Nghiên ứu ải thiện băng thông ủa anten lưỡng ự sử dụng ấu trú siêu vật liệu điện tử

NGUYỄN THỊ THÙY GIANG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ THÙY GIANG KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN BĂNG THÔNG CỦA ANTEN LƯỠNG CỰC SỬ DỤNG CẤU TRÚC SIÊU VẬT LIỆU ĐIỆN TỪ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 2017B Hà Nội - Năm 2019 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131747211000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÙY GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN KHẮC KIỂM Hà Nội - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học tập thể nghiên cứu, không chép ngun từ cơng trình nghiên cứu hay luận văn người khác Tất tham khảo kế thừa trích dẫn tham chiếu đầy đủ Hà Nội, ngày 11 tháng 10 năm 2019 Học viên thực Nguyễn Thị Thùy Giang LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau đại học Viện Điện tử - Viễn thơng hỗ trợ, giúp đỡ nhiệt tình cho tơi suốt q trình học tập thực luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, đồng chí lãnh đạo quan công tác bạn bè động viên, khuyến khích, tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt thời gian học tập, nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC MỞ ĐẦU TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 10 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 11 1.1 Khái niệm anten 11 1.2 Các thông số đặc tính anten 13 1.3 Kết luận chương 18 CHƯƠNG ANTEN LƯỠNG CỰC 19 2.1 Giới thiệu chung 19 2.2 Vật liệu thiết kế anten 28 2.3 Kết luận chương 30 CHƯƠNG SIÊU VẬT LIỆU ĐIỆN TỪ 31 3.1 Khái niệm 31 3.2 Đặc điểm siêu vật liệu 32 3.3 Cấu trúc SSR 33 3.4 Phân tích cấu trúc SRR 34 3.5 Tổng kết chương 35 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ANTEN LƯỠNG CỰC KẾT HỢP SIÊU VẬT LIỆU ĐIỆN TỪ 37 4.1 Q trình phân tích 37 4.2 Phần mềm mô HFSS 38 4.3 Mơ hình kết mơ anten lưỡng cực 43 4.4 Mô sử dụng cọc nhựa cố định anten ground 51 4.5 Mơ hình chế tạo anten kết đo thực nghiệm 54 4.6 Kết luận chương 58 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH VIỆT 62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Sơ đồ khối hệ thống thu phát đơn giản 12 Hình 1.2 Hình ảnh anten thiết bị chuyển tiếp 12 Hình 1.3 Hệ thống tọa độ phân tích anten 13 Hình 1.4 Búp sóng khơng gian ba chiều 14 Hình 1.5 Góc nửa cơng suất tỉ lệ dB 14 Hình 1.6 Hình dạng hệ số định hướng mặt phẳng hai chiều dipole nửa bước sóng so với anten đẳng hướng 15 Hình 1.7 Băng thông anten 17 Hình 2.1 Anten lưỡng cực 19 Hình 2.2 Anten lưỡng cực ngắn 20 Hình 2.3 Anten lưỡng cực nửa bước sóng 22 Hình 2.4 Anten lưỡng cực gấp 23 Hình 2.5 Đồ thị anten lưỡng cực 25 Hình 2.6 Mẫu xạ chuẩn hóa anten lưỡng cực có chiều dài xác định 26 Hình 2.7 Mơ hình xạ 3D chuẩn hóa anten lưỡng cực bước sóng bước 27 Hình 2.8 Đường truyền khơng cân (cáp đồng trục) kết nối với anten lưỡng cực 27 Hình 2.9 Các cấu trúc khác sợi thủy tinh dùng cho mạch in PCB 29 Hình 3.1 Sơ đồ vector Poynting sóng điện từ (bên trái vật liệu thông thường (RHM), bên phải: siêu vật liệu (LHM)) [6] 31 Hình 3.2 Phân loại vật liệu [7] 32 Hình 3.3 Cấu trúc chung vòng cộng hưởng chia vòng 33 Hình 3.4 Phân tích cấu trúc vịng 34 Hình 4.1 Minh họa mơ kết cấu cơng trình HFSS 38 Hình 4.2 Cách chia phần tử hữu hạn HFSS: (a) thành tam giác bề mặt, (b) thành tứ diện không gian ba chiều 40 Hình 4.3 Sơ đồ khối mơ 43 Hình 4.3 S11 anten lưỡng cực đơn 44 Hình 4.4 Đồ xạ 3D anten lưỡng cực đơn tần số f=1.5 GHz 44 Hình 4.5 Đồ thị xạ phương hướng anten lưỡng cực đơn tần số f=1.5 GHz 45 Hình 4.6 Mặt anten (đơn vị mm) 46 Hình 4.7 Mặt anten (đơn vị mm) 46 Hình 4.8 S11 anten kết hợp SRR với anten đơn 47 Hình 4.9 Đồ thị xạ 3D anten kết hợp SRR tần số f=1.5 GHz 47 Hình 4.10 Đồ thị xạ phương hướng anten kết hợp SRR với f= 1.5 GHz 48 Hình 4.11 Hình dạng anten HFSS 49 Hình 4.12 Mơ hình anten đề xuất (đơn vị mm) 49 Hình 4.13 So sánh S11 anten kết hợp SRR ground với anten thiết kế lại 50 Hình 4.14 So sánh kết đồ thị xạ phương hướng anten đề xuất tần số f= 1.5 GHz 50 Hình 4.15 Đồ thị xạ 3D anten kết hợp SRR ground, f= 1.5 GHz 51 Hình 4.16 Mơ hình anten HFSS 52 Hình 4.17 So sánh S11 anten với anten gắn cọc nhựa 52 Hình 4.18 So sánh đồ thị xạ phương hướng anten với anten kết hợp cọc nhựa với f= 1.5 GHz 53 Hình 4.19 Đồ thị xạ 3D anten kết hợp cọc nhựa, với f= 1.5 GHz 53 Hình 4.24 Mặt anten 55 Hình 4.25 Mặt anten 55 Hình 4.20 Hình ảnh chế tạo thực tế anten 55 Hình 4.21 Chế tạo anten hàn cáp tiếp điện 56 Hình 4.22 S11 lý thuyết thực tế 57 Hình 4.23 Kết đo thực tế 57 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thành phần sợi thủy tinh 29 Bảng 4.1 Bảng so sánh dải tần hoạt động xạ phương hướng anten kết hợp phương pháp khác 54