Nghiên cứu anten vi dải có mặt bức xạ tròn cho truyền thông IIoT

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU ANTEN VI DẢI CÓ MẶT BỨC XẠ TRỊN CHO TRUYỀN THƠNG IIoT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – NĂM 2021 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU ANTEN VI DẢI CÓ MẶT BỨC XẠ TRỊN CHO TRUYỀN THƠNG IIoT Chun ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS DƯƠNG THỊ THANH TÚ HÀ NỘI – NĂM 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn “Thiết kế anten vi dải có mặt xạ tròn cho ứng dụng IIoT” sản phẩm thực hướng dẫn TS Dương Thị Thanh Tú Trong toàn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày … tháng 12 năm 2021 Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Cường ii LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Tập thể Thầy, Cô giáo Khoa Viễn thông - Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng giúp đỡ tận tình chu em có mơi trường tốt cho việc học tập nghiên cứu Đặc biệt, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Cơ giáo TS Dương Thị Thanh Tú, người trực tiếp hướng dẫn, bảo em tận tình suốt trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bố mẹ thành viên yêu quý gia đình mình, người ln động viên, ủng hộ mặt để em hồn thành luận văn tốt Mặc dù có nhiều cố gắng, nội dung luận văn không tránh khỏi thiếu sót cịn có hạn chế trình độ thời gian thực Em mong nhận nhiều góp ý, bảo Thầy, Cơ để hồn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng 12 năm 2021 Nguyễn Mạnh Cường iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: IOT/IIOT .3 1.1.Tổng quan công nghệ IoT/IIoT 1.1.1 IoT .3 1.1.2 IIoT 1.2 Các công nghệ truyền thông IIoT .13 1.2.1.Giới thiệu chung .13 1.2.2 WiFi 17 1.2.3 Truyền thông qua hệ thống mạng diện thoại di động .18 1.2.4 Bluetooth 19 1.2.5 Zwave ZigBee .21 1.3 Ứng dụng IIoT kỷ nguyên công nghiệp 4.0 .22 1.4 Anten cho thiết bị IoT/IIoT 24 1.5 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 2: ANTEN VI DẢI CĨ MẶT BỨC XẠ TRỊN .27 2.1.Tổng quan anten vi dải 27 2.1.1 Cấu tạo anten vi dải 27 2.1.2.Nguyên lý hoạt động anten vi dải 28 2.1.3 Sóng cấu trúc anten vi dải .28 2.2 Phân loại anten vi dải 29 2.2.1 Phân loại theo cấu trúc anten 29 2.2.2 Phân loại theo hình dáng xạ 30 iv 2.3 Anten vi dải có mặt xạ trịn 31 2.3.1 Cấu trúc 31 2.3.2 Tính chất điện từ anten 32 2.4 Các tham số thiết kế anten vi dải có mặt xạ trịn 34 2.4.1 Tần số cộng hưởng 34 2.4.2 Bán kính xạ .35 2.4.3 Mật độ dòng tương đương trường xạ 36 2.4.4 Độ định hướng 37 2.4.5 Trở kháng đầu vào 38 2.5 Kết luận chương 40 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI CĨ MẶT BỨC XẠ TRỊN CHO ỨNG DỤNG IIoT .41 3.1 Đặt vấn đề 41 3.1.1 Lựa chọn công nghệ 41 3.1.2 Lựa chọn công cụ 42 3.2 Thiết kế anten IIoT sử dụng anten vi dải có mặt xạ tròn 45 3.2.1 Thiết kế phần tử xạ có cấu trúc vòng ring .46 3.2.1 Thiết kế đa băng dựa vòng cộng hưởng SRR 47 3.2.3 Thiết kế anten 48 3.3 Đánh giá phân tích thiết kế thơng qua kết mô .48 3.3.1 Tham số tán xạ S11 49 3.3.2 Phân tích dòng bề mặt anten 49 3.3.3 Đồ thị xạ 2D/3D .52 3.4 Kết luận chương 53 KẾT LUẬN .54 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt ASN Absolute Slot Number Số vị trí tuyệt đối CCM Concentric Computing Model Mơ hình điện tốn đồng tâm CoAP Constrained Application Protocol Giao thức ứng dụng ràng Cyber Physcial Systems buộc Hệ thống vật lý mạng Carrier-sense Multiple Access with Đa truy cập theo cảm giác Collision Avoidance nhà cung cấp dịch vụ với DML Data Management Layer Lớp quản lý liệu GPA Groupwise Pair selection Algorithm Thuật toán lựa chọn cặp theo H2M Humane-to-Machine nhóm đạo với máy móc Nhân IAM Identification and Access Management Nhận dạng Truy cập IIoT Industrial Internet of Things Internet vạn vật công nghiệp IOT Internet of Thing Internet vạn vật LM Local Manager Người quản lý vùng LPS Local Pool Service M2M Machine-to-Machine Dịch vụ hồ bơi địa phương Máy đến máy MQTT Message Queue Telemetry Transport Vận chuyển từ xa hàng đợi Prioritized Contention Access tin nhắntruy cập cạnh tranh Quyền CPS CSMA/CA PCA STETS TPSN Spanning Tree-based Energy-efficient ưu tiên Cây lượng Time Synchronization Timing-sync Protocol for Sensor Giao thức đồng thời gian Networks SRR Split Ring Resonators cho cảm biến for Sensor Vòng cộng hưởng hở PAN Personal Area Network Mạng Khu vực Cá nhân vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phác thảo khác biệt hệ thống IoT IIoT .8 Bảng 1.2: Các giao thức truyền thông IIoT .14 Bảng 3.1: Giá trị 𝑿𝒏𝒎 46 Bảng 3.2: Kích thước anten vịng ring kép tái cấu hình .48 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Internet of Things Hình 1.2: Sự gia tăng nhanh chóng giao tiếp máy - máy .4 Hình 1.3: Ứng dụng tủ lạnh IoT Hình 1.4: Ví dụ MQTT Hình 1.5: Ví dụ XMPP Hình 1.6: Kiến trúc chung cho hệ thống IIoT 10 Hình 1.7: Tầm hoạt động WIFI Halow so với WIFI 2.4 5GHz 18 Hình 1.8: Truyền thông 5G cho xây dựng nhà máy thông minh kỷ nguyên IIoT 19 Hình 1.9: Cấu trúc xếp lớp Bluetooth 20 Hình 1.10: Mơ hình chế tạo anten có hai nguồn cấp cho hệ thống cảm biến IoT/IIoT 24 Hình 1.11: Anten với khe chẻ hình vành khăn dựa ngun lý xạ trịn .25 Hình 2.1: Cấu tạo anten vi dải 27 Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động anten vi dải .28 Hình 2.3: Sóng cấu trúc anten vi dải .28 Hình 2.4: Các hình dáng khác anten vi dải 31 Hình 2.5: Cấu trúc hình học anten vi dải có mặt xạ trịn .31 Hình 2.6: Mơ hình lỗ trống mật độ dịng điện từ tương đương cho anten microstrip xạ tròn .37 Hình 2.7: Bức xạ anten patch tròn 38 Hình 2.8: Sự phụ thuộc độ dẫn điện theo bán kính hiệu dụng anten patch tròn chế độ TMz110 39 Hình 2.9: Sự phụ thuộc trở kháng đầu vào theo bán kính hiệu dụng anten patch trịn chế độ TMz110 40 Hình 3.1: Truyền thơng 4G/5G cơng trường thơng minh 42 Hình 3.2: CST phiên miễn phí cho sinh viên .43 Hình 3.3: CST với công cụ phong phú cho mô trường điện từ .43 viii Hình 3.4: CST có giao diện làm việc thân thiện hiệu với người dùng 44 Hình 3.5: Tiến trình thiết kế anten 45 Hình 3.6: Cấu trúc vòng cộng hưởng phân chia SRR cho thiết kế siêu vật liệu từ tính .47 Hình 3.7: (a) (b) Cấu trúc anten tái cấu hình kết hợp vịng ring trăng khuyết .48 Hình 3.8: Kết mơ tham số S11của anten đề xuất 49 Hình 3.9: (a) (b) (c) Phân tích mật độ dịng anten đề xuất 51 Hình 3.10: (a) (b) (c) Đồ thị xạ 2D/3D anten đề xuất 53 41 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI CĨ MẶT BỨC XẠ TRỊN CHO ỨNG DỤNG IIoT 3.1 Đặt vấn đề Như giới thiệu chương 1, kỷ nguyên với vạn vật kết nối Internet (IoT) tạo thay đổi mạnh mẽ đời sống xã hội IoTcó thể kết nối đối tượng với Internet thông qua hệ thống cảm biến khơng dây trao đổi liệu thông qua hạ tầng truyền thông khác Anten sử dụng nguyên lý xạ tròn kết hợp đặc tính vịng cộng hưởng từ để tạo đa băng, điều chỉnh tần số hoạt động theo chuẩn truyền thông mong muốn đã, ngày thu hút thu hút tập trung nghiên cứu nhiều nhà khoa học nước cho ứng dụng khác nhau, đặc biệt truyền thông IIoT Các nghiên cứu anten sử dụng nguyên lý xạ trịn kết hợp đặc tính vịng cộng hưởng từ để tạo đa băng công bố tạp chí khoa học có uy tín giới Trên xu hướng phát triển đó, phần đề tài đề xuất cấu trúc anten sử dụng nguyên lý xạ trịn kết hợp đặc tính vịng cộng hưởng từ SRR ứng dụng cho IIoT 3.1.1 Lựa chọn cơng nghệ Như trình bầy chương 1, IIoT bao phủ miễn truyền thơng từ máy móc đến máy móc (machine to machine) truyền thơng IoT cho cơng nghiệp với cơng nghệ truyền thơng tn theo chuẩn công nghiệp WirelessHART, ISA.100.11a hay theo chuẩn truyền thông 802.11n, ac, 4G/5G,… Sự khác công nghệ truyền thông dẫn tới thiết biết IIoT hoạt động tần số khác Điều dẫn tới yêu cầu anten đa băng, đáp ứng đa công nghệ cho thiết bị IIoT nhằm làm tăng độ linh động cho thiết bị IIoT triển khai thực tế Cũng phân tích chương 1, cơng nghệ truyền thơng động 4G/5G ngày khơng có thuận lợi vùng phủ sóng, gia tăng khoảng cách thu thập thơng tin cho thiết bị mà cịn khơng bị giới hạn tốc độ băng thông trước Bên cạnh đó, cơng nghệ 5G 802.11n, ac hạn chế khoảng cách với việc phổ biến rộng rãi, sóng WiFi gần có mặt 42 khắp nơi không đời sống sinh họat thường ngày người nhà, văn phòng, khu thương mại, … tạo nên tòa nhà thơng minh, thành phố thơng minh mà cịn hữu khu công nghiệp tạo nên nhà máy thơng minh, khu sản xuất thơng minh Hình 3.1: Truyền thơng 4G/5G cơng trường thơng minh Chính vậy, băng tần phổ dụng truyền thơng 4G/5G 802.11n, ac thường chọn thiết kế anten đa băng để tăng độ linh hoạt cho thiết bị, lý em lựa chọn băng tần phổ dụng cho thiết kế anten luận văn 3.1.2 Lựa chọn công cụ Đáp ứng nhu cầu nghiên cứu chế tạo thiết bị công nghệ điện tử viễn thông ngày gia tăng, hàng loạt công cụ hỗ trợ thiết kế mô lĩnh vực đời phát triển mạnh mẽ Trong khơng thể không kể đến hai phần mềm sử dụng rộng rãi để thiết kế, mô anten mạch phổ biển Ansoft HFSS CST MICROWAVE STUDIO Hai cơng cụ có chức tương tự nhiên CST MICROWAVE STUDIO với giao diện đồ họa, thân 43 thiện với người sử dụng, cho hình ảnh 2D, 3D đẹp với hỗ trợ nhanh tùy chọn thông số, giảm thiểu thời gian thiết kế tối ưu anten Hình 3.2: CST phiên miễn phí cho sinh viên Bên cạnh CST có miễn phí student-CST với tài liệu hướng dẫn đầy đủ, chi tiết, tạo điều kiện lớn cho người học Chính CST lựa chọn em cho việc chế tạo anten Hình 3.3: CST với cơng cụ phong phú cho mô phỏng trường điện từ 44 CST (Computer Simulation Technology) phần mềm linh hoạt thiết kế Ngay giao diện đầu vào, CST giới thiệu nhiều công cụ như: CST MICROWAVE STUDIO, CST EM STUDIO, CST PARTICLE STUDIO… thể hình 3.3.CST cung cấp giải pháp tính tốn hiệu xác cho việc thiết kế phân tích CST cịn cho phép lựa chọn phương pháp thích hợp cho việc thiết kế tối ưu hóa thiết bị hoạt động phạm vi tần số rộng CST MICROWAVE STUDIO (CST MWS) công cụ chuyên cho mô 3D EM thành phần tần số cao (HF) CST MWS cho phép phân tích nhanh xác thiết bị tần số cao ăng ten, lọc, ghép… CST MWS có giao diện đồ họa trực quan thân thiện Giao diện phần tử thiết kế kết mơ xếp dạng hình (Navigation Tree) giúp trình kiểm tra so sánh kết trực quan thuận tiện Hình 3.4: CST có giao diện làm việc thân thiện hiệu với người dùng Đặc biệt, CST có chế độ chỉnh sửa theo thời gian công cụ History list Với cơng cụ này, ta thực chỉnh sửa, xóa tạm thời, khơi phục chi tiết theo thứ thứ tự thiết kế Điều đặc biệt hữu dụng mẫu anten thiết kế qua nhiều giai đoạn mà khơng phải thiết kế lại từ đầu CST cịn có clip hướng dẫn trực quan kèm file nguồn thiết kế mẫu 45 CST không phần mềm hỗ trợ công tác nghiên cứu đơn thuần, CST cịn cơng cụ cơng ty thiết kế, chế tạo thiết bị kỹ thuật, viễn thông Viettel Core, Errison, tin dùng 3.2 Thiết kế anten IIoT sử dụng anten vi dải có mặt xạ tròn Luận văn tập trung thiết kế anten đơn dựa kiến trúc anten có mặt xạ trịn (một loại hình anten phẳng) để phù hợp cho ứng dụng thiết bị cảm biến hay thiết bị đầu cuối IIoT có kích thước nhỏ gọn Do mục tiêu anten hoạt động dải tần 4G-LTE/ 5G (băng tần 2.6GHz), WiFi (băng tần 5GHz) với kích thước anten nhỏ phù hợp với thiết kế nhỏ gọn nên anten kết hợp thêm nguyên lý vòng cộng hưởng từ đa băng CSR kết hợp với cấu trúc ring với tiến trình thiết kế hình 3.5 Hình 3.5: Tiến trình thiết kế anten 46 3.2.1 Thiết kế phần tử xạ có cấu trúc vòng ring Chiều dài phần tử xạ có vai trị quan trọng việc xác định tần số hoạt động anten Vì vậy, để giảm kích thước anten giải pháp thay đổi chiều dài điện anten mà khơng làm thay đổi kích thước tổng thể phần tử xạ Dựa nguyên lý này, anten đề xuất sử dụng nguyên lý xạ mặt có cấu trúc vịng ring Điều đảm bảo đặc tính xạ anten lại tăng chiều dẫn điện dẫn đến anten ring đạt kích thước nhỏ gọn anten patch trịn truyền thống giữ nguyên tần số cộng hưởng Để tính bán kính vịng ring, sử dụng cơng thức gần cho anten patch trịn trình bầy chương chúng có loại trường xạ Đối với chế độ 𝑇𝑀𝑛𝑚 , tần số cộng hưởng anten đánh giá từ công thức: 𝑓𝑛𝑚 = 𝑋𝑛𝑚 𝑐 2𝜋𝑎𝑒 √𝜖𝑟 (3.1) Trong c tốc độ ánh sáng mơi trường chân khơng, 𝑎𝑒 bán kính hiệu dụng vịng ring 𝜖𝑟 số điện môi chất 𝑋𝑛𝑚 chế độ cộng hưởng không thứ m hàm Bassel bậc n Jn’(ka) Một số chế độ bậc thấp liệt kê theo thứ tự tăng dần giá trị 𝑋𝑛𝑚 trình bày Bảng 3.1 Bảng 3.1: Giá trị 𝑿𝒏𝒎 Mode (n,m) 𝑿𝒏𝒎 0,1 1,1 1.84118 2,1 3.05424 0,2 3.83171 3,1 4.20119 4,1 5.317 1,2 5.331 47 Từ giá trị 𝑋𝑛𝑚 cho chế độ khác nhau, rõ ràng chế độ chiếm ưu chế độ tương ứng với 𝑛 = 𝑚 = cho anten có bán kính tối thiểu tần số cộng hưởng thấp Do đó, chọn chế độ 𝑇𝑀11 để xác định bán kính vòng (𝑎𝑒 ) cho tần số cộng hưởng định theo phương trình : 2ℎ 𝜋𝑎 (ln ( ) + 1.7726)} 𝑎𝑒 = 𝑎 {1 + 𝜋𝑎𝜖𝑟 2ℎ (3.2) Trong h độ dày chất điện mơi, a tính từ mối quan hệ phương trình (3.3): 𝑋𝑛𝑚 = 𝑘 𝑎 (3.3) Với k xác định theo : 𝑘= 2𝜋√𝜖𝑟 𝜆0 (3.4) 3.2.2 Thiết kế đa băng dựa vòng cộng hưởng SRR Để tạo đa băng, thiết kế anten đề xuất sử dụng nguyên lý cộng hưởng từ vòng cộng hưởng phân chia SRR (Split Ring Resonator) Một cấu trúc SRR đơn cặp vòng kim loại kèm theo phần khe nhỏ chẻ hai đầu Các vòng làm kim loại có khoảng cách nhỏ chúng, vòng kim loại sinh dòng điện xoay chiều vòng Như hình 3.6, có khoảng cách vịng nên hỗ trợ bước sóng cộng hưởng lớn nhiều đường kính chúng Hình 3.6: Cấu trúc vòng cộng hưởng phân chia SRR cho thiết kế siêu vật liệu từ tính 48 Các vịng kim loại chất trắng điện mơi có màu xám Các khe dòng điện cảm ứng cộng hưởng phía nửa SRR mơ tả hình 3.2.3 Thiết kế anten Thiết kế chi tiết anten đề xuất dược trình bày hình 3.7, cấu trúc anten vòng ring SRR bao gồm phần : miếng patch xạ phía trên, mặt đất khuyết chất Lớp chất làm từ vật liệu FR4 có số điện mơi 4.3 độ dày 1.6 mm, kích thước anten tính tốn tối ưu phần mềm CST, trình bày Bảng 3.2 Tổng kích thước anten đề xuất nhỏ gọn, đạt 30𝑥30𝑥1.6 𝑚𝑚3 Bảng 3.2: Kích thước anten vịng ring kép tái cấu hình Tham số Kích thước (mm) Tham số D 1.5 R1 13.5 Dr1 2.5 R2 6.6 Dr2 1.5 W 30 L 30 Wg Lt Wt (a) Mặt trước Kích thước (mm) (b) Mặt sau Hình 3.7: (a) (b) Cấu trúc anten tái cấu hình kết hợp vịng ring trăng khuyết 3.3 Đánh giá phân tích thiết kế thông qua kết mô phỏng 49 Tham số anten có có cấu trúc ring SRR đề xuất mô tối ưu phần mềm mơ CST Trong phần này, đặc tính anten tham số tán xạ S11, mật độ dòng điện đồ thị xạ 2D/3D phân tích để thể rõ nguyên lý hoạt động đặc tính anten đề xuất 3.3.1 Tham số tán xạ S11 Tham số tán xạ (S11) anten thể hình 3.8 Có thể thấy anten đề xuất hoạt động ba băng tần với dải hoạt động 2.46-2.92 GHz (460 MHz), 3.75-5.83 (2.08 GHz) 6.22-7.61 GHz (1.39 GHz) Các băng tần bao gồm số băng tần 4G LTE băng tần số 12-14, số 38 41 5G 10 GHz băng 3.336 GHz, 3.8-4.2 GHz, 2.4-5 GHz, 6.4-7.25 GHz Đồng thời băng tần hoạt động anten bao phủ băng tần 5GHz cơng nghệ 5G WiFi Hình 3.8: Kết mơ phỏng tham số S11của anten đề xuất 3.3.2 Phân tích dịng bề mặt anten Để giải thích nguyên lý hoạt động, mơ phân bố dịng điện bề mặt phân tích hình 3.9 Có thể thấy, dòng điện chạy từ đường cấp điện vi dải đến vòng lớn tập trung vào vòng lớn tác động phần lên vòng nhỏ theo ngun lý cơng hưởng từ SRR, hiệu suất anten đạt chế độ hoạt động đa băng tần 50 Độ cộng hưởng 2.6 GHz tương ứng với bán kính hiệu dụng hình thành từ rìa vịng lớn rìa ngồi vịng nhỏ tính xấp xỉ phương trình (3.5) 𝑓2 = 1.84118 × 3.108 2𝜋 × (11 + 6.6) × 10−3 × √4.3 = 2.4 (𝐺𝐻𝑧) (3.5) Cộng hưởng 5.2 GHz xác định theo cách tương tự Rõ ràng thấy dịng điện chạy từ đường cấp vi dải đến vòng tròn lớn cảm ứng từ sang vịng nhỏ, tập trung mép ngồi vịng nhỏ Bán kính hiệu dụng anten vịng 8.1 mm, chịu trách nhiệm cho cộng hưởng băng tần tính tốn sau: 𝑓1 = 1.84118 × 3.108 2𝜋 × 8.1 × 10−3 × √4.3 = 5.23 (𝐺𝐻𝑧) (a) f=2.66 GHz (3.6) 51 (b) f= 5.2 GHz (c) f=6.6G Hz Hình 3.9: (a) (b) (c) Phân tích mật độ dòng anten đề xuất 52 Cộng hưởng 6.6 GHz tạo từ cạnh vòng nhỏ tính tốn xấp xỉ theo cơng thức (3.7): 𝑓3 = 1.84118 × 3.108 2𝜋 × 6.6 × 10−3 × √4.3 = 6.4 (𝐺𝐻𝑧) (3.7) Ngoài ra, với bán kính vịng ngồi anten đề xuất, anten patch trịn thơng thường hoạt động băng tần 3.14 GHz theo công thức : 𝑓4 = 1.84118 × 3.108 2𝜋 × 13.5 × 10−3 × √4.3 = 3.14 (𝐺𝐻𝑧) (3.8) Có thể thấy anten đề xuất không đạt chế độ ba băng tần mà giảm tần số hoạt động thấp mức 2.6 GHz Điều có nghĩa anten đề xuất có kích thước 82.8% so với anten patch trịn thơng thường 3.3.3 Đờ thị xạ 2D/3D Hình 3.10 cho ta thấy đồ thị xạ 2D/3D anten ring SRR đề xuất ba tần số cộng hưởng Rõ ràng phân cực dipole đạt tất tần số cộng hưởng Bên cạnh đó, anten có hệ số khuếch đại hiệu suất xạ mức chấp nhận (a) Tại băng 2.6GHz 53 (b) Tại băng 5GHz (c) Tại băng 6.6GHz Hình 3.10: (a) (b) (c) Đồ thị xạ 2D/3D anten đề xuất 3.4 Kết luận chương Trong chương này, đề tài đề xuất thiết kế anten dựa nguyên lý anten có mặt xạ trịn kết hợp cấu trúc vịng cộng hưởng từ nhằm tạo anten ba băng, băng rộng với kích thước nhỏ gọn, phù hợp cho thiết bị đầu cuối IIoT sử dụng chuẩn truyền thông WiFi 802.11n, ac, Wimax, LTE, 5G băng tần 10GHz 54 KẾT LUẬN Nội dung đề tài “Thiết kế anten vi dải có mặt xạ trịn cho ứng dụng IIoT” đạt kết sau: - Tìm hiểu cơng nghệ IoT/IIoT với đặc tính, yêu cầu, chuẩn truyền thông số đề xuất anten cho hệ thơng IoT/IIoT - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động loại hình anten vi dải từ sâu vào phân tích tham số hoạt động anten vi dải có mặt xạ trịn - Đề xuất mẫu anten vi dải có cấu trúc vịng ring dựa ngun lý hoạt động anten có mặt xạ trịn kết hợp với nguyên lý vòng cộng hưởng từ SRR Anten đề xuất hoạt động ba băng tần chủ đạo hệ thống truyền thông tiên tiến với kích thước nhỏ gọn, ứng dụng cho thiết bị IIoT 55 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Deschamps, G A., (1953), “Microstrip microwave antennas,” Proceedings of Third USAF Symposium on Antennas [2] Wong, K L., (2003), “Planar Antennas for Wireless Communications”, Chap 5, Wiley, New York [3] T G Abo-Elnaga, E A F Abdallah, and H El-Hennawy, (2010),“UWB Circular Polarization RFID Reader Antenna for 2.4 GHz Band”, Progress In Electromagnetics ResearchPIERS Proceedings, Xi'an, China, March 22 – 26 [4] Dau-Chyrh Chang, Bing-Hao Zeng, and JiChyun Liu, (2010), “High Performance Antenna Array with Patch Antenna Elements”, Progress In Electromagnetics ResearchPIERS Proceedings, Xi'an, China, March 22 – 26 [5] suspended V G Kasabegoudar and K J Vinoy, (2009), “A broadband microstrip antenna for circular polarization”, Progress In Electromagnetics Research, PIER 90, 353 – 368 [6] Bayana L V Kumar et al., (2021), “Design and Analysis of Circular Patch Antenna”, Journal of Physics: Conference Series, pp.1804 [7] Albert Sabban, (2020), “New Compact Wearable Metamaterials Circular Patch Antenna for IoT, Medical and 5G Applications”, Applied System Innovation, vol 3, no 42 [8] Akash K Gupta, (2020), “Trend in IoT Antenna Design – A Brief Review”, Test Engineering and Management, vol 83, pp.14198-14203 [9] “Antenna solusion for Industry IoT”, Mobile Mark, Antenna Sulotion [10] Constantine A.Balanis, “Antenna Theory: Analysis and Design”,A JohnWiley & Sons, INC., Publication, 2005 [11] Wazir Zada Khan, (2019), “Industrial Internet of Thing: Recent Advances, Enabling Technologies, and Open Challenges”, Article in Computer & Engineering November 2019 ... bị IoT /IIoT sở để nghiên cứu sâu anten vi dải có mặt xạ tròn chương 27 CHƯƠNG 2: ANTEN VI DẢI CĨ MẶT BỨC XẠ TRỊN 2.1.Tổng quan anten vi dải Anten vi dải anten xạ mặt Anten có cấu trúc phẳng,... luận văn nghiên cứu Nội dung luận văn trình bày 03 chương sau:  Chương 1: IoT/ IIoT  Chương 2: Anten vi dải có mặt xạ trịn  Chương 3: Thiết kế anten vi dải có mặt xạ tròn cho ứng dụng IIoT CHƯƠNG... tiêu nghiên cứu, tìm hiểu nắm bắt cơng nghệ để thiết kế anten vi dải xạ trịn, có độ lợi cao cho ứng dụng IIoT, em lựa chọn nội dung ? ?Nghiên cứu anten vi dải có mặt xạ trịn cho truyền thơng IIoT? ??làm