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衛星地面站之小型化S頻段單脈衝追蹤天線饋入器設計

為了解決GIF 縮小尺寸的問題，作者李昀叡 這樣論述：

本論文主旨在設計一個衛星地面站的小型化S 頻段單脈衝追蹤天線饋入器，用於追蹤低軌道衛星，並進行衛星通信。本文所提出的天線饋入器，體積小而且可以減輕重量，適合用於Cassegrain 的天線系統。此外，文中也提出追蹤電路與頻率選擇次反射面之設計，以及說明單脈衝追蹤之原理。首先，介紹及討論一些常用在衛星方面的追蹤方法，及說明如何實現電路。單脈衝技術最簡易的形式是振幅比較法，傳統產生差場型的作法類似雷達追蹤，使用2 × 2 的號角天線陣列做相位的組合。這樣的方式通常需要處理複雜的相位電路以及控制四個號角天線的相位才能形成所需要的場型。然而，若一個圓形波導或是同軸線能夠激發出高階模態，則也可用來產生

差場型。因此，多個號角天線的設計可以簡化成單一孔徑天線的設計，這樣的設計較為簡易而且輕巧。我們提出一個S 頻段單脈衝追蹤天線饋入器，包含了號角天線、TE21 追蹤耦合器、錐形波導、隔片極化器及訊號合成電路。此饋入器用於3.7 米的Cassegrain 天線系統，發射的頻段為2.025–2.12 GHz，接收/追蹤的頻段為2.2–2.3 GHz。再者，由於雙孔的TE21 追蹤耦合器尺寸仍然太大，為了縮小尺寸及減輕重量，我們提出了小型化之S 頻段單脈衝追蹤天線饋入器，利用同軸線之結構來實現TE21 追蹤耦合器，可以省去號角天線與錐形波導之設計，使其體積不會太大且易於置放在FSS 次反射面的背後。同

軸線的內導體為一圓形波導管，只允許TE11 模態通過而TE21 模態無法通過，而且同時亦能當作饋入器的天線來使用。而且此TE21 追蹤耦合器又比雙孔的TE21追蹤耦合器還要來的小，因此，整體之S 頻段單脈衝追蹤天線饋入器可以變得輕巧。同軸線的結構則可以用來接收差場型的訊號，利用兩個模態的傳播常數的不同，在外導體適當的位置饋入訊號，使TE21 同軸模態的訊號強度大於TE11 同軸模態的訊號。接近隔片極化器的一端設計為金屬牆，為了使TE11 模態的訊號不易進到同軸線裡，我們設計長度為TE11 模態的一個波長，使天線輻射的這一端等效成一個虛擬的金屬牆擋住TE11模態的訊號。接著，我們將設計之天線饋入

器放置在直徑為6 m 碟型天線的焦點處進行模擬分析，得到碟型天線天線增益約為39.1 dBic，低1 dB level 的角度約為1 度，而且axial ratio 在±0.5 度內皆小於1.1 dB。除了設計單脈衝追蹤饋入器，我們也推導了目標追蹤的原理。藉由分析TE11 和TE21波導模態在遠場的圓極化電場，可以偵測出追蹤目標的偏移角度，並修正碟型天線的方位，使其能持續追蹤LEO 衛星。並且設計目標追蹤電路，把從和及差場型得到的訊號做結合，利用類比偵測器可以得到電壓並且由ADC 做取樣，再由MCU 做數位訊號的處理及控制相移器之不同的相位。文末，在FSS 次反射面的設計上，利用將等效的集總電

感與電容分別放在基板的兩面，滿足傳輸線上並聯一個並聯形式的LC 電路，即可在特定頻率範圍內形成band-pass的特性，並且設計兩個方形loop 在out-band 的部分造成一個傳輸零點，使其特性更好。在設計模擬上，皆有符合需求的特性結果。為了要驗證模擬的正確性，我們將板材改成FR4，並且重新設計尺寸進行量測，但由於收發天線的天線增益較小、波束寬較胖，易受到反射訊號的影響，造成量測的結果抖動劇烈，但趨勢上與模擬的結果大致吻合，間接證明了設計的準確性。

應用於WLAN高線性發射機前端之小面積CMOS積體電路研製

為了解決GIF 縮小尺寸的問題，作者劉政唐 這樣論述：

未來在無線通訊技術快速的進展下，半導體製程技術亦逐漸縮小尺寸中，各種無線應用的產品，皆朝輕、薄、短、小又低耗電去設計。因此在電路設計方面，均希望能加以整合成更小的系統，同時提高電路的效能及降低其功率的消耗。本論文因應此一趨勢，設計一“應用於WLAN 高線性發射機前端之小面積積體電路研製”。 發射機電路架構包含1.應用於WLAN功率放大器2.升頻混頻器，使用變壓器架構設計高線性混頻器，以此減少晶片面積與提高線性度。另一方面，以便宜高整合度的CMOS製程，取代昂貴且低整合度的GaAs製程功率放大器，並將其整合至相同製程之CMOS發射機系統，提供更佳的電路整合性，本論文期望達到電路面

積縮小、高線性度、高效率之研究目標。