0779 nghiên cứu thiết kế anten mimo có hệ số cách ly cao ứng dụng cho hệ thống thông tin 5g luận văn tốt nghiệp

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƢỜNGĐẠIH Ọ C QU Y NHƠN INHHN G NGHINCỨUT H I TA N T E N MIMO CH Ệ SC CHY CỨ N G DNGCHHỆT HNGTHNGTIN5G LUẬNVĂNTHẠCSĨỸ THUẬTVIỄNTHƠNG BìnhĐịnh –Năm2021 INHHN G NGHI N CỨU THI TNTEN ICH Ệ SC CHY CỨ N G DNGCH HỆTHNGTHNGTIN5G Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thôngMãsố:8520208 Ngƣờihƣớngdẫn:TS.HuỳnhNguyễnBảoPhƣơng LỜICAMĐOAN Tôi xin cam đoan kết đề xuất luận văn bảnthân thực suốt thời gian làm luận văn Các kết đạt đƣợc làchính xác vàtrungthực Tác giả luận vănLM i n h Hoàng LỜICẢMƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cô khoa Kỹ thuật Côngnghệ tạo điều kiện, giúp đỡ trang bị cho kiến thức quý báu.Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Huỳnh Nguyễn Bảo Phƣơng hƣớngdẫn tậntìnhvà giúpđỡtơi hồnthành luậnvăn đúngthời hạn Tuy nhiên, hạn chế mặt thời gian nhƣ lực thân nênnội dung luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót cần hồn thiệnthêm.Kínhmongsựđónggópý kiếncủaQThầyCơ MỤCLỤC LỜICAMĐOAN .i LỜICẢMƠN ii MỤCLỤC .iii DANHMỤCTỪVITTẮT vi DANHMỤCHNHV vii DANHMỤCBẢNGBIỂU .xi MỞĐAU Tínhcấp thiếtcủađềtài Tổngquantìnhhìnhnghin cứu CHƢƠNG1:L THUYT VA N T E N VIDẢI .4 1.1 Giớithiệuchƣơng 1.2 Tổngquanvềanten 1.2.1 Kháiniệm 1.2.2 HệphƣơngtrìnhMaxwell 1.2.3 Cácthông sốcơbảncủaanten 1.3 Antenvi dải 13 1.3.1 Giớithiệu chungvềantenvidải 13 1.3.2 Cácmơ hình anten vidải 19 1.4 Tổngkếtchƣơng 21 CHƢƠNG2:HỆTHỐNGANTENMIMO .22 2.1 Giớithiệuchƣơng 22 2.2 Kháiniệmvề knhtruyềnMIMO .22 2.2.1 Knhtruyền khôngdây .22 2.2.2 Truyền thôngkhôngdâyqua knh truyềnMIMO 24 2.2.3 ƢuđiểmcủaknhtruyềnMIMO 26 2.3 Hệthốngđaantenvàảnhhƣởngtƣơnghỗ 27 2.3.1 Giớithiệu hệthống đaanten 27 2.3.2 Kỹthuật phântập anten 28 2.3.3 Ảnhhƣởngtƣơnghỗgiữacácphầntửtronghệthốngđaanten 29 2.4 Cácthamsố củaanten MIMO 38 2.4.1 Hệsốtƣơngquantínhiệu 38 2.4.2 Độtăngích hiệuquảtrungbình(MEG) .39 2.4.3 Dunglƣợnghệthống .40 2.5 Mộtsốk ỹ thuậtcảithiệnhệsốảnhhƣởngtƣơnghỗchoantenMIMO412.5.1.Hƣớng đặtanten 42 2.5.2 Mạng cách ly 43 2.5.3 Cấu trúckýsinh 47 2.5.4 Cấu trúcmặt phẳngđếkhơnghồnhảo .51 2.5.5 Đƣờngtrungtính .53 2.6 Tổngkếtchƣơng 56 CHƢƠNG3 : T H I T K ANTENM I M O C Ó H Ệ S Ố C Á C H L Y C A O ỨNG DỤNGCHOHỆTHỐNG5G 57 3.1 Giớithiệuchƣơng 57 3.2 Thiếtkếantenđơn 58 3.2.1 Mơhình antenđềxuất .58 3.2.2 Tínhtốnlýthuyết 59 3.2.3 Môphỏngtốiƣu 62 3.3 Thiếtkếanten MIMO2x2 66 3.3.1.Mô hình antenMIMObanđầu 66 3.3.2.Cấu trúckýsinh 67 3.3.3.Mơhình antenMIMO2x2với cấu trúckýsinh chữC 68 3.4 Tổngkếtchƣơng 71 KT LUẬN .72 HƢỚNGPHÁT TRIỂNCỦALUẬN VĂN 72 TÀILIỆU THAM KHẢO 73 PHỤLỤC DANHMỤC TỪVITTẮT Từviếttắt NghĩatiếngAnh NghĩatiếngViệt MIMO MultiInputMultiOutput Đađầuvào đađầura MAS MultiAntennasSystem Hệthốngđa anten SISO SingleInputSingleOutput Đơn đầuvàođơnđầura MPA MultiPortAntenna Antenđacổng MMA MultimodeAntenna Antencó nhiềuchếđộ MPOA Multipolarizedantenna Antenc ó n h i ề u p h â n c ự c khácnhau DANHMỤCHNHV Hình1.1:Hệthốngthu vàpháttín hiệu Hình1.2:Điệntrƣờngvàtừtrƣờngtạitrƣờngkhuxa Hình1.3:Đt h ị phƣơnghƣớngcủaanten[7] 11 Hình1.4:Phâncựctuyếntính, phân cựctrn vàphâncựcelip 12 Hình1.5:Antenvi dải[7] 14 Hình1.6:Mộtsốhìnhdạngcủaanten patchvidải 15 Hình1.7:Mộtsố loạiantenkhemạchin 16 Hình1.8:Cấpngundngđƣờngtruyềnvidải 18 Hình1.9: Cấpngundng cápđ ngtrục 18 Hình1.10:Cấpngundngphƣơngphápghpkhe–Aperturecoupled 19 Hình1.11:Cácthơngsốcủamơhìnhđƣờngtruyền .20 Hình2.1:Tổnhaotrnđƣờngtruyềnkhơngdây .23 Hình2.2: Mơ hìnhhệthống(a)SISOvà(b)MIMO .25 Hình2.3:Mơhìnhđaanten(a)sửdụngchungphầntửbứcxạvà(b)sửdụngcácphầnt ửbứcxạđộc lập 28 Hình2.4:HệantenMIMOhaiantenđơn .30 Hình2.5:( a ) Mạnghaicổngvà(b)mạchtƣơngđƣơnghìnhT 31 Hình2.6:Quanhệgiữatrởkhángtƣơnghỗtheokhoảngcáchchuẩnhóatrongtrƣờnghợph =0,d>0 32 Hình2 : Quanh ệ g i ữ a t r k h n g t ƣ n g h ỗ t h e o k h o ả n g c c h c h u ẩ n h ó a trongtrƣờnghợpd=0,s=h-l>0 33 Hình2.8:Cácngungâyratƣơnghỗgiữacácthànhphầntronghệđaantenmạch dải 34 Hình2.9:Sắpxếpcácantenmạchdảichữnhật(a)trnmặtphẳngE và(b)trn mặt phẳngH 35 Hình2.10:Quanhệcủatƣơnghỗgiữacácphầntửantentheokhoảngcách[836 Hình 2.11: Quan hệ điện dẫn tƣơng hỗ chuẩn hóa với khoảng cách giữahai anten mạch dải chữ nhật (W=1.186 cm, L=0.906 cm,𝖼r=2.2, λ0=3cm) 37 Hình 2.12: (a) Mơ hình anten (b) kết đo tham số tán xạ (l 1=24; l2=18,2;g=0.5;fg=2.85; h=1,1;đơnvịmm)[ ] 42 Hình 2.13: Mạng cách lysửdụng cácphầntửđiệnkháng [16] 43 Hình2.14:AntenMIMOhaiphầntửđơncựcvớimạngcáchly(L=45;W=22 ;S=8,5;La=22,5;đơn vịmm)[16] 45 Hình2.15:Kếtquảmơphỏngvàthựcnghiệmtổnhaongƣợcvàcáchlycủaanten MIMOkhơngcó mạngcáchly[16] .46 Hình2.16:Kếtquảmơphỏngvàthựcnghiệmtổnhaongƣợcvàcáchlycủaanten MIMOkhicómạngcáchly[16] 46 Hình2.17:Tƣơnghỗgiữahaiantenlƣỡngcựcđặtgầnnhauvàtƣơnghỗgiữahaiantenlƣ ỡngcựckhicóthmphầntửkýsinh[17] 47 Hình2.18:MơhìnhantenMIMOhaikhebứcxạvớiphầntửđơncựckýsinh[18] 49 Hình2 19 : P h â n b ố d ngđ i ệ n t r n a n t e n M I M O khơng c ó có p h ầ n t đơn cựckýsinh [18] 49 Hình2.20:Kếtquảmơphỏngthamsốtánxạ khikhơngcóvà cóphầntửđơncựckýsinh[18] 50 Hình2.21: Cấu trúcSMLRđềxuấtđặtgiữahaiphần tửantenvidải [19] 50 Hình2.22:Phânbốdngđiệncủaanten(a)khikhơngcócấutrúcSMLRvà(b)khi có cấutrúc SMLR[19] 51 Hình2.23:Kếtquảmơphỏngthamsốtánxạcủaantenkhikhơngcóvàcócấu trúc SMLR [19] 51