60GHz切換極化之寄生輻射平板天線與基板高頻特性研究

Abstract

本論文第一部份，研究在 60GHz頻段下可切換極化的平板天線，在平板天線下方設置90度耦合器，分別對90度耦合器饋入相位差0度、180度、正負90度進而產生4種極化，分別為水平極化、垂直極化的兩種線性極化天線以及左旋極化、右旋極化的兩種圓型極化天線，達到改善天線在不同方位有效收發功能，更而希望能利用此結構縮小現今切換極化天線在平面設計上的面積。 此天線實現在低溫共燒陶瓷(low temperature co-fired ceramic, LTCC)的封裝製程中，利用此封裝的堆疊技術，使得天線以及被動元件的設計在垂直結構中能有較大的自由度。為了下針量測方便，減少饋入端口，還有因製程的線寬、線距的限制，也設計了使用正負90度以及180度功率分配器以及表層到內層的垂直轉接設計。 第二部分為量測不同基板的介電係數及正切損耗等參數，在設計上傳輸線因 需求而有不同的形態產生，例如微帶線(microstrip)、帶線(stripline)、共平面波導(CPW，coplanar waveguide)……等等，在參數萃取部份利用較簡易實現的微帶線，在做TRL(thru、reflect、line)校準方法解出介電係數及正切損耗。另一種方法為使用環諧振器(ring resonator)也可以萃取介電係數及正切損失。

The first part of the thesis is the design of polarization switchable antenna at 60 GHz.The structure is formed by a patch and a coupler. When the two of coupler input ports are fed with phase difference of 90º, -90º and 180º, patch will be radiate at four different polarizations at X-direction, Y-direction linear polarizations and right-hand, left-hand circular polarizations. It will be used as a building block for polarization switchable array for better signal quality. The antenna is implement in low temperature co-fired ceramic(LTCC).We use stacking of LTCC process to design antenna and passive component in vertical architecture. The second part of the thesis shows the dielectric constants and loss tangent measurement of different types of substrates. Both TRL calibration method and ring resonator are used. Microstrip line is used as the transmission line in the measurement.