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EMC量測用寬頻天線
   
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  作者:財團法人台灣電子檢驗中心 發表於2011/9/7 上午 10:46:19
 

EMC量測用寬頻天線

台灣電子檢驗中心李志宏

前言

    台灣電子檢驗中心長期以來專注於無線通訊產業之天線及零組件研發,在天線及被動關鍵零組件上具有相當之設計及研製能力,除了天線量測與校驗服務外,特別提供EMC量測用天線委託訂製設計,其量測頻率可從30 MHz~2 GHz,可作為EMC量測、正規化場地衰減(NSA)校驗之用…等量測。

 

雙錐形天線(Biconical Antenna)

雙錐形(Biconical Antenna)天線

    雙錐形天線(Biconical Antenna )其結構依MIL-STD 461所提出的雙錐形天線結構進行研究設計,使用頻段涵蓋30 MHz~300 MHz,在雙錐形天線的平衡-非平衡(Balun)轉換器上進行改良研究,藉此降低其轉換時所造成之損耗,使此天線可涵蓋一寬頻段操作。

    雙錐形天線是少數可以利用推導數學式來計算之天線,經由球座標之計算以推導其天線之阻抗方程式,透過電磁模擬軟體分析其阻抗值,並且針對所用之模擬軟體NEC2去說明其電磁場計算原理,以獲得與設計時相符之特性優良之雙錐形天線。為考量其平衡-非平衡(Balun)與雙錐天線作銜接,探討1:1和1:4 Balun之間的設計技術與差異,最後量測其雙錐形天線之特性,以獲得特性優良之雙錐形天線。在戶外測試場地(OATS)經過多次重複性測試之後,天線增益(Gain)與天線因子(Antenna Factor)的表現皆相當穩定,赴英國國家物理實驗室(NPL)測試比對其特性,也獲得相同之結果特性,適合業界使用在EMI產品測試和場地校驗比對上使用。

 

對數週期天線(Log Periodic Dipole Array Antenna, LPDA)

對數週期型(LPDA)天線

    對數週期型天線( Log Periodic Dipole Array Antenna )係將線性天線排列而成一寬頻的指向性天線,在高頻部份因為要增加其增益値,均會在輻射方向增加輻射元件(Director),透過對稱性的週期結構以完成此一天線設計。使用頻段涵蓋200 MHz至2000 MHz,電壓駐波比(VSWR)平均值在1.5以下,輻射效率良好。

    主要利用半波長偶極天線堆疊陣列的方式設計,須考量輻射電波之方向性與工作頻率範圍內之阻抗特性。在設計中,選擇適當的τ、σ之值才可以涵蓋200 MHz至2000 MHz頻段需求,再以對數週期天線理論計算的方式來導出所需的天線尺寸與傳輸線之適當間距,以獲得特性良好之對數週期天線。

    在戶外測試場地經過多次重複性測試之後,天線增益(Gain)與天線因子(Antenna Factor)的表現皆相當穩定,赴英國國家物理實驗室(NPL)測試比對其特性,也獲得相同之結果特性,並獲得其肯定,其天線適合業界使用在EMI產品測試和場地校驗比對上使用。

 

雙錐形對數週期天線(Bi-log Hybrid Antenna)

    Bilog天線為雙錐形天線與對數週期形天線的結合設計,此類型天線可涵蓋30 MHz至2000 MHz的操作頻帶,本中心亦將各種不同形式的低頻輻射天線進行最佳化,以為之後Bilog天線製作的依據。Bilog天線的結構簡單且對稱,其阻抗匹配良好,且天線的輻射場型特性亦是在輻射方向之邊射(broad-side)上對稱。

    業界多用於電磁相容性測試天線,於電磁相容檢測驗證上,此量測天線其輻射特性精確且穩定性高,除了可以用此天線當參考來測試量測場地的特性之外,也可用來進行與未知天線在天線量測時的參考天線。

雙錐對數週期形天線(Bi-log Hybrid Antenna)

    此天線為一直觀設計,專門為了中科院客製化所開發研究,於低頻時(30 MHz至200 MHz)具有極佳的輻射特性且靈敏度高,操作頻帶亦可涵蓋30 MHz至2000 MHz,除了低頻共振的雙錐形天線部份達到189公分外,此天線整體電氣特性效果卓越,非常適合當作Immunity測試天線使用。

雙錐對數週期形天線(Bi-log Hybrid Antenna)

    利用20根天線單元完成此一設計,使其天線輻射特性更加平順,亦使得起始頻率的輻射增強,在量測可以得到較佳的接收訊號強度。為了使此天線在增加低頻輻射之領結天線(Bowtie)後,仍能符合實際場地測試使用(尤其在三米半電波暗室等有限空間),因此在低頻共振領結天線上增加了二根cross-bar,以達到理想且均勻之電流分佈特性。

雙錐對數週期形天線(Bi-log Hybrid Antenna)

    僅以14根天線單元完成此一新型態Bilog天線設計,可涵蓋30 MHz ~ 2000 MHz之操作頻帶,克服市售德國S牌天線之天線因子(Antenna Factor, A.F.)的不連續點。天線縮小化之縱身長度僅為95公分、輕量化之重量僅為2.1公斤,非常適合搭配743及966半電波暗室EMC量測使用,以達到理想之量測天線配置;此天線架設垂直離地1米時,後端低頻Bowtie終端離地至少26公分,符合各式測試法規要求。

 
分類:數位終端設備/應用加值軟體
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