TWI675209B - 用於量測及調整天線輻射場型的系統 - Google Patents

Abstract

一種用於量測及調整天線輻射場型的系統包含一訊號產生器、一標準天線、一待測天線、一射頻量測設備及一雷射雕刻機。該訊號產生器用以提供一第一射頻訊號。該標準天線電連接該訊號產生器以接收該第一射頻信號，並將該第一射頻訊號轉為一電磁波，且該標準天線具有一通孔。該待測天線接收該電磁波並轉換成一第二射頻訊號輸出至該射頻量測設備。該雷射雕刻機輸出的一雷射光從該標準天線的通孔穿過以雕刻該待測天線的一調整帶，進而調整該待測天線上的電流零點分佈。

Description

用於量測及調整天線輻射場型的系統

本發明是關於一種系統，特別是一種結合量測及調整天線的輻射場型的系統。

先前技術的天線量測系統只有量測天線輻射參數的功能，工程師在研發天線時必須根據自身的經驗或模擬軟體的效能評估去調整天線的態樣尺寸，待調整完畢之後再將待測天線放入量測暗室及接上量測儀器做輻射特性的量測，量測完畢再將天線自量測儀器取下離開量測暗室，然後工程師再根據量測的結果人工的去調整天線尺寸，調整完畢又再度進行前述的量測流程，如此不斷耗時耗力地循環。

這種先前技術的缺點在於：天線的量測系統只具有量測的功效，而調整天線的結構尺寸的工作則是完全仰賴人工及人為的經驗，也就是量測與調整這兩部分的工作是各自獨立的，因此造成研發上的無效率。

由於已知的天線量測系統有前述的問題，因此需要發展一種能結合量測及調整天線輻射特性的系統，以增進天線研發的效率。

本發明用於量測及調整天線輻射場型的系統的包含一訊號產生器、一標準天線、一待測天線、一射頻量測設備及一雷射雕刻機。

該訊號產生器用以提供一第一射頻訊號。該標準天線電連接該訊號產生器以接收該第一射頻信號，並將該第一射頻訊號轉為一電磁波，且該標準天線具有一通孔。該待測天線與該標準天線配對以接收該電磁波，並將該電磁波轉換成一第二射頻訊號輸出，且該待測天線包括一調整帶，該調整帶為導體，且該待測天線上的電流零點分佈的位置相關於該調整帶的尺寸。該射頻量測設備電連接該待測天線以接收該第二射頻訊號，並產生一相關於該第二射頻訊號的量測數值。該雷射雕刻機接收一馬達控制訊號，並根據該馬達控制訊號決定所輸出的一雷射光的角度與位置，並且，該雷射光的路徑是從該標準天線的孔洞穿過到達該待測天線以雕刻該調整帶。

較佳地，該待測天線是同軸共線天線，並具有多個相電連接的半波長輻射帶及半波長輻射片，且用以電連接該射頻量測設備的該半波長輻射帶更與該調整帶電連接。該射頻量測設備是頻譜分析儀，該量測數值是該第二射頻訊號的振幅。

較佳地，本發明用於量測及調整天線輻射場型的系統更包含一用以設置該待測天線的旋轉台，通過旋轉該旋轉台使得該射頻量測設備得以量測該待測天線在不同角度時所對應的該量測數值的變化。

較佳地，本發明用於量測及調整天線輻射場型的系統更包含一運算控制設備，該運算控制設備電連接該旋轉台以提供一角度控制訊號，該旋轉台根據該角度控制訊號決定自身選轉的角度，該運算控制設備 更電連接該射頻量測設備以接收對應每一個角度控制訊號的該量測數值。

較佳地，本發明用於量測及調整天線輻射場型的系統更包含一運算控制設備，該運算控制設備電連接該雷射雕刻機以提供該馬達控制訊號，並電連接該射頻量測設備以接收該量測數值，且該運算控制設備記錄每一組相對應的該馬達控制訊號及該量測數值。

本發明之效果在於將調整天線結構與量測輻射特性整合於一個系統中，因此能解決先前技術耗時耗力的問題。

1‧‧‧訊號產生器

2‧‧‧標準天線

3‧‧‧待測天線

31‧‧‧調整帶

32‧‧‧半波長輻射帶

33‧‧‧半波長輻射片

4‧‧‧射頻量測設備

5‧‧‧雷射雕刻機

51‧‧‧馬達

52‧‧‧雷射頭

6‧‧‧旋轉台

7‧‧‧運算控制設備

第1圖是一示意圖，說明本發明用於量測及調整天線輻射場型的系統的第一較佳實施例。

第2圖是第一較佳實施例的一待測天線的示意圖。

第3圖是本發明的第二較佳實施例的示意圖。

第4圖是本發明的第三較佳實施例的示意圖。

參閱圖1及圖2，本發明一種用於量測及調整天線輻射場型的系統的第一較佳實施例包含一訊號產生器1、一標準天線2、一待測天線3、一射頻量測設備4及一雷射雕刻機5。

該訊號產生器1用以提供一第一射頻訊號。

該標準天線2電連接該訊號產生器1以接收該第一射頻信號，並將該第一射頻訊號轉為一電磁波，且該標準天線2具有一通孔21。

該待測天線3與該標準天線2配對以接收該電磁波，並將 該電磁波轉換成一第二射頻訊號輸出，且該待測天線3包括一調整帶31(見圖2)，該調整帶31為導體，且該待測天線3上的電流零點分佈的位置相關於該調整帶31的尺寸。圖2是該待測天線3的雙面示意圖，於本較佳實施例，該待測天線3是同軸共線天線(collinear antenna,coco antenna)，並具有多個相電連接的半波長輻射帶32及半波長輻射片33，且用以電連接該射頻量測設備4的該半波長輻射帶32更與該調整帶31電連接。傳統的同軸共線天線沒有本較佳實施例中的該調整帶31，所以電流零點偏移就沒有辦法做調整，但本實施例可經由改變該調整帶31進而改變該待測天線3上的電流零點分佈，且熟知本領域之技藝者均理解調整天線表面電流分佈即等同調整天線的輻射場型，進而調整出最佳的指向性效果。

該射頻量測設備4電連接該待測天線3以接收該第二射頻訊號，並產生一相關於該第二射頻訊號的量測數值。本較佳實施例中該射頻量測設備4是頻譜分析儀，該量測數值是該第二射頻訊號的振幅，也就是頻譜分析儀中相對於該待測天線3的共振頻率的最大振幅值，且該量測數值以曲線及數字的方式顯示在頻譜分析儀的顯示器上。

該雷射雕刻機5包括一馬達51及一電連接該馬達51的雷射頭52。該馬達51接收一馬達控制訊號，並根據該馬達控制訊號控制該雷射頭52，以決定該雷射頭52輸出的一雷射光的角度與位置，並且，該雷射光的路徑是從該標準天線2的通孔21穿過到達該待測天線3以雕刻該調整帶31。要特別注意的是，該標準天線2是高指向性的天線，主波束是指向該待測天線3的方向，而該雷射雕刻機5是放置在該標準天線2具有金屬 背板的背面(背對該待測天線3的面)，也就是該標準天線2輻射最弱的地方，且雷射光束波長短光束相當集中，所以只要非常小的通孔21就可以讓雷射光束通過，但相對於該標準天線2及該待測天線3的電磁波長而言，該通孔21幾乎是等同不存在，所以通過這樣的設計方式，該雷射雕刻機5既能雕刻該待測天線3的該調整帶31，又不會干擾待測天線3的量測。

整個系統詳細的運作方式舉例如下，但順序步驟的先後並不局限於此，端視實際需要而調整。

步驟1：從該射頻量測設備4讀取該量測數值；步驟2：設定該馬達控制訊號，該雷射雕刻機5雕刻該待測天線3的調整帶31；步驟3：該雷射雕刻機5停止；及步驟4：該射頻量測設備4讀取該第二射頻訊號並產生該量測數值。重複步驟1至4，就可以得到該調整帶31在不同的尺寸時所對應的該待測天線3指向性的變化。補充說明，由於該射頻量測設備4是接收該待測天線3輸出的該第二射頻訊號，所以天線指向性或增益越大時，該射頻量測設備4所產生的量測數值也就越大，如此就可以結合量測及調整該待測天線3的輻射場型，快速得知該調整帶31在何種尺寸下該待測天線3的輻射指向性是最佳化。

參閱圖3，是本發明一種用於量測及調整天線輻射場型的系統的第二較佳實施例，第二較佳實施例與第一較佳實施例近似，差別是第二較佳實施例更包含一用以設置該待測天線3的旋轉台6，並通過旋轉該旋轉台6該射頻量測設備4得以量測該待測天線3在不同角度時所對應的該量測數值的變化。舉例說明，若該待測天線3的電流主極化方向是X方向，而在垂直X方向的YZ平面是全向性的輻射場型，若將該旋轉台6順著 Y軸做旋轉，就可以從該射頻量測設備4(頻譜分析儀)知道該待測天線3在XZ平面的指向性變化，並據此得知該調整帶31的最佳尺寸。

參閱圖4，是本發明一種用於量測及調整天線輻射場型的系統的第三較佳實施例，第三較佳實施例與第二較佳實施例近似，差別是第三較佳實施例更包含一運算控制設備7。該運算控制設備7電連接該雷射雕刻機5以提供該馬達控制訊號，電連接該射頻量測設備4以接收該量測數值，及電連接該旋轉台6以提供一角度控制訊號，且該旋轉台6根據該角度控制訊號決定自身選轉的角度。由於該馬達控制訊號、該角度控制訊號及該量測數值三者都是通過運算控制設備7提供或接收，所以該運算控制設備7可以將這三個相關聯的訊號及數值都對應的記錄，而通過多組的記錄，自動化的達到用雷射雕刻機5調整該待測天線3且量測該待測天線3的輻射效能的功效，工程師只需要檢視這些資料就能判斷該待測天線3的調整帶31的最佳設計尺寸，有效地增進研發效率。

綜上所述，上述較佳實施例具有以下優點：將雕刻該待測天線3與輻射特性量測整合於一個系統，可以解決先前技術中修改天線與輻射量測各自獨立而耗時耗力的問題，並且，通過利用雷射光的波長相對電磁波的波長為短的特性，就可以達到讓雷射光束通過該通孔21去雕刻該待測天線的調整帶31，卻不會讓輻射特性量測受到該雷射雕刻機5的干擾。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單地等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種用於量測及調整天線輻射場型的系統，包含：一訊號產生器，用以提供一第一射頻訊號；一標準天線，電連接該訊號產生器以接收該第一射頻信號，並將該第一射頻訊號轉為一電磁波，且該標準天線具有一通孔；一待測天線，與該標準天線配對以接收該電磁波，並將該電磁波轉換成一第二射頻訊號輸出，且該待測天線包括一調整帶，該調整帶為導體，且該待測天線上的電流零點分佈的位置相關於該調整帶的尺寸；一射頻量測設備，電連接該待測天線以接收該第二射頻訊號，並產生一相關於該第二射頻訊號的量測數值；及一雷射雕刻機，接收一馬達控制訊號，並根據該馬達控制訊號決定所輸出的一雷射光的角度與位置，並且，該雷射光的路徑是從該標準天線的通孔穿過到達該待測天線以雕刻該調整帶。
2. 根據申請專利範圍第1項之用於量測及調整天線輻射場型的系統，其中該待測天線是同軸共線天線，並具有多個相電連接的半波長輻射帶及半波長輻射片，且該些半波長輻射帶電性連接該射頻量測設備與該調整帶。
3. 根據申請專利範圍第2項之用於量測及調整天線輻射場型的系統，其中該射頻量測設備是頻譜分析儀，該量測數值是該第二射頻訊號的振幅。
4. 根據申請專利範圍第3項之用於量測及調整天線輻射場型的系統更包含一用以設置該待測天線的旋轉台，通過旋轉該旋轉台使得該射頻量測設備得以量測該待測天線在不同角度時所對應的該量測數值的變化。
5. 根據申請專利範圍第4項之用於量測及調整天線輻射場型的系統更包含一運算控制設備，該運算控制設備電連接該旋轉台以提供一角度控制訊號，該旋轉台根據該角度控制訊號決定自身選轉的角度，該運算控制設備更電連接該射頻量測設備以接收對應每一個角度控制訊號的該量測數值。
6. 根據申請專利範圍第1項之用於量測及調整天線輻射場型的系統更包含一運算控制設備，該運算控制設備電連接該雷射雕刻機以提供該馬達控制訊號，並電連接該射頻量測設備以接收該量測數值，且該運算控制設備記錄每一組相對應的該馬達控制訊號及該量測數值。
7. 根據申請專利範圍第6項之用於量測及調整天線輻射場型的系統，其中該待測天線是同軸共線天線，並具有多個相電連接的半波長輻射帶及半波長輻射片，且該些半波長輻射帶電性連接該射頻量測設備與該調整帶。
8. 根據申請專利範圍第7項之用於量測及調整天線輻射場型的系統，其中該射頻量測設備是頻譜分析儀，該量測數值是該第二射頻訊號的振幅。
9. 根據申請專利範圍第8項之用於量測及調整天線輻射場型的系統更包含一用以設置該待測天線的旋轉台，通過旋轉該旋轉台使得該射頻量測設備得以量測該待測天線在不同角度時所對應的該量測數值的變化。
10. 根據申請專利範圍第9項之用於量測及調整天線輻射場型的系統，其中該運算控制設備更電連接該旋轉台以提供一角度控制訊號，該旋轉台根據該角度控制訊號決定自身選轉的角度，該射頻量測設備更記錄對應每一個角度控制訊號的該量測數值。