(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ăng ten tái cấu hình ứng dụng trong hệ thống giao thông thông minh

HỌ C VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN VĂN SANG NGHIÊN CỨU ĂNG-TEN TÁI CẤU HÌNH ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2023 HỌ C VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - NGUYỄN VĂN SANG NGHIÊN CỨU ĂNG-TEN TÁI CẤU HÌNH ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH Chuyên 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 - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Học viên cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng học viên Các số liệu, kết nêu đề án tốt nghiệp trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Sang ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn học viên, TS Dương Thị Thanh Tú, người định hướng nghiên cứu, hướng dẫn khoa học, ln tận tình hỗ trợ, bảo học viên mặt để học viên hồn thành luận văn Qua đây, học viên xin chân thành cảm ơn thầy, cô giảng viên Khoa Đào tạo Sau đại học Khoa Viễn Thông I, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, quan tâm, giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm quý báu trang bị cho học viên kiến thức bổ ích suốt quãng thời gian học tập, nghiên cứu Bên cạnh đó, học viên xin dành lời cảm ơn đặc biệt đến anh Hồng Văn Sơn anh Trần Đình Quang tồn thể anh chị cơng tác làm việc Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Hệ thống Điện tử – Viện Hàng Không Vũ Trụ Viettel nhiệt tình hỗ trợ từ kiến thức chuyên ngành đến kinh nghiệm thực tế tạo điều kiện tốt cho học viên sở vật chất, trang thiết bị để học viên hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thành viên gia đình, ln hỗ trợ hi sinh nhiều cho học viên thời gian vừa qua Đây nguồn động lực vơ to lớn, giúp học viên vượt qua khó khăn, thách thức để hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Học viên thực Nguyễn Văn Sang MỤC LỤC iii LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU viii DANH MỤC HÌNH VẼ ix DANH MỤC BẢNG BIỂU .xi LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĂNG-TEN ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH .3 1.1 Giới thiệu công nghệ V2X hệ thống giao thông thông minh 1.1.1 Ý tưởng đời công nghệ V2X 1.1.2 Khái niệm V2X 1.1.3 Phân loại loại hình truyền thơng khơng dây V2X .6 1.1.4 Mơ hình hệ thống truyền thông V2X 1.2 Công nghệ Ăng-ten hệ thống giao thông thông minh 1.2.1 Ăng-ten phẳng 1.2.2 Ăng-ten không phẳng 13 1.2.3 Vị trí đặt Ăng-ten .15 1.3 Thách thức giải pháp thiết kế Ăng-ten 17 1.3.1 Thách thức ảnh hưởng môi trường đến vùng phủ Ăng-ten .17 1.3.2 Thách thức thiết kế Ăng-ten tái cấu hình theo đồ thị xạ .19 1.4 Kết luận chương 24 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĂNG-TEN .25 2.1 Đặt vấn đề 25 2.1.1 Bài toán thiết kế .25 2.1.2 Lựa chọn kỹ thuật công cụ thiết kế 26 2.2 Thiết kế Ăng-ten tái cấu hình theo đồ thị xạ 29 2.2.1 Tiến trình thiết kế Ăng-ten tái cấu hình theo đồ thị xạ 30 2.2.2 Thiết kế Ăng-ten phẳng tái cấu hình sử dụng tiếp điện cáp đồng trục 31 2.3 Kết mơ phân tích 40 iv 2.3.1 Hệ số phản xạ 40 2.3.2 Phân bố dòng điện bề mặt Ăng-ten 41 2.3.3 Đồ thị xạ 2D 3D 41 2.4 Kết luận chương 45 CHƯƠNG 3: ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ DỰA TRÊN THỰC NGHIỆM 46 3.1 Đo Ăng-ten thụ động 46 3.1.1 Các tham số đo thụ động 46 3.1.2 Phòng câm phép đo thụ động 50 3.1.3 Kết đo thụ động 53 3.2 Đo Ăng-ten chủ động .55 3.2.1 Các tham số đo chủ động 55 3.2.2 Thiết bị sử dụng thiết lập đo chủ động 58 3.2.3 Thiết lập mơ hình đo .60 3.2.4 Kết đo chủ động 62 3.3 Kết luận chương 63 KẾT LUẬN LUẬN VĂN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 64 PHỤ LỤC: TỔNG HỢP MẠCH ĐIỆN TỬ & THIẾT BỊ SỬ DỤNG 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 v DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Mô tả tiếng Anh 3GPP 3rd Generation Partnership Mô tả tiếng Việt Dự án đối tác hệ thứ 4G Fourth-Generation Thế hệ thứ 5G Fifth-Generation Thế hệ thứ ADAS Advanced Driver Assistance Systems Hệ thống hỗ trợ lái xe nâng cao BSM Blind Spot Monitoring Hệ thống giám sát cảnh báo điểm mù xe ô tô CAN Controller Area Network Bộ điều khiển mạng khu vực CPW CoPlanar Waveguide Ống dẫn sóng đồng phẳng CST Computer Simulation Technology Phần mềm mô Ăng-ten DGS Defected Ground Structure Cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DSRC Dedicated Short Range Communication Truyền thông phạm vi ngắn chuyên dụng DUT Device Under Test Thiết bị dùng thử nghiệm ECC Enveloped Correlation Coefficient Hệ số tương quan EIRP Effective Isotropic Radiated Power Công suất xạ đẳng hướng ERP Effective Radiated Power Công suất xạ ESPAR Electronically steerable parasitic array radiator Bức xạ mảng ký sinh điều khiển chuyển mạch điện tử FET Field Effect Transistor Transistor hiệu ứng trường GND Ground Plane Mặt phẳng đất GNSS Global navigation satellite system Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS Global Positioning System Hệ thống Định vị Toàn cầu HMI Human-Machine Interface Giao diện Người - Máy IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Hội Kỹ sư Điện Điện tử ITS Intelligent transportation Hệ thống Giao thông thông minh vi Chữ viết tắt Mô tả tiếng Anh Mô tả tiếng Việt system LAN Local Area Network Mạng cục LTE Long Term Evolution Tiến hóa dài hạn MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu OBU On-Board Unit Thiết bị xe OFDMA Orthogonal frequency-division multiple access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao PA Power Amplifier Khuếch đại công suất PIFA Planar Inverted-F Ăng-ten Ăng-ten hình chữ F ngược mặt phẳng PIN Positive-Intrinsic-Negative Tiếp giáp P – I - N RAM Radiation – absorbing material Vật liệu hấp thụ xạ RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RL Return Loss Tổn hao ngược RSU Roadside Unit Phần tử bên đường SDAR Satellite Digital Audio Radio Truyền thông âm kỹ thuật số vệ tinh SP Shorting Pin Chân ngắn mạch TE Transverse Electric Điện trường ngang TM Transverse Magnetic Từ trường ngang TRP Total Radiated Power Tổng công suất xạ UE User Equipment Thiết bị đầu cuối người dùng UHF Ultra-High Frequency Dải tần số cực cao nằm khoảng 300MHz - 3GHz UWB Ultra-Wideband Công nghệ băng thông siêu rộng V2I Vehicle-to-infrastructure Giao tiếp không dây phương tiện với sở hạ tầng V2N Vehicle-to-network Giao tiếp không dây phương tiện với mạng lưới V2P Vehicle-to-pedestrian Giao tiếp không dây phương tiện với người vii Chữ viết tắt Mô tả tiếng Anh Mô tả tiếng Việt Giao tiếp không dây phương tiện với phương tiện V2V Vehicle-to-vehicle V2X Vehicle to Everything Giao tiếp không dây phương tiện với thứ VHF Very High Frequency Dải tần số vô tuyến cao nằm khoảng 30 - 300 MHz VNA Vecto Network Analyzer Máy phân tích mạng véc-tơ VSWR Voltage Standing Wave Radio Hệ số sóng đứng điện áp WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Một công nghệ truy nhập băng rộng không dây diện rộng WLAN Wireless Local Area Network Mạng LAN không dây viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TT Kí hiệu Đơn vị Mơ tả C (F) E (V/m) Điện trường H (H/m) Từ trường h (mm) Chiều cao chất điện môi k (l/m) Hệ số sóng khơng gian tự (k=2/) L (mm) Chiều dài L (H) Điện dung R () Trở kháng W (mm) Chiều rộng 10 Z () Trở kháng 11  - 12  (m) 13  (l/m) Điện dung Hằng số điện môi Bước sóng Hằng số truyền sóng