 高 頻 共 振 路 徑 的 配 置, 改 由 梯 形 耦 合, 如 此 可 以 提 高 中 頻 高 頻 的 頻 寬, 以 涵 蓋 GSM 850 GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 WLAN 2400 頻 帶 使 本 天 線 的 阻 抗 頻 寬 能 達 到 等 頻 帶 的 規 範 23

36 圖 3-2 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 微 帶 天 線 24

37 3.3 實 驗 參 數 探 討 此 天 線 模 擬 結 果 使 用 Ansoft HFSS(High Frequency Structure Simulator) 模 擬 軟 體 做 最 初 設 計 的 模 擬 分 析, 我 們 由 圖 3-3 所 示, 可 以 發 現 實 際 量 測 與 模 擬 結 果 的 返 回 損 耗 值 有 相 當 程 度 的 吻 合 性, 其 操 作 頻 帶 之 阻 抗 頻 寬 以 VSWR 3:1 作 為 定 義, 低 頻 的 部 分 可 操 作 頻 寬 範 圍 由 MHz, 而 高 頻 的 部 分 可 操 作 的 頻 寬 範 圍 MHz 和 MHz, 在 目 前 的 行 動 通 訊 系 統 規 範 中 可 適 用 於 全 球 通 訊 系 統 (Global System for Mobile communication, GSM ) 824 MHz 至 960 MHz, 以 及 數 位 通 訊 系 統 (Digital Communication System, DCS )1710 MHz 至 1880 MHz, 個 人 通 訊 系 統 (Personal Communication System, PCS ) 1850 MHz 至 1990 MHz, 通 用 行 動 系 統 (Universal Mobile Telecommunication System, UMTS ) 1920 MHz 至 2170 MHz 和 WLAN 系 統 2400 MHZ 圖 3-3 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 量 測 與 模 擬 所 得 之 返 回 損 耗 25

38 如 圖 3-4 所 示, 為 使 用 Ansoft HFSS (High Frequency Structure Simulator) 對 於 將 輻 射 金 屬 片 截 角 改 變 為 梯 形 時, 對 低 中 高 三 個 頻 帶 影 響 的 反 射 損 耗 圖, 而 當 輻 射 金 屬 片 截 角 改 變 為 梯 形 時, 對 低 頻 有 較 佳 的 匹 配 性, 頻 寬 為 MHz( 頻 寬 為 160 MHz), 涵 蓋 了 GSM850/GSM900 兩 個 頻 帶 的 規 範, 中 高 頻 的 部 分 則 是 相 對 拉 寬 操 作 頻 寬, 中 頻 的 部 分 MHz( 頻 寬 為 580 MHz) 涵 蓋 DCS1800 PCS1900 UMTS2000 等 三 個 頻 帶 的 規 範, 高 頻 則 是 MHz ( 頻 寬 為 400MHz) WLAN 頻 帶 的 規 範 圖 3-4 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 對 輻 射 金 屬 片 做 矩 形 與 梯 型 兩 種 變 化 的 模 擬 所 得 到 之 返 回 損 耗 如 圖 3-5 所 示, 為 使 用 Ansoft HFSS (High Frequency Structure Simulator) 對 於 參 數 L1 長 度 變 化 對 低 頻 頻 帶 影 響 所 模 擬 的 反 射 損 耗 圖, 而 當 L1 長 度 變 化 由 mm, 我 們 發 現 調 整 L1 的 長 度 可 以 控 制 低 頻 的 頻 帶, 涵 蓋 了 GSM850 GSM900 兩 個 頻 帶 的 規 範, 中 頻 的 部 分 則 是 會 稍 微 偏 移 26

39 圖 3-5 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 對 變 數 L1 長 度 變 化 量 模 擬 所 得 到 之 返 回 損 耗, 固 定 梯 型 耦 合 金 屬 片,L1= 40 mm 如 圖 3-6 所 示, 為 使 用 Ansoft HFSS (High Frequency Structure Simulator) 對 於 參 數 L2 長 度 變 化 對 低 頻 頻 帶 影 響 所 模 擬 的 反 射 損 耗 圖, 而 當 L2 長 度 變 化 由 mm, 我 們 發 現 調 整 L2 的 長 度 可 以 控 制 中 高 頻 頻 帶 的 阻 抗 匹 配 和 操 作 頻 寬, 涵 蓋 了 GSM850 GSM900 兩 個 頻 帶 的 規 範, 低 頻 的 部 分 則 是 會 稍 微 偏 移 27

40 圖 3-6 縮 小 化 之 手 持 系 統 多 頻 帶 迴 路 天 線 設 計 對 變 數 L2 長 度 變 化 量 模 擬 所 得 到 之 返 回 損 耗, 固 定 梯 型 耦 合 金 屬 片,L2= 30 mm 圖 3-7 為 本 文 天 線 設 計 結 構, 分 別 針 對 操 作 頻 率 GSM DCS PCS UMTS WLAN 等 頻 代 的 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 遠 場 輻 射 場 型 圖, 從 圖 中 可 以 發 現, 在 各 個 頻 率 量 測 所 得 的 X-Y Plane 的 場 型 都 具 有 近 似 全 向 性 (Ommi-directional) 的 分 佈 28

41 (a) F = 869 MHz (b) F = 965 MHz 29

42 (c) F = 1795 MHZ (d) F = 1920 MHz 30

43 (e) F = 2050 MHz (f) F = 2450 MHz 圖 3-7 為 分 別 針 對 操 作 頻 率 GSM DCS PCS UMTS WLAN 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 遠 場 輻 射 場 型 圖 31

44 圖 3-8 為 量 測 之 天 線 增 益 及 效 率 圖, 操 作 頻 帶 分 別 為 低 頻 GSM 850 GSM900 與 高 頻 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 以 及 WLAN 2400 等 操 作 頻 帶, 如 圖 3-8 (a) 所 示,GSM (850/900) 的 增 益 變 化 範 圍 為 0.4 至 2 dbi, 效 率 的 變 化 範 圍 為 60 至 80 % 之 間, 而 中 頻 的 部 分 如 圖 3-8 (b), 增 益 變 化 範 圍 為 1.4 至 3 dbi, 效 率 為 60 至 80 % 之 間, 最 後 高 頻 的 部 分 如 圖 3-8 (c) 所 示, 增 益 變 化 範 圍 為 2.8 至 4.3 dbi, 效 率 為 78 至 85 % 之 間 (c) F = MHz 32

45 (d) F = MHz (e) F = MHz 圖 3-8 為 參 數 L1 = 40 mm L2 = 30 mm 耦 合 金 屬 片 為 梯 形 量 測 之 天 線 效 率 及 增 益 圖 33

46 3.4 心 得 與 討 論 我 們 成 功 地 完 成 了 一 個 具 有 縮 小 化 且 可 操 作 於 多 頻 帶 之 迴 路 微 帶 天 線 的 設 計, 此 天 線 設 計 可 適 用 於 多 頻 帶 手 機, 其 操 作 頻 率 涵 蓋 GSM 850 GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 及 WLAN 2400 等 頻 帶 ; 從 研 究 中 我 們 可 以 得 知 以 下 結 論 1. 此 天 線 的 輻 射 主 體 面 積 為 6 x 8 x 60 mm 3 接 地 面 積 為 60 x 100 mm 2, 為 立 體 化 的 設 計 所 需 的 天 線 體 積 僅 為 2.88cm 3, 具 有 體 積 小 的 特 點 ;2. 另 有 一 個 注 目 的 優 點, 它 可 以 操 作 在 WLAN 的 頻 帶, 可 增 加 多 方 面 的 應 用, 其 設 計 的 架 構 簡 單, 且 天 線 的 面 積 極 小, 在 目 前 手 機 縮 小 的 趨 勢 下, 是 一 種 極 佳 的 選 擇 34

47 第 四 章 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 4.1 概 述 隨 著 個 人 移 動 通 訊 系 統 的 成 長 迅 速, 使 用 者 對 手 機 的 功 能 與 外 觀 日 益 挑 剔, 對 於 手 機 傳 輸 元 件 天 線 的 要 求 也 越 來 越 嚴 苛, 必 頇 具 有 低 成 本 體 積 小 高 性 能 重 量 輕 和 易 用 等 特 性, 因 此 手 機 天 線 的 設 計 皆 朝 向 輕 薄 短 小 方 向 前 進 多 頻 手 機 天 線 尺 寸 設 計 與 應 用 在 許 多 文 章 中 已 經 被 提 出, 其 中 也 提 到 WWAN (wireless wide area network: 無 線 廣 域 網 ) 系 統 被 應 用 在 手 機 上, 包 含 的 有 GSM 850 GSM 900 頻 帶 (824 ~ 960 MHz) DCS 1800 PCS 1900 和 UMTS 2000 頻 帶 (1710 ~ 2170 MHz) 在 不 久 的 未 來, 預 計 4GLTE (Long Term Evolution: 長 久 演 進 ) 將 可 以 提 供 更 高 的 移 動 寬 頻 和 多 媒 體 服 務 與 現 有 的 2G/GSM 和 3G/UM`TS 系 統 相 比 較, 整 合 2G/3G/4G 頻 帶 系 統 除 了 相 關 技 術 可 以 延 續, 另 外 具 有 較 高 頻 寬 與 傳 輸 數 率, 對 用 戶 而 言 是 非 常 具 有 吸 引 力 的 因 此 如 何 用 簡 單 的 設 計 概 念 設 計 出 寬 頻 天 線, 其 中 包 含 LTE 700 GSM 850 GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 LTE 2300 和 LTE 2500 這 些 頻 帶 變 得 非 常 重 要 [6-10] 在 本 篇 文 章 中, 我 們 提 出 一 種 利 用 耦 合 饋 入 和 調 整 金 屬 元 件 的 方 式 來 設 計 出 可 操 作 八 頻 LTE 700 GSM 850 GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 LTE 2300 和 LTE 2500 之 帄 版 單 極 天 線, 根 據 實 驗 結 果 證 明 是 可 行 的, 且 可 以 直 接 印 製 在 手 機 的 系 統 電 路 板 上, 與 射 頻 電 路 結 合 由 於 製 作 成 本 低 和 面 積 小 的 特 性 適 合 應 用 在 超 薄 型 手 機 上, 此 天 線 面 積 只 需 要 840 mm 2 即 可 35

48 4.2 天 線 設 計 圖 4-1(a) 為 本 論 文 所 提 出 可 以 應 用 於 手 持 系 統 的 天 線 幾 何 圖 形 其 設 計 製 作 是 採 用 相 對 介 電 係 數 r(relative Permittivity) 為 4.4 和 正 切 損 耗 常 數 (Loss Tangent) 為 的 單 面 金 屬 玻 璃 纖 維 板 (FR4) 玻 璃 纖 維 板 (FR4) 板 材 厚 度 為 0.8 mm, 天 線 基 板 寬 度 為 60 mm, 長 度 為 114 mm, 天 線 使 用 空 間 為 60 mm x 14 mm, 其 底 下 為 60 mm x 100 mm 的 系 統 接 地 面 天 線 饋 入 線 為 50Ω 微 帶 線 和 同 軸 線 所 組 成, 其 中 微 帶 線 寬 為 1.5 mm 圖 4-1(b) 顯 示 天 線 尺 寸 圖, 圖 中 包 含 饋 入 金 屬 片 主 輻 射 耦 合 金 屬 面 與 調 整 金 屬 元 件 三 個 部 分 所 組 合 而 成 天 線 饋 入 金 屬 片 是 由 一 條 1.5mm 線 寬 的 饋 入 線 連 接 矩 形 金 屬 片 組 成 天 線 饋 入 金 屬 片 與 天 線 主 輻 射 耦 合 金 屬 面 間 隔 著 0.5 mm 間 距 作 電 容 性 偶 和 饋 入, 調 整 金 屬 元 件 是 一 條 蜿 蜒 的 金 屬 線 跟 矩 形 金 屬 片 合 成, 最 後 調 整 金 屬 元 件 與 主 輻 射 耦 合 金 屬 面 相 連 接 並 且 共 同 連 接 至 系 統 接 地 面 本 設 計 理 念 有 兩 個 部 分,1. 藉 由 電 容 耦 合 饋 入 方 式 在 低 頻 帶 的 部 分 激 發 兩 個 相 鄰 模 態,2. 加 入 調 整 金 屬 元 件, 對 低 頻 帶 兩 個 模 態 進 一 步 的, 降 低 阻 抗 值 增 加 其 匹 配 性, 達 到 涵 蓋 LTE 700 GSM 850 GSM 900 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 LTE 2300 和 LTE 2500 等 八 個 頻 帶 36

49 (a) 提 出 的 多 頻 天 線 幾 何 圖 形 (b) 天 線 尺 寸 圖 圖 4-1 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 結 構 與 尺 寸 圖 37

50 4.3 實 驗 參 數 探 討 圖 4-2 是 實 際 量 測 與 以 模 擬 軟 體 HFSS 模 擬 比 較 的 返 回 損 耗 圖, 從 圖 中 可 以 很 明 顯 得 知, 此 設 計 具 有 低 頻 與 高 頻 兩 個 寬 頻, 低 頻 由 兩 個 激 發 模 態 組 成 寬 頻, 高 頻 由 三 個 模 態 結 合 成 大 寬 頻, 最 後 達 成 我 們 所 需 的 操 作 頻 帶 圖 4-2 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 圖 4-3 為 利 用 電 磁 模 擬 軟 體 HFSS 模 擬 不 同 的 饋 入 方 式 以 及 加 入 調 整 金 屬 元 件 後 的 幾 何 圖 形, 當 利 用 直 接 饋 入 式 如 圖 4-3 (a), 在 高 頻 可 形 成 一 個 寬 頻 涵 蓋 操 作 頻 寬 為 MHz, 當 改 成 耦 合 饋 入 式 如 圖 4-3 (b), 可 以 在 低 頻 MHz 產 生 兩 個 模 態, 最 後 再 加 入 調 整 金 屬 元 件 如 圖 4-3 (c), 可 增 加 低 頻 的 匹 配, 達 到 可 操 作 頻 帶 為 LTE700 GSM850 GSM900 DCS1800 PCS 1900 UMTS LTE2300 和 LTE2500 等 八 個 頻 帶 38

51 (a) 直 接 饋 入 式 (b) 耦 合 饋 入 式 (c) 耦 合 饋 入 和 加 入 調 整 金 屬 元 件 圖 4-3 一 種 具 有 調 整 金 屬 元 件 之 內 藏 式 八 頻 新 型 手 機 天 線 對 不 同 饋 入 方 式 及 加 入 調 整 元 件 的 幾 何 圖 形 圖 4-4 (a) 模 擬 直 接 饋 入 耦 合 饋 入 和 利 用 耦 合 饋 入 再 加 入 調 整 金 屬 元 件 之 反 回 損 耗 的 變 動 圖 4-4 (b) 是 以 不 同 饋 入 方 式 以 及 加 入 調 整 金 屬 元 件 的 實 部 阻 抗 圖 採 用 直 接 饋 入 式 時, 實 部 會 有 較 大 的 阻 抗 大 概 在 500Ω, 當 利 用 耦 合 饋 入 時 可 有 效 地 降 低 頻 的 阻 抗 值 在 300Ω 左 右, 再 加 入 調 整 金 屬 元 件 後 可 將 阻 抗 值 降 至 200Ω 以 下 圖 4-4 (c) 則 是 虛 部 的 部 分, 可 以 很 明 顯 的 看 出 能 將 容 抗 值 降 低 至 100 以 下, 非 常 接 近 零 點, 有 效 提 升 天 線 的 效 能 39

52 (a) 不 同 饋 入 方 式 以 及 加 入 調 整 金 屬 元 件 的 天 線 返 回 損 耗 (b) 不 同 饋 入 方 式 以 及 加 入 調 整 金 屬 元 件 的 實 部 阻 抗 圖 40

53 (c) 不 同 饋 入 方 式 以 及 加 入 調 整 金 屬 元 件 的 虛 部 阻 抗 圖 圖 4-4 不 同 饋 入 方 式 以 及 加 入 調 整 金 屬 元 件 後 的 參 數 變 化 (a) 返 回 損 耗 圖 (b) 實 部 阻 抗 圖 (c) 虛 部 阻 抗 圖 41

54 圖 4-5 為 本 文 天 線 設 計 結 構, 分 別 針 對 操 作 頻 率 LTE GSM DCS PCS UMTS 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 和 3D 遠 場 輻 射 場 型 圖, 從 圖 中 可 以 發 現, 在 830 MHz 的 X-Y Plane 與 1940 MHz X-Z Plane 量 測 所 得 的 場 型 都 具 有 近 似 全 向 性 (Ommi-directional) 的 分 佈, 而 高 頻 2450, 其 為 四 分 之 一 波 長 設 計, 因 此 輻 射 場 型 具 有 較 多 的 漣 波 情 形 (f) F =830 MHz 42

55 (g) F = 1940 MHz (h) F = 2450 MHz 圖 4-5 為 分 別 針 對 操 作 頻 率 LTE GSM DCS PCS UMTS 之 X-Z Plane Y-Z Plane X-Y Plane 的 2D 和 3D 遠 場 輻 射 場 型 圖 43

56 圖 4-6 為 量 測 之 天 線 增 益 及 效 率 圖, 操 作 頻 帶 分 別 為 低 頻 LTE700 GSM 850 GSM 900 與 高 頻 DCS 1800 PCS 1900 UMTS 2000 LTE 2300 及 LTE 2500) 等 操 作 頻 帶, 如 圖 4-6 (a) 所 示,LTE 700 的 增 益 變 化 範 圍 為 0.2 至 0.5 dbi, 效 率 的 變 化 範 圍 為 50 至 70 % 之 間,GSM (850/900) 的 增 益 變 化 範 圍 為 0.2 至 1.2 dbi, 效 率 的 變 化 範 圍 為 60 至 80 % 之 間, 如 圖 4-6 (b),dcs1800 PCS 1900 UMTS2000 的 增 益 變 化 範 圍 為 0.2 至 3 dbi, 效 率 為 50 至 85 % 之 間, 最 後 LTE2300 和 LTE2500 的 部 分 如 圖 4-6 (c) 所 示, 增 益 變 化 範 圍 為 1.8 至 6 dbi, 效 率 為 78 至 85 % 之 間 (a) F = MHz 44

57 (b) F = MHz 圖 4-6 為 利 用 耦 合 饋 入 及 加 入 調 整 元 件 後 量 測 之 天 線 效 率 及 增 益 圖 45

58 4.4 心 得 與 討 論 本 論 文 成 功 地 完 成 一 個 具 有 調 整 金 屬 元 件 且 可 操 作 於 多 頻 帶 之 微 帶 天 線 設 計, 此 天 線 設 計 可 適 用 於 多 頻 帶 手 機, 其 操 作 頻 率 涵 蓋 LTE 700 GSM 850 GSM 900 GSM 1800 GSM 1900 UMTS2000 LTE 2300 和 LTE 2500, 中 心 頻 率 的 天 線 增 益 分 別 為 0.35 dbi 1.34 dbi 2.04 dbi 3.25 dbi 2.82 dbi 此 天 線 的 可 用 空 間 為 60 x 14 mm 2, 是 帄 面 化 的 設 計, 可 內 藏 於 一 般 手 機 裡 面, 因 此 具 有 設 計 容 易 的 特 點 除 此 之 外, 加 入 調 整 金 屬 元 件 後 可 以 有 效 的 提 高 天 線 的 效 能, 也 具 備 了 設 計 簡 單 的 特 點, 將 有 利 於 應 用 於 各 種 多 頻 手 機 天 線 的 設 計 46

59 第 五 章 心 得 與 討 論 本 論 文 為 可 應 用 於 多 頻 帶 之 手 持 系 統 天 線 設 計, 目 前 高 整 合 性 體 積 小 的 天 線 是 最 熱 門 的 產 品 在 本 論 文 中, 我 們 提 出 三 種 設 計 方 法 來 達 到 小 型 化 且 多 頻 帶 的 設 計 第 一 種 方 法 是 利 用 嵌 入 式 一 個 T 型 當 饋 入, 與 一 接 地 金 屬 作 耦 合, 這 樣 可 使 得 高 低 頻 均 得 以 激 發 出 兩 個 模 態 做 結 合, 形 成 兩 個 寬 頻, 利 用 此 種 設 計 方 法, 可 避 免 多 餘 不 必 要 的 多 重 路 徑 ; 第 二 種 方 法 是 來 自 於 環 形 天 線 的 設 計 準 則, 在 不 改 變 原 有 之 設 計 方 法 的 機 制 下, 透 過 折 疊 的 方 式 達 到 縮 小 化 天 線, 且 調 整 蜿 蜒 金 屬 線 與 彎 折 梯 形 的 間 距 可 產 生 一 新 模 態 涵 蓋 WLAN 頻 段 ; 第 三 種 方 法 是 利 用 T 型 饋 入 與 一 接 地 金 屬 面 做 耦 合, 使 得 在 低 頻 激 發 出 兩 個 模 態, 並 在 高 頻 形 成 一 可 涵 蓋 多 個 操 作 頻 帶 的 大 寬 頻, 藉 由 適 當 的 加 入 調 整 元 件, 可 有 效 地 增 加 低 頻 的 阻 抗 匹 配, 具 有 簡 單 製 作 與 設 計 的 特 性, 且 可 操 作 於 多 頻 帶 的 高 整 合 性 47

60 參 考 文 獻 [1] G. A. Deschamps, Microstrip microwave antennas, presented at the Third USAF Symp. On Antennas, [2] D. M. Pozar, Microstrip antennas, Proceedings of the IEEE. vol. 80, Issue 1, Jan Page(s) : [3] Kin-Lu Wong and Chih-Hua Chang, On-board small-size printed monopole antenna integrated with USB connector for penta-band WWAN mobile phone. National Sun Yat-sen University, Department of Electrical Engineering. [4] Wei-Yu Chen and Kin-Lu Wong, Small-Size coupled-fed Shorted-Monopole for internal WWAN antenna in the thin-profile mobile phone. National Sun Yat-sen University, Department of Electrical Engineering. [5] K.L. Wong, Y.C. Lin and T.C. Tseng, Thin internal GSM/DCS patch antenna for a portable mobile terminal. National Sun Yat-sen University, Department of Electrical Engineering. [6] C. A. Balanis, Antenna Theory, Proceedings of the IEEE. vol. 80, Issue 1, Jan Page(s) : [7] S. Y. Lin, Multiband folder planer monopole antenna for mobile handset, IEEE Trans on Antennas and Propagation, vol. 52 No. 7, [8] Z. Du,K. Gong, and J. Shiang Fu, A novel Compact Wide-Band Planar monopole antenna for Mobile Handsets, IEEE Trans on Antennas and Propagation, vol. 54 No. 2,

61 [9] K. L. Wong, G. Y. Lee and T. W. Chiou, A low-profile Planar monopole antenna for multiband operation of mobile handset, IEEE Trans on Antennas and Propagation, vol. 51 pp , [10] M. Kitlinski, T. Borodo, Improve compact low-profile quad-band planar monopole antenna for mobile handset, 2006 International conference on Microwaves, Radar & Wireless Communications, pp , [11] G. Y. Lee, T. W. Chiou, K. L. Wong and C. Wang, LowProfile Planar Monopole Antenna for GSM/DCS/PCS Triple-Band Mobile Phone, IEEE AP-Soc [12] J. H. Lu and Y. D. Wang, A planar meander line antenna for multi-band operation of mobile handset, IEEE AP-S Int. Symp. Dig., vol. 4, pp , [13] W. Y. Li and K. L. Wong, Internal penta-band printed loop-type mobile phone antenna, IEEE Region 10 Conference, pp. 1-4, [14] C. I. Lin and K. L. Wong, Internal meandered loop antenna for multiband mobile phone with the user's hand, IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, pp , [15] B. Jung, H. Rhyu, Y. J. Lee, F. J. Harackiewicz, M. J. Park, and B. Lee, Internal folded loop antenna with tuning notches for GSM/GPS/DCS/PCS mobile handset applications, Microw. Opt. Technol. Lett., 48, pp , Aug [16] S. J. Eom, J. H. Lee, A, Kim, and S. O. Park, Broadband internal antenna for 700MHz LTE application with distributed feeder, Asia Pacific Microwave Conference, pp , [17] K. L. Wong and W. Y. Chen, Small-size printed Loop-Type antenna integrated with two stracked couple-fed shorted strip monopoles for eight-band 49

62 LTE/GSM/UMTS operations in the mobile phone, Microw Opt Technol. Lett., vol. 52, pp , July [18] S. C. Chen and K. L.Wong, Bandwidth enhancement of coupled-fed on-board printed PIFA using bypass radiating strip for eight-band LTE/WWAN slim mobile phone Microw Opt Technol. Lett., vol.52,pp , September [19] K. L. Wong, M. F. Tu, Tzuenn-Yih Wu,and Wei-Yu Li, Small-size couple-fed printed PIFA for internal eight-band LTE/GSM/UMTS mobile phone antenna, Microw Opt Technol. Lett., vol. 52, pp , September [20] Kin-Lu Wong, Wei-Yu Chen, Chun-Yih Wu, and Wei-Yu Li, Small-size internal eight-band LTE/WWAN mobile phone antenna with internal distributed LC matching circuit, Microw Opt Technol. Lett., vol. 52, pp , October [21] F. H. Chu and K. L. Wong, Plannar printed strip monopole with a closely-coupled parasitic shorted strip for eight-band LTE/GSM/UMTS mobile phone, IEEE Antennas and Propagatio Society International Symposium, vol. 58, pp , October