Luận án anten kích thước nhỏ sử dụng vật liệu cấu trúc đặc biệt dgs kép, ds ebg và crlh cpw ứng dụng trong các thiết bị đầu cuối di động

MỞ ĐẦU Anten kích thƣớc nhỏ vật liệu có cấu trúc đặc biệt Khái niệm anten nhỏ hay anten kích thước nhỏ sử dụng thời gian dài, từ hệ thống truyền thông không dây đời đầu ứng dụng Điển hình thiết bị đầu cuối di động mạng điện thoại di động, mạng không dây nội hạt WLAN, mạng không dây diện rộng Wimax, Cơng nghệ anten nhỏ có bước phát triển mạnh mẽ với phát triển công nghệ truyền thông không dây [1] Ngày nhiều dịch vụ không dây như: Bluetooth, Wifi, GPS, GSM, … tích hợp giới hạn kích thước nhỏ gọn thiết bị đầu cuối di động Hơn nữa, chuẩn công nghệ cho thiết bị đầu cuối hệ tương lai (802.11n, ac, ad; 802.16m; LTE LTE advanced; 5G, IoT) có xu hướng sử dụng kỹ thuật đa anten phát đa anten thu (MIMO) nhằm làm gia tăng dung lượng kênh [2]-[5] Điều làm cho nhu cầu thu nhỏ phần tử thiết bị đầu cuối di động nói chung phần tử anten MIMO nói riêng ngày trở nên quan trọng Chính thế, việc thu nhỏ kích thước anten MIMO phần tử thu phát thiết bị đầu cuối di động đề tài nghiên cứu nhiều nhà khoa học giới Có nhiều giải pháp để thực kỹ thuật thu nhỏ anten như: đưa vào phần tử ngắn mạch, sử dụng tải thụ động, thay đổi hình dáng anten, … Tuy nhiên, phần lớn kỹ thuật thu nhỏ kích thước anten nhằm mục đích làm dài thêm cách nhân tạo chiều dài điện cấu trúc anten [1]     “Đưa vào phần tử ngắn mạch” phương pháp phổ biến sử dụng anten vi dải Phương pháp đưa vào thiết kế anten nhiều phần tử ngắn mạch cấu trúc xạ mặt phẳng đất, nhằm tạo cấu trúc anten cộng hưởng với chiều dài tương ứng /4 hay gọi anten phần tư bước sóng Đây ngun lý anten PIFA (Planar Inverted F-antenna) [6]-[8] Phương pháp có tỷ lệ thu nhỏ lớn (có thể đạt đến 50%) nhiên thiết kế anten gặp nhiều thách thức hệ số tính hướng phân cực “Sử dụng tải thụ động” phương pháp đưa phần tử tải thụ động điện trở, tụ điện hay cuộn cảm dạng linh kiện, đặt cạnh patch xạ để làm nhiệm vụ ngắn mạch thiết kế anten PIFA [9] hay vào đầu cấu trúc xạ [10]-[11] Phương pháp có nhược điểm lớn hiệu suất anten suy giảm mạnh tổn hao gây linh kiện Kỹ thuật “thay đổi hình dạng anten” kỹ thuật sử dụng khe hay đoạn gấp khúc cấu trúc phân dạng (fractal) Việc đưa vào khe rãnh cấu trúc xạ làm dòng điện mặt phải vịng qua khe, từ làm cho chiều dài điện bị dài hay kích thước anten nhỏ lại Tuy nhiên, phương pháp làm cho hiệu suất xạ anten suy giảm Hơn nữa, việc gấp khúc tạo hiệu ứng điện dung điện cảm không mong muốn [12-14] Trong vài năm gần đây, nhà khoa học giới đặc biệt quan tâm đến việc sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt thiết kế anten Các cấu trúc đặc biệt điển hình như: cấu trúc dải chắn điện từ EBG, cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS, cấu trúc đường truyền dẫn siêu vật liệu phức hợp CRLH-TL, mang tính chất điện mơi hay từ tính, với số điện môi hay độ từ thẩm cao âm Khi đặt vị trí đặc biệt cấu trúc anten, xảy hiệu ứng đặc biệt tần số đặc biệt Nói cách khác sử dụng cấu trúc thiết kế anten thu nhỏ kích thước hình học anten hay cải thiện đặc tính anten mà không làm suy giảm nhiều thông số quan trọng khác [15-17] Tuy nhiên, thu nhỏ kích thước anten MIMO thiết bị đầu cuối di động, anten gặp thách thức lớn việc đảm bảo độ cách ly phần tử xạ đặt gần Đối với thiết kế anten MIMO tốt, độ cách ly hay ảnh hưởng tương hỗ anten MIMO phải nhỏ -20dB [18] Thông thường để đạt yêu cầu này, anten phải đặt cách nửa bước sóng tần số hoạt động hay tần số hoạt động thấp (trong thiết kế anten đa băng) Điều khiến cho tổng kích thước anten MIMO tăng lên đáng kể làm ảnh hưởng đến kích thước thiết bị đầu cuối Trong nhiều năm qua, có nhiều nghiên cứu thực để tìm kỹ thuật giảm thiểu tương hỗ hay tăng độ phân cách anten MIMO Các nghiên cứu dựa ý tưởng tạo ngăn cách trường xạ hai anten để giảm tham số tán xạ S12, S21 Một vài kỹ thuật đưa tối thiểu hóa kích thước anten, chẻ khe vật liệu điện môi, phủ lên miếng patch lớp điện mơi, tạo anten có phân bố đường dòng điện trực giao nhau, tạo dáng chữ T dáng chữ L ngược song song mặt phẳng đất, [19], [20] Trong đó, nghiên cứu anten MIMO vi dải, sử dụng công nghệ mạch in phát triển nhờ ưu điểm kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo, dễ dàng tích hợp thiết kế mạch, ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thông tin di động, đạo hàng, vệ tinh Không thế, hiệu anten vi dải suy giảm lớn chịu ảnh hưởng tương hỗ phần tử anten Vì vậy, đề xuất giải pháp nâng cao độ cách ly anten vi dải đảm bảo tham số hiệu áp dụng sang loại hình anten sử dụng cơng nghệ mạch in khác thiết bị đầu cuối di động Vật liệu có cấu trúc đặc biệt cấu trúc dải chắn điện từ EBG, cấu trúc mặt đất khuyết DGS, cấu trúc đường truyền siêu vật liệu điện từ phức hợp CRLH-TL cấu trúc tuần hồn hay khơng tuần hồn bề mặt vật liệu Ngoài việc tạo hiệu ứng sóng chậm (cấu trúc DGS) hay tạo mode cộng hưởng bậc không (CRLH-TL) bề mặt trở kháng cao (EBG) kỹ thuật quan trọng làm giảm kích thước anten, cấu trúc cịn ngăn cản sóng bề mặt dải tần số xác định Nhờ vậy, nâng cao độ cách ly phần tử xạ anten MIMO [16, 17] Chính thế, nghiên cứu vật liệu có cấu trúc đặc biệt EBG, DGS, CRLH-TL ứng dụng cho thiết kế anten đơn, anten MIMO kích thước nhỏ, độ cách ly cao, đơn băng đa băng hệ thống truyền thông vô tuyến thu hút quan tâm lớn nhiều nhà khoa học giới [18 – 27] 2 Những vấn đề tồn Trên giới, nghiên cứu thu nhỏ kích thước anten với giải pháp kỹ thuật khác công bố nhiều cơng trình khoa học, đăng tải tạp chí khoa học chuyên ngành tiếng như: IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Transactions on Microwave Theory and Techniques, Transactions on Wireless Communications Nhìn chung, kỹ thuật sử dụng nhằm mục đích cuối làm tăng bước sóng cộng hưởng mạch anten mà khơng làm tăng kích thước thực Từ nghiên cứu điển hình Rowell [10] hay Scardelletti [11], sử dụng dạng tải tụ điện anten PIFA hay anten vi dải đến nghiên cứu gần Gupta, Sharma [28-30], sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt, nhằm mục đích thu nhỏ kích thước phần tử xạ đế anten giữ hiệu mức chấp nhận được, ứng dụng cho thiết bị đầu cuối di động Tuy số lượng cơng trình nghiên cứu khoa học giảm nhỏ kích thước anten cho đầu cuối di động ngày nhiều đạt nhiều thành tựu đáng kể thiết kế cấu trúc anten nhỏ gọn thành cấu trúc anten MIMO với độ cách ly cao phần tử xạ miền nghiên cứu rộng lớn, đặc biệt xu phát triển công nghệ cho thiết bị đầu cuối di động hệ mới, thiết bị yêu cầu ngày nhỏ gọn, ngày tích hợp nhiều kỹ thuật, điển hình kỹ thuật đa anten thu đa anten phát [31]-[33] Hiện nước, Viện Điện tử Viễn thông Trường Đại học Bách khoa Hà nội có số nghiên cứu vật liệu có cấu trúc đặc biệt như: cấu trúc dải chắn EBG làm mặt đế phản xạ với cấu trúc EBG mặt truyền thống, áp dụng cho anten truyền thông băng siêu rộng UWB [34]; cấu trúc EBG cho thiết kế mạch lọc, dải chắn băng tần, áp dụng cho anten đơn băng với khoảng cách 0.6 [35]; cấu trúc mặt đất khuyết DGS cho cải thiện độ cách ly anten MIMO [36], [37] với việc thiết kế cấu trúc DGS dạng cấu trúc giảm tương hỗ, đặt hai phần tử xạ anten MIMO băng tần hẹp; cấu trúc siêu vật liệu cho giảm nhỏ kích thước cho anten đơn băng [37]; cấu trúc siêu vật liệu cho thiết kế anten đơn cho ứng dụng WLAN, lọc thông dải, chia công suất [38] Bên cạnh Viện Điện tử Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà nội, theo hiểu biết NCS, cịn có số sở, nhóm nghiên cứu khác, liên quan gần đến chủ đề nghiên cứu như: nhóm nghiên cứu anten vi dải Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội [39], [40]; nhóm nghiên cứu anten Viện nghiên cứu quốc tế MICA, Viện Điện, ĐHBK Hà Nội [41]-[42]; nhóm nghiên cứu anten Khoa Vô tuyến Điện tử Học viện Kỹ thuật Quân [43]-[46], Tuy nhiên, nghiên cứu nhóm tập trung vào giảm nhỏ kích thước anten theo phương pháp làm dài thêm cách nhân tạo chiều dài điện (chiều dài bước sóng cộng hưởng) cấu trúc anten sử dụng cấu trúc fractal [39], cấu trúc gấp khúc [42], cấu trúc xoắn ốc [43], [44] hay công nghệ tụ điện màng mỏng [47] tập trung nghiên cứu phát triển cấu trúc vật liệu đặc biệt cho ứng dụng khác hay cải thiện số thông số khác anten [40], [41] Bên cạnh đó, giống giới, nghiên cứu cấu trúc DGS cho thiết kế anten trước sử dụng hiệu ứng sóng chậm cho việc giảm nhỏ kích thước anten [40], [48] sử dụng đặc tính dải chắn cho giảm thiểu tương hỗ phần tử xạ anten MIMO [16], [37] Điều tương tự với thiết kế anten MIMO thiết bị đầu cuối di động Phần lớn đề xuất phải sử dụng giải pháp cho giảm nhỏ cấu trúc anten giải pháp khác cho giảm tương hỗ [1], [2] Chính thế, đề xuất anten MIMO cho ứng dụng đầu cuối di động phần lớn phù hợp cho thiết kế với điều kiện cụ thể với cấu trúc anten cụ thể Hơn nữa, điều làm cho thiết kế anten phức tạp tác động hai giải pháp làm hạn chế tính giải pháp Mặt khác, cấu trúc EBG đánh giá cấu trúc mang lại hiệu cách ly cao cho thiết kế anten MIMO sử dụng cơng nghệ planar đặc tính chắn băng mà cấu trúc vật liệu tự nhiên khơng có [49] Tuy nhiên cấu trúc EBG đơn lớp lại có cấu trúc cell lớn khiến cho khoảng cách hai phần tử xạ lớn theo, làm gia tăng kích thước tổng thể thiết kế MIMO [50], [51] Sử dụng kỹ thuật chẻ khe hay biến đổi cấu trúc bề mặt cell EBG để giảm nhỏ kích thước lại làm gia tăng độ phức tạp thiết kế, phù hợp với điều kiện cụ thể, khó tối ưu tần số hoạt động theo ứng dụng mong muốn [17] Cấu trúc EBG đa lớp cho kích thước cell nhỏ lại phức tạp thiết kế khó chế tạo Việt nam [21], [52] Một số đề xuất EBG đa lớp dừng lại mô [35] Hơn nữa, đề xuất EBG trước cho cấu trúc mạch chắn hai đến ba băng việc ứng dụng cho thiết kế anten MIMO dừng lại đơn băng [35] Điều tương tự cho đề xuất anten đơn, anten MIMO hoạt động băng tần milimet, ứng dụng cho truyền thông 5G tương lai [22], [53], [54] Cấu trúc đường truyền dẫn siêu vật liệu điện từ phức hợp CRLH với nhiều đặc tính ưu việt bề mặt trở kháng cao cho cải thiện thông số anten, đa chế độ cộng hưởng cho thiết kế anten đa băng tồn chế độ cộng hưởng khơng (ZOR) mà khơng có loại hình siêu vật liệu có Đặc tính dùng để thiết kế anten có tỷ lệ thu nhỏ kích thước cao với tần số hoạt động anten không phụ thuộc vào diện tích xạ Tuy nhiên, anten CRLH gặp phải nhược điểm lớn độ rộng băng thông, thường không vượt 5% [15], [18] Để khắc phục điều này, cấu trúc anten CRLH kết hợp với phương pháp, kỹ thuật khác phương pháp tiếp điện đồng phẳng (CPW) [30] nay, theo tìm hiểu NCS, chưa có đề xuất anten CRLH đáp ứng yêu cầu băng rộng cho truyền thơng 5G băng tần GHz Do cần phải có nghiên cứu, đề xuất cấu trúc anten kích thước nhỏ cấu trúc vật liệu đặc biệt mới, giảm độ phức tạp thiết kế, chế tạo mang lại hiệu cao cải thiện đồng thời vài thơng số anten Bên cạnh đó, đề xuất áp dụng chung cho nhiều cấu trúc băng tần anten khác nhau, đặc biệt đáp ứng cho anten MIMO, xu anten thiết bị đầu cuối di động hệ thống truyền thông vô tuyến tiên tiến Mục tiêu, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu  Mục tiêu nghiên cứu     Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm nhỏ kích thước anten cải thiện đồng thời tham số anten đơn nâng cao hệ số tăng ích, mở rộng băng thơng, sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt  Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng tương hỗ cải thiện đồng thời tham số anten MIMO nâng cao hệ số tăng ích, mở rộng băng thơng, sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt Đối tƣợng nghiên cứu:  Anten vi dải cho thiết bị đầu cuối di động  Anten MIMO kích thước nhỏ  Vật liệu có cấu trúc đặc biệt: DGS, EBG, CRLH-TL Phạm vi nghiên cứu:  Anten đơn, anten MIMO sử dụng cơng nghệ planar, có cấu trúc đơn giản, dễ dàng chế tạo  Băng tần chủ đạo cho cho truyền thông 4G/5G Cụ thể: + Truyền thông 4G: băng 2.6GHz, 3.5GHz + Truyền thông 5G: Băng 28GHz 38GHz (băng tần milimet), Băng 3.5GHz 5GHz (băng tần 5G 6GHz) Phƣơng pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu luận án từ lý thuyết đến thực nghiệm Đầu tiên luận án nghiên cứu lý thuyết, xây dựng mơ hình, sau tính tốn mơ phỏng, chế tạo mẫu đo lường, đánh giá Ý nghĩa khoa học đề tài   Về lý luận:  Góp phần phát triển kiến trúc anten mới, cấu trúc giảm tương hỗ  Đi sâu vào hướng nghiên cứu cụ thể, anten sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt, với mục đích chủ yếu nhằm tạo anten có kích thước nhỏ, độ cách li cao, băng thông rộng, ứng dụng thiết bị đầu cuối di động  Đưa công bố có giá trị khoa học, tảng cho đời sản phẩm thương mại Về thực tiễn: Ứng dụng cấu trúc anten, cấu trúc giảm tương hỗ đề xuất cho thiết bị đầu cuối di động hệ thống thông tin vô tuyến 4G/ 5G Những đóng góp luận án Những đóng góp khoa học luận án bao gồm:  Đề xuất cấu trúc DGS kép làm giảm nhỏ kích thước anten mà cịn nâng cao độ cách ly anten MIMO đơn băng, đa băng đồng thời tạo đa băng cho anten đa băng, ứng dụng truyền thông di động 4G truyền thông 5G băng tần milimet  Đề xuất cấu trúc dải chắn băng tần DS-EBG, giảm đáng kể kích thước EBG nhờ hiệu ứng xạ hai mặt mà đơn giản thiết kế, chế tạo, ứng dụng làm giảm sâu ảnh hưởng tương hỗ phần tử xạ anten MIMO Bên cạnh đó, cấu trúc cải thiện hệ số tăng ích, mở rộng băng thông cho thiết kế anten Đặc biệt, cấu trúc DS-EBG không làm suy giảm hiệu suất xạ anten  Đề xuất anten đa băng CRLH kết hợp với phương pháp tiếp điện đồng phẳng CPW, đạt kích thước nhỏ gọn, băng thơng rộng, ứng dụng cho truyền thông băng rộng 5G băng tần 6GHz Đồng thời, đề xuất cấu trúc đường biến đổi đều, giảm sâu tương hỗ cho anten MIMO băng rộng 5G Cấu trúc nội dung luận án Nội dung luận án bao gồm bốn chương: Chương trình bày phát triển hệ thống truyền thơng vơ tuyến u cầu, đặc tính anten cho thiết bị đầu cuối hệ thống Trên sở đó, nội dung chương giới thiệu số kỹ thuật quan trọng thiết kế anten hệ thống truyền thông tiên tiến bao gồm kỹ thuật giảm nhỏ kích thước anten, kỹ thuật tạo anten đa băng kỹ thuật đa anten thu đa anten phát (MIMO) Đồng thời nội dung chương sâu vào nghiên cứu, phân tích ba loại hình cấu trúc đặc biệt: EBG, DGS CRLH, làm tiền đề cho việc đề xuất cấu trúc chương sau, nhằm thiết kế anten kích thước nhỏ cải thiện tham số hiệu anten đơn, anten MIMO thiết bị đầu cuối di động Chương đề xuất cấu trúc DGS kép, kết hợp kiến trúc anten với vị trí phương chiều hợp lý, phương pháp tiếp điện phù hợp, vừa giảm nhỏ kích thước anten vừa nâng cao độ cách ly phần tử cạnh anten MIMO Đề xuất giải thách thức độ phức tạp suy giảm thông số hiệu anten MIMO phải sử dụng đồng thời hai giải pháp kết hợp: giải pháp cho giảm kích thước anten giải pháp khác cho giảm tương hỗ hai phần tử anten hệ anten MIMO Để giảm sâu tương hỗ phần tử xạ anten MIMO, đáp ứng yêu cầu độ cách ly cao anten MIMO, đồng thời nâng cao hệ số tăng ích mà khơng làm ảnh hưởng đến hiệu suất xạ, cấu trúc DS-EBG đề xuất chương với việc phân tích, tính tốn theo mơ hình mạch tương đương Kết đề xuất chứng mơ thực nghiệm mẫu anten hai băng ứng dụng cho truyền thông 4G/ 5G Cuối cùng, chương luận án đề xuất anten đa băng, cộng hưởng tần số 3.5GHz 5GHz, sử dụng cấu trúc CRLH kết hợp phương pháp tiếp điện đồng phẳng CPW Cùng với đó, cấu trúc với đường biến đổi đề xuất để giảm thiểu tương hỗ cho anten MIMO CRLH-CPW băng rộng CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ANTEN CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chƣơng Ngày nay, hệ thống thông tin ngày phát triển mạnh mẽ, đặc biệt công nghệ truyền thông không dây với khả cung cấp kết nối linh hoạt, rộng khắp, dần trở thành hình thức truyền thơng chủ đạo hầu khắp lĩnh vực đời sống đại Rất nhiều công nghệ kỹ thuật đời: từ phạm vi ứng dụng cá nhân (WPAN) với công nghệ tiêu biểu UWB, Bluetooth đến công nghệ diện rộng (WAN) với hệ thống thông tin di động 4G (Wimax, LTE) Trong đó, anten thành phần khơng thể thiếu với hai nhiệm vụ xạ thu sóng điện từ từ khơng gian Hơn nữa, anten cịn có nhiệm vụ xạ sóng điện từ theo hướng định, phù hợp yêu cầu cụ thể Đặc biệt thiết bị đầu cuối di động hệ thống thông tin vơ tuyến tiên tiến, anten phải có tính năng, tiêu kỹ thuật phù hợp hiệu suất xạ cao, kích thước nhỏ gọn, băng thơng rộng, đồ thị xạ không bị méo, dễ chế tạo, giá thành thấp … Chính thế, anten sử dụng cơng nghệ planar anten vi dải ngày lựa chọn để sử dụng ưu điểm nhỏ gọn, mỏng, nhẹ, dễ chế tạo, dễ gắn lên thiết bị đầu cuối… Bên cạnh đó, năm gần đây, yêu cầu ứng dụng mới, dịch vụ cho thiết bị di động ngày gia tăng không ngừng, đặc biệt yêu cầu tốc độ liệu Do đó, cơng nghệ MIMO (đa anten phát đa anten thu) thu hút quan tâm nghiên cứu nhà khoa học nhằm gia tăng tốc độ chuyển giao liệu lên nhiều lần Vấn đề hệ thống MIMO, đặc biệt cho thiết bị cầm tay di động anten đặt cách khoảng ngắn, để đảm bảo yêu cầu kích thước nhỏ gọn gặp phải tượng tương hỗ anten, gây suy giảm chất lượng tín hiệu Vì vậy, nghiên cứu đặc tính anten anten MIMO vật liệu có cẩu trúc đặc biệt để cải thiện tham số cho anten thiết bị đầu cuối di động mục đích chương Trên sở đó, nội dung chương chia làm ba phần Đầu tiên, nội dung chương tập trung vào nghiên cứu, tìm hiểu đặc tính anten cho thiết bị đầu cuối di động kỹ thuật quan trọng kỹ thuật giảm nhỏ kích thước, kỹ thuật tạo đa băng kỹ thuật đa anten MIMO Tiếp đó, nội dung chương sâu vào tìm hiểu vật liệu có cấu trúc đặc biệt với đại diện tiêu biểu cấu trúc dải chắn điện từ EBG, cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS cấu trúc đường truyền siêu vật liệu điện từ phức hợp CRLHTL Tất cấu trúc đặc biệt nghiên cứu dựa việc phân tích chi tiết đặc tính cấu trúc truyền thống, đánh giá đặc điểm xu hướng phát triển Mục đích để tạo tiền đề cho nghiên cứu, đề xuất cấu trúc chương tiếp theo, nhằm cải thiện đồng thời hai hay nhiều đặc tính quan trọng anten giảm kích thước phần tử xạ kích thước tổng thể anten, mở rộng băng thơng, tăng hệ số tăng ích, giảm tương hỗ phần tử xạ anten MIMO, 1.2 Anten thiết bị đầu cuối di động 1.2.1 Tiến trình phát triển Trong hai thập kỷ gần đây, truyền thơng vơ tuyến có bước phát triển lớn Ngày nhiều thiết bị truyền thông không dây đời với cấu trúc nhỏ gọn đầy đủ lực tính tốn khả cung cấp ứng dụng Máy điện thoại di động không đáp ứng cho thoại mà cịn truy cập internet, xem phim hay nghe nhạc người dùng di chuyển đường Máy tính xách tay truy nhập internet lúc nơi với tốc độ cao người dùng di chuyển tốc độ cao ô tô hay tầu cao tốc Điều có nhờ đời loạt công nghệ tiêu chuẩn mới, làm tăng hiệu cho thiết bị hệ thống nói chung thiết bị đầu cuối di động nói riêng Tiến trình phát triển hệ truyền thông vô tuyến dung lượng, tốc độ liệu ứng dụng thể hình 1.1 Trục hồnh đồ thị phát triển công nghệ tiến trình chuẩn hóa theo thời gian trục tung lại thể tốc độ phát triển dịch vụ Có thể thấy rõ, khoảng thập niên đời hệ truyền thông khơng dây Hình 1.1.Tiến trình phát triển hệ thống truyền thông không dây [3],[19] Hiện nay, hệ thống truyền thông không dây tiến tới hệ thứ (5G- the fifth generation) hoạt động băng tần milimet Hiện chưa có chuẩn thức cho 5G số quốc gia xem xét thử nghiệm 5G hai loại băng tần: băng tần thấp 6GHz băng tần milimet với tần số 28GHz, 38GHz 60GHz Tuy hệ thống truyền thông có cấu trúc đặc điểm khác phát triển dựa năm xu hướng chính:      Phát triển theo hướng ngày cá nhân hóa Phát triển đặc tính mang yếu tố tồn cầu hóa Phát triển dịch vụ đa phương tiện Phát triển mạng đa chiều Phát triển hệ thống di động dựa xử lý phần mềm Các loại hình anten dùng cho hệ thống truyền thông di động phát triển theo giai đoạn phát triển truyền thơng di động Khi dung lượng hệ thống đạt tới giới hạn gia tăng nhanh chóng người sử dụng tần số hoạt động cho hệ thống di động tăng lên Bắt đầu từ 30MHz lên đến 50, 150, 450, 800, 1500, 2000, 2100MHz Hiện nay, tần số cao 2,4GHz 5,8GHz dùng cho hệ thống truy nhập nội hạt Wifi, 1,8GHz, 2,6GHz, 3,5GHz dùng cho truyền thông 4GLTE, 28GHz, 38GHz 60GHz dành cho truyền thơng 5G Tương ứng với loại hình anten phát triển đưa vào sử dụng thiết bị đầu cuối di động, từ cấu trúc biến đổi anten cấu trúc hình chữ F ngược, anten sử dụng cơng nghệ planar đến biến đổi đặc tính anten thơng minh, anten tái cấu hình, từ sử dụng anten đơn đến phát triển anten mảng thích ứng, anten MIMO đặc biệt anten sử dụng cấu trúc đặc biệt hay anten siêu vật liệu cho giảm nhỏ kích thước cải thiện đồng thời nhiều đặc tính anten Để có phát triển nhanh chóng loại hình anten hệ thống truyền thơng di động khơng thể khơng kể đến vai trị to lớn công nghệ mô trường điện từ Đặc biệt phần mềm mô gần vô hữu ích cho việc thiết kế hệ thống anten anten có cấu trúc vơ phức tạp Ví dụ cấu trúc anten tích hợp với phần tử siêu vật liệu hay cấu trúc anten in da người Bằng việc tính tốn phân bố mật độ dòng điện thiết kế anten, hiệu tham số anten xác định xác Thơng thường kết mô so sánh với kết thực nghiệm để đảm bảo độ xác thiết kế Tuy nhiên, với thiết kế anten siêu nhỏ siêu phức tạp, gần khó để thực chế tạo cơng cụ mơ giải pháp cho việc phân tích đánh giá kết nghiên cứu 1.2.2 Những kỹ thuật tiên tiến cho anten thiết bị đầu cuối di động Các loại hình anten sử dụng thiết bị đầu cuối di động ngày không đơn dựa cấu trúc PIFA cải tiến mà phát triển vô phong phú đa dạng với cấu trúc fratal, cấu trúc đường uốn khúc bề mặt phẳng, cấu trúc vòng lặp, cấu trúc lưỡng cực cải tiến Những thiết kế anten tiên tiến dựa chủ yếu cơng nghệ anten nhỏ kích thước nhỏ đặt lên hàng đầu Tuy nhiên, chúng phải đảm bảo tiêu chí độ khuếch đại cao băng thông rộng đáp ứng yêu cầu truyền thông băng rộng Nguyên lý để tạo anten có kích thước nhỏ thiết kế anten sử dụng cấu trúc sóng chậm Những ví dụ điển hình cho cấu trúc sóng chậm cấu trúc vòng xoắn, cẫu trúc đường uốn khúc, cấu trúc fractal hay cấu trúc đường zigzag, Những cấu trúc làm cho chiều dài điện anten kéo dài khiến tần số hoạt động anten dịch xuống tần số thấp kích thước anten không đổi Một cách khác để tạo hiệu ứng sóng chậm thêm phần tử mạch điện vào cấu trúc anten nhằm thay đổi pha dòng điện thiết kế anten khiến chiều dài điện anten tăng lên Bên cạnh yêu cầu kích thước nhỏ, hệ thống anten truyền thông di động yêu cầu anten đa băng nhằm làm giảm số lượng anten giới hạn vỏ máy anten MIMO với nhiều phần tử anten sử dụng nhằm làm gia tăng dung lượng kênh truyền Tuy nhiên, giới hạn thiết bị đầu cuối di động, phần tử xạ anten MIMO phải đặt gần nhau, gây ảnh hưởng tương hỗ, làm suy giảm hiệu anten Vì vậy, số kỹ thuật tiên tiến áp dụng thêm anten MIMO kỹ thuật sử dụng vật dẫn điện khơng hoản hảo mặt phẳng đất hay cịn gọi kỹ thuật mặt đất khuyết DGS (Defected Ground Structure), cấu trúc dải chắn băng tần điện từ EBG (Electromagnetic Ban Gap) 1.2.2.1 Kỹ thuật giảm nhỏ kích thƣớc anten Anten dùng cho thiết bị đầu cuối di động thường gọi anten cỡ nhỏ hay anten kích thước nhỏ Anten kích thước nhỏ thường phân loại theo cấu trúc hình học chúng anten khe, anten PIFA, Từ cấu trúc bản, hình dáng phức tạp phát triển Đơn giản cấu trúc anten đơn cực hay anten lưỡng cực, thường làm anten lắp cho thiết bị đầu cuối di động (hình 1.2) Sau anten chẻ khe (slot) với đường chẻ dài hẹp bề mặt kim loại, anten gọi anten lưỡng cực từ Anten khe anten IFA trường hợp đặc biệt anten chẻ khe anten PIFA coi cấu trúc kết hợp anten lưỡng cực anten chẻ khe Anten có kích thước nhỏ gọn dùng làm anten lắp trong phần lớn thiết bị điện thoại di động ngày Ngoài anten nhỏ cịn có anten hốc cộng hưởng (cavity antenna) với đại diện điển hình đơn giản anten patch (anten xạ mặt) hay anten vi dải, anten DRA [1] Hình 1.2 M519 – mẫu thiết kế năm 2017 cho dòng điện thoại dùng anten lắp ngồi Có nhiều kỹ thuật giảm nhỏ kích thước đề xuất cho anten kích thước nhỏ [1] Các kỹ thuật dùng phổ biến kỹ thuật tạo đường gấp, kỹ thuật khắc bề mặt, tạo chân (pin) hay bề mặt ngắn mạch sử dụng chất có điện mơi cao Tuy nhiên giải pháp làm suy giảm hiệu anten thu nhỏ kích thước [55] Đối với anten dây, anten stubby, lựa chọn vật liệu có chất điện mơi cao cách điển hình để giảm kích thước anten Tuy nhiên, anten vi dải, vài biện pháp sử dụng như: 10 Cả hai đề xuất anten CRLH cấu trúc giảm tương hỗ sử dụng đường biến đổi đều chứng minh dựa mơ hình mạch tương đương, mơ thực nghiệm Kết mô thực nghiệm tương đồng nhau, đảm bảo tính khả thi mơ hình đề xuất 97 KẾT LUẬN Nội dung luận án tìm hiểu anten thiết bị đầu cuối di động với thông số bản, đặc trưng để đánh giá độ khả thi thiết kế anten; công nghệ kỹ thuật tiên tiến đã, tiếp tục sử dụng hệ thống truyền thông tiên tiến tương lai kỹ thuật giảm nhỏ kích thước, kỹ thuật anten đa băng kỹ thuật đa anten thu phát Bên cạnh đó, nội dung luận án nghiên cứu cấu trúc đặc biệt cấu trúc dải chắn băng tần EBG, cấu trúc mặt đất khuyết DGS, cấu trúc siêu vật liệu CRLH, gần thu hút nhiều quan tâm, nghiên cứu nhà khoa học ngồi nước, nhằm giảm nhỏ kích thước anten, nâng cao độ tương hỗ anten MIMO mà không làm suy giảm nhiều thông số khác anten Trên sở đó, luận án tập trung vào nghiên cứu đề xuất cấu trúc dựa đặc tính cấu trúc vật liệu có cấu trúc đặc biệt EBG, DGS CRLH nhằm mục đích giảm nhỏ kích thước anten đơn, nâng cao độ cách ly anten MIMO đồng thời cải thiện thêm một vài thông số khác anten nâng cao độ khuếch đại, mở rộng băng thông, nâng cao hiệu suất xạ Các đề xuất áp dụng cho anten vi dải, đơn giản cho chế tạo, chi phí thấp, áp dụng cho điều kiện chế tạo Việt nam Các kết phần lớn chứng minh mô hình mạch tương đương, mơ thực nghiệm nhằm đảm bảo khả ứng dụng thực tế đề xuất Đóng góp khoa học luận án Luận án có đóng góp khoa học sau: Đề xuất cấu trúc DGS kép làm giảm nhỏ kích thước anten mà cịn nâng cao độ cách ly anten MIMO đơn băng, đa băng đồng thời tạo đa băng cho anten đa băng Đề xuất áp dụng cho hình dáng DGS khác cho anten hoạt động băng tần khác nhau, ứng dụng truyền thông di động 4G truyền thông 5G băng tần milimet Kết đề xuất cơng bố cơng trình số [1] [3] Đề xuất cấu trúc dải chắn băng tần DS-EBG, giảm đáng kể kích thước EBG nhờ hiệu ứng xạ hai mặt mà đơn giản thiết kế, chế tạo, ứng dụng làm giảm sâu ảnh hưởng tương hỗ phần tử xạ anten MIMO Bên cạnh đó, cấu trúc cải thiện hệ số tăng ích, mở rộng băng thông cho thiết kế anten Đặc biệt, cấu trúc DS-EBG không làm suy giảm hiệu suất xạ anten Kết đề xuất chứng minh dựa mơ hình mạch tương đương, mơ thực nghiệm để đảm bảo tính khả thi cấu trúc cơng bố cơng trình số [2] [5] Đề xuất cấu trúc anten CRLH sử dụng phương pháp tiếp điện đồng phẳng Anten đề xuất có cấu trúc nhỏ gọn gần 90% so với cấu trúc anten vi dải thông thường với băng thông rộng, đáp ứng cho truyền thông di động 5G băng tần thấp 5G Wifi 802.11ac Bên cạnh đó, để giảm sâu tương hỗ cho anten MIMO với khoảng cách nhỏ 0,5 băng tần rộng anten CRLH, cấu trúc giảm tương hỗ sử dụng đường biến đổi đề xuất Cả cấu trúc anten cấu trúc 98 giảm tương hỗ chứng minh mơ hình mạch tương đương, mơ thực nghiệm để đảm bảo tính khả thi đề xuất Kết đề xuất công bố cơng trình số [4] Hƣớng phát triển luận án Hướng phát triển luận án bao gồm:  Phát triển kỹ thuật DS-EBG cho cấu trúc đa băng với số lượng băng tần lớn hai điều chỉnh băng tần tần số hoạt động mong muốn tần số cịn lại nhằm nâng cao đặc tính cải thiện độ cách ly hệ số tăng ích cho băng tần cao  Phát triển kiến trúc anten mảng, anten MIMO, massive MIMO băng tần milimet sử dụng cấu trúc DGS kép, DS-EBG nhằm cải thiện tham số cho anten giảm sai số kết thực nghiệm kết mơ 99 DANH MỤC CẤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN A Các cơng trình cơng bố kết trực tiếp luận án Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Van Hoc, Hoang Quan and Vu Van Yem (2016), “Compact MIMO Antenna with Low Mutual Coupling Using Defected Ground Structure”, 2016 IEEE Sixth International Conference on Communications and Electronics (IEEE ICCE 2016), pp.242-247, 27-29 July 2016, Ha Long, Vietnam (Hội nghị quốc tế có Kỷ yếu hội nghị danh mục scopus) Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Van Hoc, Pham Dinh Son and Vu Van Yem, (2017), “Design and Implementation of Dual-Band MIMO Antenna with Low Mutual Coupling using Electromagnetic Band Gap Structures for Portable Equipments”, International Journal of Engineering and Technology Innovation, 1.2017, vol.7, no.1, pp.48-60, (Tạp chí Q3) Duong Thi Thanh Tu, Pham Dinh Son, Vu Van Yem (2018), “28/38 GHz Dualband MIMO Antenna with Low Mutual Coupling Using A Couple of DGS”, Journal of Heat and Mass Transfer, Special Volumn, Issue 1, Advances in Mechanical System and ICT-convergence, 6.2018, pp.47-53, (Tạp chí Q4) Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Tuan Ngoc, Vu Van Yem (2018) High Isolation Dual-band MIMO Antenna Based on a Novel Structure of Gradient Lines, International Journal of Microwave and Optical Technology, 7.2018, vol 13, no 4, (Tạp chí ISI, Q3) Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Thi Bich Phuong, Pham Dinh Son and Vu Van Yem (2018) Improving Characteristics of 28/38 GHz MIMO Antenna for 5G Applications by Using Double-Side EBG Structure, Journal of Communications, accepted, (Tạp chí Q4) B Các cơng trình cơng bố có liên quan đến luận án Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Ngoc Tu and Vu Van Yem (2017) Design of a Compact Triple-Band Fractal Planar Inverted F Antenna for Handheld Applications, Journal of Military Science and Technology, Rapid Communication in Advanced Science and Technology, (5.2017), Special Issue, no.48A, pp.40-47 Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Tuan Ngoc, Vu Van Yem, Forest Zhu, Diep N Nguyen, Eryk Dutkiewicz (2017) Quad-Band Antenna for GSM/WSN/WLAN/LTE-A Application in IoT Devices, 17th International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT2017), pp.353-357, 25-27 September, 2017, Cairns, Australia Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Gia Thang, Nguyen Thi Bich Phuong and Vu Van Yem (2017) Compact Triple-Band MIMO Antenna Design with High Isolation for Handheld Application, VNU Journal of Science: Computer Science and Communication Engineering, (10.2017), vol.33, no.1, pp.45-54 100 Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Gia Thang, Nguyen Tuan Ngoc, Nguyen Thi Bich Phuong and Vu Van Yem (2017) 28/38 GHz Dual-Band MIMO Antenna with Low Mutual Coupling using Novel Round Patch EBG Cell for 5G Applications, International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC2017), pp.64-69, 18-20 October 2017, Quy Nhon, Vietnam 10 Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Tuan Ngoc and Vu Van Yem (2018) Compact, Wide-Band and Low Mutual Coupling MIMO Metamaterial Antenna using CPW Feeding for LTE/Wimax Applications, Journal on Information Communications Technology: Research and Development on Information & Communications Technology", accepted 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] Kyohei Fujimoto and Hishasi Morisita (2013), “Modern Small Antenna”, Cambridge University Press Chi-Yuk Chiu, Murch; R.D (2011), “Overview of multiple antenna designs for handheld devices and base stations”, Antenna Technology (iWAT), 2011 International Workshop on, Hong Kong, China, pp.74-77 Gupta, A and Jha, R.K (2015), “A Survey of 5G Network: Architecture and Emerging Technologies”, Access, IEEE (Volume:3 ), 7.2015, pp 1206 - 1232 Cheng-Xiang Wang, Haider, F Xiqi Gao, Xiao-Hu You (2014), “Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communication networks”, IEEE Communications Magazine, 2.2014, vol 52 , issue 2, pp 122-130 Al-Fuqaha, A Guizani, M Mohammadi, M Aledhari (2015), “Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications”, IEEE Communication Surveys and Tutorials, 6.2015, vol 17, issue.4, pp 2347 - 2376 R B Waterhouse, S D Targonski and D M Kokotoff (1998), “Design and performance of small print antenna”, IEEE Trans Antennas Propag., 11.1998, vol 46, no 11, pp 1629-1633 M.C Huynh and W.Stutzman (2003), “Ground plane effects on planar inverted-F antenna (PIFA) performance”, Microw Antennas Propag 8.2003, vol 4, no.11, pp.209-213 Chao Sun; Huili Zheng, Lingfei Zhang, Ying Liu (2014), “Analysis and Design of a Novel Coupled Shorting Strip for Compact Patch Antenna With Bandwidth Enhancement”, Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE Journals & Magazines, vol 13, pp 1477-1481 D.Schaubẻt, F Farar, A Sindoris and S Hayes (1981), “Microstrip antennas with frequency agility and polarization diversity”, IEEE Trans Antennas Propag., 1.1981, vol 29, no 1, pp.118-123 C.R Rowell and R.D Murch (1997), “A capacitively loaded PIFA for compact mobile telephone handsets”, IEEE Trans Antennas Propag., 5.1997, vol.45, no.5, pp.837-842 M.C Scardelletti, G.E Ponchak, S.Merritt, J.S.Minor, and C.A.Zorman (2008), “Electrically small folded slot antenna utilizing capacitive loaded slot lines”, 2008 IEEE Radio and Wireless Symposium, pp 731-734 C P Baliarda, J Romeu and A Cardama (2000), “The Koch monopole: a small fractal antena”, IEEE Trans Antenna Propag., 11.2000, vol 48, no 11, pp 17731781 R Azadegan and K Sarabandi (2003), “A novel approach for miniaturization of slot antennas”, Antenna Propag IEEE Trans On, 3.2003, vol 51, no 3, pp.421 – 429 F Merli, L Bolomey, J Zurcher, G Corradini, E Meurville and A K Skrivervik (2011), “Design, realization and measurements of a miniature antenna for 102 [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] implantable wireless communiaction system”, Antenna Propag IEEE Trans On, vol 59, no 10, pp.3544 - 3555 Bhavna Thakur, Ashwini Kunte (2018), “A Survey of Antenna Miniaturization Techniques Using Metamaterials”, International Journal of Engineering Research in Computer Science and Engineering, vol.5, issue 3, pp.191-197 Makesh Kumar Khandelwal, Binod Kumar Kanaujia and Shachin Kumar (2017), “Review Article - Defected Ground Structure: Fundamentals, Analysis, and Applications in Modern Wireless Trends”, International Journal of Antenna and Propagation, Volumn 2017, pages Md Shahidul Alam, Norbahiah Misran, Baharudin Yatim, and MohammadTariqul Islam (2013), “Review Article - Development of Electromagnetic Band Gap Structures in the Perspective of Microstrip Antenna Design”, International Journal of Antenna and Propagation, Volumn 2013, 22 pages Istvan Szini, Alexandru Tatomirescu, and Gert Frølund Pedersen (2015), “On Small Terminal MIMO Antennas, Harmonizing Characteristic Modes with Ground Plane Geometry”, IEEE Antenna Propag Trans On, vol 63, no 4, pp.1487 - 1497 Mohammad S Sharawi (2014), “Printed MIMO Antenna Engineer”, Artech House Leeladhar malviya, Rajib kumar panigrahi and M V Kartikeyan (2017), “MIMO antennas with diversity and mutual coupling reduction techniques: a review”, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, Tutorial and review paper, 10.2017, vol 9, issue.8, pp.1763-1780 Ghosh, S., Thanh-Ngon Tran, Tho Le-Ngoc (2014), “Dual-Layer EBG-Based Miniaturized Multi-Element Antenna for MIMO Systems”, Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, IEEE Journals & Magazines, vol.62, issue 8, pp 3987-3997 Mu’ath J Al-Hasan, Tayeb A Denidni and Abdel-Razik Sebak (2015), “Millimeterwave compact EBG structure for Mutual- Coupling Reduction Applications”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2.2015, vol 63, no 2, pp 823 – 828 Nguyen Khac Kiem, Huynh Nguyen Bao Phuong, Quang Ngoc Hieu, and Dao Ngoc Chien (2015), “A Novel metamaterial MIMO Antenna with High Isolation for WLAN Applications”, International Journal of Antenna and Propagation, vol.2015, Article ID 851904, pages Niraj Kumar and Usha K Kommuri (2018), “MIMO Antenna Mutual Coupling Reduction for WLAN Using Spiro Meander Line UC-EBG”, Progress In Electromagnetics Research C, Vol 80, 65–77 Raghad Ghalib Saadallah Alsultan and Gưlge Ưgücü Yetkin (2018), “Mutual Coupling Reduction of E-Shaped MIMO Antenna with Matrix of C-Shaped Resonators”, International Journal of Antennas and Propagation, Volume 2018, Article ID 4814176, 13 pages L Matekovits et al (2017), “Mutual Coupling Reduction Between Implanted Microstrip Antennas on a Cylindrical Bio-Metallic Ground Plane”, IEEE Access, Special section on body area networks, vol.5, pp.8804 - 8811 103 [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] Mahmoud Niroo-Jazi1, Tayeb A Denidni, Mohammad Reza Chaharmir, Abdel R Sebak (2014), “Meta-surfaces and antennas' radiation characteristics enhancement: planar microstrip and microstrip-based quasi-aperture antennas”, IET Microwaves, Antennas & Propagation, 9.2014, vol.8, issue: 12, pp 901-911 Sameer Kumar Sharma, Ashish Gupta and Raghvendra Kumar Chaudhary (2015) “Epsilon Negative CPW-Fed Zeroth-Order Resonating Antenna With Backed Ground Plane for Extended Bandwidth and Miniaturization Antennas and Propagation”, IEEE Transactions on, IEEE Journals & Magazines, vol.63, issue 11, pp 5197-5203 Sharma S.K., Gupta A., Chaudhary R.K (2014), “Compact CPW-fed CHSSR antenna for WLAN”, Microwave and RF Conference (IMaRC), 2014 IEEE International, pp.115-117 Gupta A., Sharma S.K., Chaudhary R.K (2015), “A compact CPW-fed metamaterial antenna for high efficiency and wideband applications Communications”, 2015 Twenty First National Conference on, IEEE Conference Publications, pp.1-4 Yong Li, Chunting Wang, Hongwei Yuan, Ning Liu, Hualong Zhao, and Xiali Li (2016), “A 5G MIMO Antenna Manufactured by 3D Printing Method”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 6.2016, vol.16, pp 657-660 Ming-Yang Li, Zi-Qiang Xu, Yong-Ling Ban, Qing-Ling Yang, and Qiang-Qiang zhou (2016), “Eight-port dual-polarized MIMO antenna for 5G smartphone applications”, Antennas and Propagation (APCAP), 2016 IEEE 5th Asia-Pacific Conference on, 7.2016, pp.195-196 Qian Wang, Ning Mu, LingLi Wang, Safieddin Safavi-Naeini, and JingPing Liu (2017), “5G MIMO Conformal Microstrip Antenna Design”, Wireless Communications and Mobile Computing, vol 2017, Article ID 7616825, 11 pages Vũ Văn Yêm (2010), “Phân tích, thiết kế chế tạo anten kích thước nhỏ sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt cho hệ thống vô tuyến băng thơng rộng”, Đề tài nghị định thư với nước ngồi, 11/355/2008/HĐ-NĐT Huỳnh Nguyễn Bảo Phương (2014), “Nghiên cứu phát triển cấu trúc EBG ứng dụng cho hệ thống thông tin vô tuyến hệ mới”, Luận án tiến sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà nội Pham Trung Minh, Nguyen Trong Duc, Phan Xuan Vu, Nguyen Thanh Chuyen, and Vu Van Yem (2017), “Low Profile Frequency Reconfigurable PIFA Antenna using Defected Ground Structure”, REV Journal on Electronics and Communications, 10.2017, vol 7, no 1–2, pp 9-17 Nguyễn Khác Kiểm (2016), “Nghiên cứu và phát triể n anten MIMO cho các thiế t bi ̣ đầ u cuố i di động thế ̣ mới” , Luận án tiến sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà nội Đặng Như Định (2017), “Nghiên cứu, phát triển lọc thông dải, chia công suất, anten sử dụng đường truyền phức hợp, vòng cộng hưởng hiệu ứng viền siêu 104 [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] vật liệu”, Luận án tiến sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà nội Luong Xuan Truong, Nguyen Cong Tien, Tran Minh Tuan, and Truong Vu Bang Giang (2015), “Design a log periodic fractal Koch microstrip antenna for S band and C band applications”, Advanced Technologies for Communications (ATC), 2015 International Conference on, 10.2015, pp.556-560 Luong Xuan Truong, Vu Quang Tao, Tran Minh Tuan, and Truong Vu Bang Giang (2015), “Design a microstrip antenna with defected ground structure”, Advanced Technologies for Communications (ATC), 2015 International Conference on, 10.2015, pp.160-163 Nhu Huan Nguyen, Thi Duyen Bui, Anh Dung Le, Anh Duc Pham, Thanh Tung Nguyen, Quoc Cuong Nguyen, and Minh Thuy Le (2018), “A Novel Wideband Circularly Polarized Antenna for RF Energy Harvesting in Wireless Sensor Nodes”, International Journal of Antenna and Propagation, vol.2018, Article ID 1692018, pages Dinh-Khanh Ho, Ines Kharrat, Van-Duc Ngo, Tan-Phu Vuong, Quoc-Cuong Nguyen, Minh-Thuy Le (2016), “Dual-band rectenna for ambient RF energy harvesting at GSM 900 MHz and 1800 MHz”, 2016 IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies (ICSET), 11.2016, pp.306-310 Dang Tien Dung, Quoc Dinh Nguyen, Do Quoc Trinh, and Yoshihide Yamada (2018), “Investigating Equations Used to Design a Very Small Normal-Mode Helical Antenna in Free Space”, Wireless Communications and Mobile Computing, vol 2018, Article ID 7967468, pages Rasyidah Hanan Binti Mohd Baharin, Yoshihide Yamada, Kamilia Binti Kamardin, Nguyen Quoc Dinh, Naobumi Michishita (2017), “Input resistances of small normal-mode helical antennas in dielectric materials”, 2017 IEEE Asia Pacific Microwave Conference (APMC), 11.2017, pp.1175-1178 Nguyen Quoc Dinh, Le Trong Trung, Xuan Nam Tran, Naobumi Michishita (2016), “A Compact MIMO UWB Antenna Using Different Types of Dipoles with Low Mutual Coupling”, IEICE Transactions on Communications, 11.2016, vol.E99-B, no.11, pp.2381-2389 Nguyen Quoc Dinh, Le Trong Trung, Xuan Nam Tran, Naobumi Michishita (2016), “A compact MIMO ultra-wide band antenna with low mutual coupling”, Applied Computational Electromagnetics Society Journal, 3.2016, vol.31, no.3, pp.252-260 Nguyen Viet Hung, Sharajha Ala (2017), “Miniaturied Antenna by Using dielectric thin film based capacitor”, Journal of Science and Technology on Information and Communications, vol 1, no 3-4, pp 42-47 V H Nguyen and T P Vuong (2014), “Miniaturization of a folded dipole by applying slow-wave effect”, 2014 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2014), 10.2014, pp 94-98 Fan Yang and YahyaRahmat-Samii (2008), “Electromagnetic Band Gap Structures in Antenna Engineering”, The Cambbridge RF and Microwave Engineering Series 105 [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] Kuttathati Srinivasan Vishvaksenan, Kaliyappa Mithra, Ramalingam Kalaiarasan, and Kaliyappa Santhosh Raj (2017), “Mutual Coupling Reduction in Microstrip Patch Antenna Arrays Using Parallel Coupled-Line Resonators”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 3.2017, vol 16, pp.2146-2149 Shruti Dhamanka, Snahal Lopes (2016), “Mutual Coupling Reduction Techniques in Microstrip Patch Antennas: Survey”, International Research Journal of Engineering and Technology, vol.3, issue 3, pp 1064- 1069 Mohammad Naser-Moghadasi, Rahele Ahmadian, Zahra Mansouri, Ferdows B Zarrabi, and Maryam Rahimi (2014), “Compact EBG Structures for Reduction of Mutual Coupling in Patch Antenna MIMO Arrays”, Progress In Electromagnetics Research C, vol.53, pp.145-154 Abdolmehdi Dadgarpour, Milad Sharifi Sorkherizi, Ahmed A Kishk (2016), “Wideband, Low loss Magneto Electronic Dipole Antenna for 5G Wireless Network with Gain Enhancement Using Meta Lens and Gap Waveguide Technology Feeding”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.64, no 12, pp 5094 - 5101 Almir Souza e Silva Neto (2017), “Dual Band Patch Antenna for 5G Applications with EBG Structure in the Ground Plane and Substrate”, from book Recent Advances in Information Systems and Technologies: Volume (pp.1044-1049) Kyohei Fujimoto (2008), “Mobile Antenna Systems Handbook”, Artech House Inc Ying Z (1996), “Multi-Band Non-Uniform Helical Antennas”, International Pattern Ying Z and Andersson (2003), “Multi-Band Multi Antenna Systems for a Modern Mobile Phone”, Proc Nordic Antenna Symposium, Kamar, Swiden Lizhong Zheng and D.N.C Tse (2003), “Diversity and multiplexing: a fundamental tradeoff in multiple-antenna channels”, Information Theory, IEEE Transactions on, 49(5):1073–1096 A Constantinides A Goldsmith A PaulRaj H Vincent Poor E Biglieri, R Calderbank (2007), “MIMO Wireless Communications”, Cambridge University Press Leeladhar et al (2016), “A 2x2 Dual-Band MIMO Antenna with Polarization Diversity for Wireless Applications”, Progress In Electromagnetics Research C, vol.61, pp.91-103 A Lai, K.M.K.H Leong, and T.Itoh (2007), “Infinitive Wavelength Resonant Antennas with Monopolar Radiation Pattern Based on Periodic Structures”, IEEE Trans Antennas Propag., vol.55, no.3, pp.868-876 M P Karaboikis, V C Papamichael, G F Tsachtsiris, and V T Makios (2008), “Integrating compact printed antennas onto small diversity/MIMO terminals”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 56, pp 2067-2078 3GPP TS 36.101, V8.3.0 (2008), “EUTRA User Equipment Radio Transmission and Reception” Christophe Caloz, Tatsuo Itoh (2005), “Electromagnetic Metamaterials Transmission Line Theory and Microwave Applications”, Wiley-IEEE Press 106 [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] F Yang and Y Rahmat-Samii (2002), “Applications of electromagnetic band-gap (EBG) structures in microwave antenna designs”, in Proceedings of the 3rd International Conference on Microwave and MillimeterWave Technology, pp 528– 531 D Sievenpiper (2006), “Review of theory, fabrication, and applications of high impedance ground planes”, in Metamaterials: Physics and Engineering Explorations, N Engheta and R Ziolkowski, Eds., chapter 11, JohnWiley & Sons, NewYork, NY,USA L Liang,C.H Liang, L.Chen, andX.Chen (2008), “Anovel broadband EBG using cascaded mushroom-like structure”, Microwave and Optical Technology Letters, vol 50, no 8, pp 2167–2170 X Mu, W Jiang, S X Gong, and F W Wang (2011), “Dual-band low profile directional antenna with high impedance surface reflector”, Progress in Electromagnetics Research Letters, vol 25, pp 67–75 Nagendra kushwaha and Raj Kumar (2014), "Study of different shape Electromagnetic Band Gap (EBG) structures for single and dual band applications", Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, vol 13, no 1, pp.16-31 Hossein Malekpoor and Shahrokh Jam (2018), "Design, analysis, and modeling of miniaturized multi-band patch arrays using mushroom-type electromagnetic band gap structures", International Journal of RF and Microwave Computer-Aided and Engineering, 13 pages Ki Hyuk Kim, José E Schutt-Ainé (2008), "Analysis and Modeling of Hybrid Planar-Type Electromagnetic-Bandgap Structures and Fisibility Study on Power Distribution Network Application", IEEE Transactions on Microwave theory and Techniques, vol 56, no1, pp.178-187 M S Alam, M T Islam, and N Misran (2011), “Design analysis of an electromagnetic bandgap microstrip antenna”, TheAmerican Journal of Applied Sciences, vol 8, no 12, pp 1374–1377 S D Assimonis, T V Yioultsis, and C S Antonopoulos (2012), “Computational investigation and design of planar EBGstructures for coupling reduction in antenna applications”, IEEE Transactions on Magnetics, vol 48, no 2, pp 771–774 Y Q Fu and N C Yuan (2005), “Reflection Phase and Frequency Bandgap Characteristics of EBG Structures with Anisotropic Periodicity”, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol.19, issue 14 A Aminian, F Yang, and Y Rahmat-Samii (2003), “In-phase reflection and EM wave suppression characteristics of electromagnetic band gap ground planes,” in Proceedings of the IEEE International Antennas and Propagation Symposium, pp 430–433 A Sanada, C Caloz, and T Itoh (2004), "Characteristics of the composite right/lefthanded transmission lines", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol 14, pp 68-70 107 [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] R B Waterhouse and D Novak (2006), “A small electromagnetic bandgap structure”, in Proceedings of the IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, San Francisco, Calif, USA, pp 602–605 B.Q.Lin, X.Y.Ye, X Y Cao, and F.Li (2008), “Uniplanar EBGstructure with improved compact and wideband characteristics”, Electronics Letters, vol 44, no 23, pp 1362–1363 M S.Alam, M T Islam, and N.Misran (2012), “Anovel compact split ring slotted electromagnetic bandgap structure for microstrip patch antenna performance enhancement”, Progress in Electromagnetics Research, vol 130, pp 389–409 Sanae Dellaouia, Abdelmoumen Kaabala, Mustapha El Halaouia, AdelAsselmana (2017), “Patch array antenna with high gain using EBG superstrate for future 5G cellular networks”, Procedia Manufacturing Volume 22, 2018, 11th International Conference Interdisciplinarity in Engineering, pp 463-467 Osama Haraz, AYaman Elboushi, Saleh Alshebeili, and Abdel Razik Sebak (2014), “Dense Dielectric Patch Array Antenna with Improved Radiation Characterizes Using EBG Ground Structure and Dielectric Ground Superstrate for Future 5G Cellular Network”, IEEE Access, vol.2, pp.909-913 Jing Zang et al (2016), “5G milimeter-wave Antenna Array: Design and Challenges”, IEEE Wireless and Communication Magazine, pp.2-8 D Guha, S Biswas, and Y M M Antar (2011), "Defected Ground Structure for Microstrip Antennas", in Microstrip and Printed Antennas: New Trends, Techniques and Applications, JohnWiley & Sons, London, UK, pp.307 -434 Ashwini K Arya, M.V Kartikeyan , A.Patnaik (2010), "Defected Ground Structure in the perspective of Microstrip Antennas": A Review, in Frequenz -Berlin- 64(5-6), pp.79-84 C Caloz, H Okabe, T Iwai, andT Itoh (2004), “A simple and accurate model for microstrip structures with slotted ground plane”, IEEE Microwave Wireless Components Lett., vol 14, no 4, pp 133–135 D Ahn, J.-S Park, C.-S Kim, J Kim, Y Qian, and T Itoh (2001), “A design of the low-pass filter using the novel microstrip defected ground structure” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 49, no 1, pp 86–93 J.-S Park, J.-H Kim, J.-H Lee et al (2002), “A novel equivalent circuit and modeling method for defected ground structure and its application to optimization of a DGS lowpass filter”, in Proceedings of the IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, vol 1, pp 417–420, IEEE, Washington, DC, USA N.C.Karmakar, S.M Roy, andI.Balbin (2006), “Quasi-staticmodeling of defected ground structure”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 54, no 5, pp 2160–2168 Chirg Garg, Magandeep Kaur (2014), “A review of Defected Ground Structure (DGS) in Microwave Design”, International Journal of Inovative Research in Electrical, Electronic, Instrumentation and Control Engineering, Vol 2, Issue 108 [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] J.-S Kuo and K.-L.Wong (2001), “A compact microstrip antenna with meandering slots in the ground plane”, Microwave and Optical Technology Letters, vol 29, no 2, pp 95–97 U Chakraborty, S K Chowdhury, and A K Bhattacharjee (2013), “Frequency tuning and miniaturization of square microstrip antenna embedded with „T‟-shaped defected ground structure”, Microwave and Optical Technology Letters, vol 55, no 4, pp 69–872 Salehi et al (2016), “Mutual coupling reduction of microstrip antenna using defected ground structure”, IEEE Singapore International Conference on Communication System, pp.1-5 M A Antoniades and G V Eleftheriades (2008), “A compact multiband monopole antenna with a defected ground plane”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 7, pp 652–655 A P Saghati, M Azarmanesh, and R Zaker (2010), “A novel switchable singleand multifrequency triple-slot antenna for 2.4-GHz bluetooth, 3.5-GHz WiMax, and 5.8-GHz WLAN”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 9, pp 534– 537 M K Khandelwal, B K Kanaujia, S Dwari, S Kumar, and A K Gautam (2015), “Triple band circularly polarized compact microstrip antenna with defected ground structure for wireless applications”, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol 8, no 6, pp 943–953 Christophe Caloz (2011), "Metamaterial Antennas and Radiative Systems", in Microstrip and Printed Antennas: New Trends, Techniques and Applications, JohnWiley & Sons, London, UK, pp.346 -386 S Otto, C Caloz, A Sanada, and T Itoh (2004), “A dual-frequency composite right/left-handed half-wavelength resonator antenna”, in Proc IEEE Asia Pacific Microwave Conf, New Delhi A Rennings, T Liebig, S Abielmona, C Caloz, and P Waldow (2007), “Tri-band and dual-polarized antenna based on (unpublished) CRLH transmission line”, in Proc IEEE European Microwave Conf, Munich, pp 720–723 A Rennings, S Otto, J Mosig, C Caloz, and I Wolff (2006), “Extended composite right/left-handed (ECRLH) metamaterial and its application as quadband quarterwavelength transmission line”, in Proc IEEE Asia Pacific Microwave Conf., Yokohama Upadhyay, D K and S Pal (2013), "An improved full scanning antenna using lefthanded materials", Microwave and Optical Technology Letters, Vol 55, pp.261265 Po-Wei Chen and Fu-Chiarng Chen (2012), “Asymmetric Coplanar Waveguide (ACPW)Zeroth-Order Resonant (ZOR) Antenna WithHigh Efficiency and Bandwidth Enhancement”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol.11 Xue Li, Quan-Yuan Feng, and Qian-Yin Xiang (2013), “A Novel Vialess Resonant Type Antenna Based on Composite Right/Left Handed Trasmission Line (CRLH-TL) 109 [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] Unit Cell with Defected Ground Structure”, Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol 38, pp.55-64 T Jang, J Choi, and S Lim (2011), “Compact coplanar waveguide (CPW)-fed zeroth-order resonant antennas with extended bandwidth and high efficiency on vialess single layer”, IEEE Trans Antennas Propag., vol.59, no 2, pp 363–372 Pei-Ling Chi, Member, IEEE, and Yi-Sen Shih (2015), “Compact and BandwidthEnhanced Zeroth-Order Resonant Antenna”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, pp.1-4 Mohamed I Ahmed, A Sebak and Esmat A Abdallah (2012), “Mutual Coupling Reduction Using Defected Ground Structure (DGS) for Array Applications”, Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM 2012) Javier Pablos Abelairas and Fabián Molina Martín (2010), “Techniques to reduce the Mutual Coupling and to improve the Isolation between antennas in a Diversity System”, Project Period, AALBORG University M A Khayat, J T Williams, D R Jackson, and S A Long (2000), “Mutual coupling between reduced surface-wave microstrip antennas”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 48, no 10, pp 1581–1593 A Diallo P Le Thuc R Staraj A Chebihi, C Luxey (2009, “A new method to increase the portto-port isolation of a compact two-antenna umts system”, IEEE Antennas and Propagation Letters Prabhat Sharmaa and Taimoor Khan (2013), "A Compact MIMO Antenna with DGS Structure", International Journal of Current Engineering and Technology, Vol.3, No.3, pp.780-783 Asieh Habashi, Javad Nourinia, Changiz Ghobadi (2012), "A Rectangular Defected Ground Structure (DGS) for Reduction of Mutual Coupling Between ClosedlySpaced Microstrip Antennas", 20th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE2012), pp.1347-1350 Satish K Jain, Ayush Shrivastava, and Gautam Shrivas (2015), “Miniaturization of Microstrip Patch Antenna using Metamaterial loaded with SRR”, Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 2015 International Conference on, pp.12241227 Z Z Abidin, Y Ma, R A Abd-Alhameed, K N Ramli, D Zhou, M S Bin-Melha, J M Noras, and R Halliwell (2011), “Design of 2x2 U-shape MIMO slot antennas with EBG material for mobile handset applications”, Progress In Electromagnetics Research (PIER), vol.7, no.1, pp.81-85 Ho Anh Tuy (1996), “Giáo trình Lý thuyết mạch”, tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Mohammad S Sharawi, Ahmed B Numan, Muhammad U Khan, and Daniel N Aloi (2012), “A Dual-Element Dual-Band MIMO Antenna System with Enhanced Isolation for Mobile Terminals”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters (AWPL), vol 11, pp 1006-1009 110 [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] Mohammad S Sharawi, Ahmed B Numan, and Daniel N Aloi (2013), “Isolation Improvement in a Dual-Band Dual-Element MIMO Antenna System Using Capacitive Loaded Loops”, Progress in Electromagnetic Research (PIER), vol.134, pp.247-266 K Fujimoto, J L Volakis, and C C Chen (2010), “Small Antenna: Miniaturization Techniques & Applications”, Mc Graw Hill Sanae Dellaoui, Abdelmoumen Kaabal, Mustapha El halaoui, and Adel Asselman (2017), “Patch array antenna with high gain using EBG superstrate for future 5G cellular networks”, 11th International Conference Interdisciplinary in Engineering, pp.463-467 Mohammad S Sharawi, Symon K Podilchak, Mohamed T Hussain and Yahia M.M Antar (2017), “Dielectric Resonator Based MIMO Antenna System Enabling Millimeter-Wave Mobile Devices”, IET Microwaves, Antennas & Propagation, vol.11, no.2, pp 287 – 293 Ahsan Altaf, M A Alsunaidiy, and Ercument Arvas (2017), “A Novel EBG Structure to Improve Isolation in MIMO Antenna”, USNC-URSI Radio Science Meeting (2017 URSI), pp 105-106, July 2017 ITU-T (2015), “Provisional Final Acts: Frequency allocation”, World Radio Communication Conference (WRC-15), Geneva, Switzerland, pp.2-55 Christopher L Holloway, Edward F Kuester et al (2012), “An Overview of the Theory and Applications of Metasurfaces: The Two-Dimensional Equivalents of Metamaterials”, IEEE Antenna and Propagation Magazine, vol.54, no 2, pp.10-35, July 2012 Maryam Rahimi, Ferdows B Zarrabi et al (2014), “Miniaturization of Antenna for Wireless Application with Difference Metamaterial Structures”, Progress in Electromagnetics Research, vol 145, pp 19-29, Feb 2014 Saou-Wen Su, Cheng-Tse Lee, and Fa-Shian Chang (2012), “Printed MIMOAntenna System Using Neutralization-Line Technique for Wireless USB-Dongle Applications”, IEEE Antenna Propag Trans On, vol 60, no 2, pp.456 - 463 Xu-bao Sun and Mao-yong Cao (2017), “Mutual coupling reduction in an antenna array by using two parasitic microstrip”, AEU - International Journal of Electronics and Communications, vol.74, pp.1-4 Prakash Kumar Panda and Debalina Ghóh (2018), “Isolation and Gain Enhancement of Patch Antenna using EMNZ superstrate”, AEU - International Journal of Electronics and Communications, vol.86, pp 164-170 Mahmoud A Abdalla and Ahmed A Ibrahim (2013), “Compact and Closely Spaced Metamaterial MIMO Antenna with High Isolation for Wireless Applications”, IEEE Antenna and wireless Propag Letter, vol.12, pp 1452-1455 Chung-Yi Hsu, Lih-Tyng Hwang, Fa-Shian Chang, Shun-Min Wang, Chih-Feng Liu (2016), “Investigation of a single-plate π-shaped multiple-input–multiple-output antenna with enhanced port isolation for GHz band applications”, IET Microw Antennas Propag., vol 10, issue 5, pp 553–560 111 ... 13 1.3 Vật liệu có cấu trúc đặc biệt thiết kế anten kích thƣớc nhỏ Vật liệu có cấu trúc đặc biệt hay cịn gọi siêu vật liệu, thường vật liệu nhân tạo, nhờ cấu trúc đặc biệt vật liệu mà tạo đặc tính... Tuy nhiên, cấu trúc EBG gặp phải thách thức lớn việc giảm nhỏ kích thước để ứng dụng cho thiết bị đầu cuối di động Ra đời sau cấu trúc EBG, cấu trúc DGS có kích thước nhỏ gọn hơn, mang đặc tính... Khi đặt vị trí đặc biệt cấu trúc anten, xảy hiệu ứng đặc biệt tần số đặc biệt Nói cách khác sử dụng cấu trúc thiết kế anten thu nhỏ kích thước hình học anten hay cải thiện đặc tính anten mà không