電磁最佳化實驗室EM Optimization Lab陳晏笙研究團隊

本研究提出一應用於無線區域網路分享器的場型可重組式天線。傳統WLAN分享器的天線為全向天線，在平面中向各個方向均勻地輻射能量；雖然其涵蓋範圍遍及四面八方，相對地，能量也被分散到四周，造成各方向收到較低的輸入功率，因此，傳統全向性天線的涵蓋範圍相對較小。然而，若使用高指向性的天線，使能量固定朝某方向輻射，這時當用戶移動到場型的零點，又無法收到分享器的信號。為了兼顧這兩種天線的優點，進而延伸分享器的涵蓋範圍、提升天線增益，本研究以八木天線為天線的基型，為傳統全向天線增加反射器與指向器。這些反射器與指向器都以金屬片段所組成，各金屬片段之間以繼電器開關連接；透過調整開關的二元狀態，金屬片段將可分別實現反射器、指向器所需要的不同長度，進而控制天線的指向性，使天線既指向單一方向，又可掃描全平面的各個方位角，成功創造出四面八方皆可接收到高輻射且涵蓋範圍大的輻射能量，此效果更可勝於傳統全向天線之效果。
此創新的可重組式天線還具有雙頻的工作頻帶；相較於傳統無線網路天線只能工作於2.4 GHz，本專題所提出的新形天線能分別工作於2.4 GHz與5.8 GHz，而且這兩個頻率都各自有8種可切換的高指向性場型。如此一來，此天線提供了兩種工作模式。第一種是單向輻射的模式；若分享器擺置於室內環境的角落，僅需使輻射能量集中至某個方向，那麼本專題所提出的天線具有比傳統天線更高的增益與涵蓋範圍。第二種則是波束掃描模式；當分享器需兼顧四面八方的使用者，本天線能夠透過高速切換這8種場型而產生無死角的涵蓋，進而提升傳輸距離、增加保密性、提升使用者的電池壽命，其優點遠勝於傳統天線的效能。
本專題以全波模擬及量測結果來驗證天線的效能。此天線的反射損失、場型、輻射效率均有詳實的分析結果，其設計概念也將在此報告中闡述。