專利名稱：對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計方法，尤其是指一種利用天線的五個參數(shù)，以簡化的方式來完成優(yōu)化程序的對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計方法。
背景技術：
對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計通常相當復雜，必須考慮到天線的形狀(包含各組件的長度、寬度及直徑)，以得到最佳的信號接收強度。
評價對數(shù)周期偶極數(shù)組天線優(yōu)劣的數(shù)據(jù)通常有電壓駐波比(VSWR，Voltage Standing Wave Ratio)及天線因子(A/F，AntennaFactor)。天線因子的值愈低表示天線的功率增益較大。
目前常用對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)的設計通常需要利用35＝243次實驗，花許多的時間才能求得一個符合要求的對數(shù)周期偶極數(shù)組天線，且每一次實驗就必須做出一支天線來加以驗證其實驗結(jié)果，工程相當浩大。因此，如何減少實驗次數(shù)以得一最佳的結(jié)果，是本發(fā)明所關注的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以實驗計劃法(DOE)，在27次實驗內(nèi)，能夠設計一最佳的對數(shù)周期偶極數(shù)組天線，能夠減少設計時間及成本。
為達到上述目的，本案提出一種對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計方法，是利用所述天線的圓型鋁管直徑、方型鋁管寬度、方型鋁管前端距離第一根天線的長度、二方型鋁管間隔的距離及同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置五個變量，以一實驗計劃法(DOE)，利用27個實驗來完成一優(yōu)化程序。
所述的優(yōu)化程序的結(jié)果可得(1)圓型鋁管直徑＝15mm、(2)方型鋁管寬度＝31.8mm、(3)方型鋁管前端距離第一根天線的長度＝50mm、(4)二方型鋁管間隔的距離＝13mm及(5)同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置＝10mm；上述之尺寸公差為正負0.1mm。
所述的實驗計劃法(DOE)是一減量實驗計劃法(DOE)，可以從35＝243次實驗減為35-2＝27次實驗，但實驗計劃法仍為較為復雜的三個水準的五個因子(Factorial Design)法。
本發(fā)明提出的方法能夠減少實驗次數(shù)，節(jié)省時間和費用。
圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的對數(shù)周期偶極數(shù)組天線示意圖；圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例的對數(shù)周期偶極數(shù)組天線圓型鋁管寬度設計圖；圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例的圓型鋁管結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明優(yōu)選實施例的圓形鋁管示意5為本發(fā)明優(yōu)選實施例的方型鋁管示意圖；圖6為本發(fā)明優(yōu)選實施例的指出方型鋁管間隔圖；圖7為本發(fā)明優(yōu)選實施例的指出饋入點與第一根圓型鋁管位置示意圖；圖8為LPDA天線的參數(shù)設計示意圖。
主要組件符號說明11，12...方型鋁管13....圓型鋁管d2....方型鋁管寬度d3....方型鋁管前端距離第一根天線的長度d4....二方型鋁管間隔的距離d5....同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置
具體實施例方式
本案為對LPDA天線結(jié)構(gòu)的設計，是利用相關公式求出LPDA天線尺寸的參數(shù)，再以電磁仿真軟件NEC仿真出幾組天線特性較佳的尺寸，和實作量測去作分析比對，在實作上將天線分為5個變量，利用此5個變量去作搭配分析，經(jīng)過多次的實驗分析與量測，而最終得到特性優(yōu)良的LPDA天線，其如圖1所示，有二支方型鋁管11，12及三十二支圓型鋁管13。
本實施例為設計一頻寬自200MHz到1000MHz的LPDA天線，先以理論公式推導出適合的天線尺寸，其中LPDA天線的設計參數(shù)意義如圖8所示。
因為所述LPDA天線為量測用天線，因此其天線尺寸須作考慮來設計，因此取τ＝0.86、σ＝0.065來作為設計的參數(shù)，去決定每根天線Ln的長度與天線間的距離dn，在天線所需要的尺寸決定后，便對天線的其它變量來做調(diào)整，將LPDA天線分為5個變量來作實驗，5個變量如下所示(1)圓型鋁管寬度(2)方型鋁管寬度(3)方型鋁管前端距離第一根天線的長度(4)二方型鋁管間隔的距離(5)同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置再經(jīng)過多次實驗的測量下，獲得此5個變數(shù)在下列尺寸時，其電壓駐波比(VSWR)的特性最好，其5個變數(shù)的尺寸如圖2所示
圖3為圓型鋁管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圓形鋁管的示意圖，圖5為方型鋁管的整體結(jié)構(gòu)，其中，方型鋁管的寬度為31.8mm×31.8mm，鋁管前端距離第一根天線的長度為50mm。圖6指出二方型鋁管間隔的距離d4為15mm。第7圖指出饋入點與第一根圓型鋁管位置相距d5＝10mm。
利用本案的設計，可得(1)圓型鋁管直徑＝15mm；(2)方型鋁管寬度d2＝31.8mm；(3)方型鋁管前端距離第一根天線的長度d3＝50mm；(4)二方型鋁管間隔的距離d4＝13mm；(5)同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置d5＝10mm；上述之尺寸公差為正負0.1mm。
權(quán)利要求
1.一種對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計方法，其特征在于是利用天線的圓型鋁管直徑、方型鋁管寬度、方型鋁管前端距離第一根天線的長度、二方型鋁管間隔的距離及同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置作為五個變量，以一實驗計劃法(DOE)，利用27個實驗來完成一個優(yōu)化程序。
2.如權(quán)利要求1所述的對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計方法，其特征在于所述優(yōu)化程序的結(jié)果能夠得到圓型鋁管直徑＝15mm、方型鋁管寬度＝31.8mm、方型鋁管前端距離第一根天線的長度＝50mm、二方型鋁管間隔的距離＝13mm及同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置＝10mm；上述之尺寸公差為正負0.1mm。
3.如權(quán)利要求1所述的對數(shù)周期偶極數(shù)組天線結(jié)構(gòu)設計方法，其特征在于其中所述的實驗計劃法(DOE)為一減量實驗計劃法(DOE)，可以從35＝243次實驗減為35-2＝27次實驗，實計劃法仍為三個水準的五個因子(Factorial Design)法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對數(shù)周期偶極數(shù)組天線(Log－Periodic Dipole Array Antenna，LPDA Antenna)結(jié)構(gòu)設計方法，是利用所述天線的圓型鋁管直徑、方型鋁管寬度、方型鋁管前端距離第一根天線的長度、二方型鋁管間隔的距離及同軸電纜線(Cable)饋入點的方式與位置五個變量，以一實驗計劃法(DOE)，利用27個實驗來完成一優(yōu)化程序。本發(fā)明提出的方法能夠減少實驗次數(shù)，節(jié)省時間和費用。
文檔編號H01Q9/22GK1725558SQ20051007505
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者王裕惠, 李郡漢, 蔡榮鈞, 莊宜璋 申請人:財團法人臺灣電子檢驗中心