báo cáo bài tập lớn anten và truyền sóng đề tài thiết kế mô phỏng anten high gain yagi uda

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬBÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNGĐề tài: Thiết kế mô phỏng anten High-Gain Yagi-UdaGiảng viên:Sinh viên:Mã lớp:Hà Nội... Phần 1: Giới

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG

Đề tài: Thiết kế mô phỏng anten High-Gain Yagi-Uda

Giảng viên:

Sinh viên:

Mã lớp:

Hà Nội

Mục lục

Phần 1: Giới thiệu chung 3

Phần 2: Thiết kế anten 3

2.1: Chỉ tiêu kỹ thuật 3

2.2: Các thông số của anten 3

Phần 3: Kết quả mô phỏng 6

3.1: Đồ thị S11 6

3.2: Đồ thị phương hướng bức xạ: 7

 Đồ thị E-plane 7

 Đồ thị H-plane 8

 Đồ thị GAIN 9

 Đồ thị Directivity 11

Phần 4: Tối ưu 11

Phần 5: Kết luận 13

Phần 1: Giới thiệu chung

Là một loại anten thu sóng mạnh và có hệ số lợ nhuận cao, được sử dụng rộng rãi trong việc thu sóng truyền hình, truyền tải dữ liệu và viễn thông khác

Nguyên lý hoạt động: dựa trên sự sắp xếp của các đầu dây truyền tải sóng, anten gồm một đầu dây truyền tải sóng chính (dipole), một số đầu dây hỗ trợ khác (director), và một đầu dây chặn (reflector)

Tổng quan:

Sử dụng cấu trúc dạng phẳng chữ L dành cho thiết bị điện thoại

Mặt phẳng nền bị cắt ngắn hoạt động như 1 gương phản xạ

Anten sử dụng tấm nền là chất điện môi "Rogers RT/duroid 5880 (tm)", hằng số điện mỗi là 2,2

Anten sử dụng 5 chấn tử dẫn xạ và mặt phẳng nền bị cắt ngắn hoạt động như 1 gương phản xạ, để tối đa hóa số đo độ lợi của anten

Phần 2: Thiết kế anten

2.1: Chỉ tiêu kỹ thuật

- Mức tăng 9-11 dB ở 22-26 GHz, với mức phân cực chéo <-16dB

- Trở kháng đầu vào 50 Ω

- Tối ưu ở dải tần 22-26 GHz

- Đồ thị bức xạ đối xứng với độ rộng 3dB

2.2: Các thông số của anten

Hình 2.1: Các thông số cơ bản của anten

- Tấm nền RT/Duroid 5880 với hằng số điện môi là 2,2, tấm nền có chiều dài chiều rộng chiều cao lần lượt là Bx, By, Wg

Hình 2.2: Tấm nền RT/Duroid 5880

- 5 chấn tử có cùng độ dài đặt song song trên tấm nền duroid

Hình 2.3: 5 chấn tử

- Top layer arm được nối với parallel strip feed ở trên mặt tấm nền.

- Ngay tiếp đó là mặt microstrip feed

- Bên dưới tấm nền là Trunctated Ground Plane nối với Bottom Layer arm, như hình vẽ:

Hình 2.4: anten theo mo phỏng của bài báo

- Kết quả mô phỏng trên hfss được như sau:

Hình2.5: Mặt trên Hình 2.6: Mặt dưới

Phần 3: Kết quả mô phỏng

3.1: Đồ thị S11

Hình 3.1: Đồ thị S11 mô phỏng

Hình 3.2: Đồ thị S11 mô phỏng của bài báo

- Nhận xét:

Đồ thị S11 do nhóm làm có kết rất giống so với bài báo

Ở đồ thị S11 do nhóm mô phỏng nhận thấy điểm sâu nhất tại tần số 25,6 GHz, hệ

số phản xạ tốt nhất đạt -23.1809 dB

Tại tần số 24GHz do nhóm mô phỏng đạt hệ số phản xạ -13.07db

Từ tần số 22.4GHz đến 25.77GHz, S1 < -10 dB, kết quả cùa bài báo là từ 22.1 đến 25.5, có sự sai lệch nhưng không đáng kể sự khác biệt nhỏ có thể do quá trình chuyển đổi vi dải sang đồng trục không được bao gồm trong các mô phỏng của hfss

3.2: Đồ thị phương hướng bức xạ:

Đồ thị E-plane

Hình 3.3: Đồ thị E-plane (22GHz-24GHz) mô phỏng

Hình3.4: Đồ thị E-plane (22GHz- 24GHz) của bài báo

- Nhận xét đồ thị E-plane:

Đồ thị E-plane của nhóm làm với bài báo tương tự nhau

Tại tần số 24GHz, độ rộng chùm tia 3dB do nhóm làm tại 54 , của bài báo là 44 0 o

nhận thấy kết quả không quá nhiều sai lệch

Đồ thị H-plane

Hình 3.5: Đồ thị H-plane (22GHz-24GHz) mô phỏng

Hình 3.6: Đồ thị H-plane (22GHz-24GHz) của bài báo

- Nhận xét:

Không có sự sai lệch quá nhiều

Đồ thị GAIN

Hình 3.7: Đồ thị Gain tại 24GHz

Hình 3.8: Đồ thị Gain ở 22Ghz

Hình 3.9: Đồ thị Gain tại các tần số của bài báo

- Nhận xét:

Dựa vào bài báo ta thấy Gain tại 22Ghz và 24Ghz của bài báo sấp xỉ gần 9dB và gần 11 dB

Dựa vào nhóm mô phỏng: Tại 22Ghz, Gain đạt 8.9 dB, cùng đó là 10.6 dB tại 24GHz

Kết luận: số liệu nhóm đo được hoàn toàn phù hợp với chỉ tiêu thiết kế và sai lệch rất ít so với bài báo

Đồ thị Directivity

Hình 3.10: Đồ thị Drectivity

- Nhận xét:

Directivity tại tần số 24GHz đạt 10.7 dB, so với kết quả của bài báo là 11,2 ta thấy có sự chênh lệch không đáng kể

Phần 4: Tối ưu

- Nhận thấy các thông số đều phù hợp với chỉ tiêu thiết kế, duy chỉ có dải băng thông do nhóm mô phỏng S1<-10 db từ 22.4-25.7 trong khi bài báo đạt S1<-10

dB từ 22.1-22.5GHz Nhóm em quyết định tối ưu để đạt được thông số trên

- Khi tối ưu, nhóm em thấy được khi điều chỉnh biến cut = 0.6mm và By = 40.6

mm thì sẽ đạt được đồ thị S11 như kỳ vọng, kết quả như hình vẽ

Hình 4.1: Kết quả sau khi tối ưu

- Các kết quả khác không có sự khác biệt nhiều Do vậy các thông số thiết kế khi đã tối ưu của nhóm em như sau:

Hình 4.2: Thông số thiết kế đã tối ưu

Phần 5: Kết luận