báo cáo thực tập kỹ thuật nghiên cứu thiết kế anten mảng sử dụng trong hệ thống thông tin vô tuyến

NỘI DUNG THỰC TẬP Chương 2 bao gồm các nội dung đã thực tập ở công ty, bao gồm kiến thức về anten,các thông số được sử dụng trong anten và phần mô phỏng anten.2.1 Kiến thức cơ bản về Ant

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO

THỰC TẬP KỸ THUẬTĐề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ANTEN MẢNG SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THẮNG ĐẠT Mssv : 20192748

Lớp : ĐT06 – K64

Người hướng dẫn : Mr NGUYỄN VĂN MINHCơ quan thực tập : Công ty TNHH Ace Antenna

Hà Nội, 02-2023

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội đang ngày càng phát triển, đồng nghĩa với tính cạnh tranh trong công việcngày càng khốc liệt Thực tập là một cách để sinh viên chúng em học hỏi và hoàn thiệnbản thân Sau khi xác nhận kĩ năng mình cần trau dồi, điểm mạnh, điểm yếu của bảnthân, em đã quyết định đăng kí thực tập tại công ty TNHH Ace Antenna.

Ở đây em đã học hỏi thêm được rất nhiều kiến thức chuyên môn, phong thái làmviệc; cụ thể sau bốn tuần thực tập ở công ty, em đã được bồi dưỡng thêm kiến thức vềAnten, các thông số trong Anten, làm sao để mô phỏng Anten Những điều này rất cóý nghĩa với em, hiểu được nó giúp em tự tin hơn khi học tập những môn học liên quantrên giảng đường Về mặt thuận lợi, công ty có phòng ở trên thư viện của trường giúpnhững sinh viên thực tập như bọn em không bị áp lực về mặt di chuyển Về mặt khókhăn, lần đầu làm việc trong môi trường công ty khiến em không khỏi bỡ ngỡ, thờigian thực tập ngắn nên em vẫn chưa được tiếp xúc với khâu lắp ráp của công ty Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới quý Công ty TNHH Ace Antenna đãtạo điều kiện cho em có môi trường thực tập rất tốt, ngoài ra em cũng xin cảm ơn anhNguyễn Văn Minh vì đã luôn tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên em trong suốtthời gian thực tập ở công ty

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Nguyễn Thắng Đạt, mã số sinh viên 20192748, sinh viên lớp ĐT06,khóa K64 Người hướng dẫn là Nguyễn Văn Minh Tôi xin cam đoan toàn bộnội dung được trình bày trong báo cáo Thực tập kĩ thuật là kết quả quá trình tìmhiểu và nghiên cứu của tôi Các dữ liệu được nêu trong báo cáo là hoàn toàntrung thực Mọi thông tin trích dẫn đều tuân thủ các quy định về sở hữu trí tuệ;các tài liệu tham khảo được liệt kê rõ ràng Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệmvới những nội dung được viết trong báo cáo này.

Hà nội, ngày 23 tháng 09 năm2023

Người cam đoan

Nguyễn Thắng Đạt

MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU ii

TÓM TẮT BÁO CÁO iv

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY ACE ANTENNA 1

1.1 Khái quát về công ty 1

1.2 Tầm nhìn của công ty 2

1.3 Cơ cấu tổ chức 3

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG THỰC TẬP 4

2.1 Kiến thức cơ bản về Anten 4

2.1.1 Telecomunications network overview 4

2.1.2 What is an antenna? 6

2.1.3 Base station antenna 6

2.1.4 Microstrip Antenna 8

2.1.5 Array Antenna 10

2.2 Tìm hiểu và đánh giá các thông số 13

2.2.1 Frequency Range & Gain 13

2.2.2 Horizontal Pattern 14

2.2.3 Vertical Pattern 16

2.2.4 Electrical Specifications, all systems 20

2.3 Phân tích và thiết kế, mô phỏng anten 23

Hướng phát triển 28

PHỤ LỤC 29

Phụ lục 1 Mẫu trang bìa chính của báo cáo 29

Phụ lục 2 Mẫu trang bìa phụ của báo cáo 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

TNHH: Trách Nhiệm Hữu Hạn LAN: Local Area NetworkWAN: Wide Area NetworkMAN: Metropolitan Area NetworkRET: Remote Electrical Tilt

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình 1.1 Logo của công ty 1

Hình 1.2 Quan điểm kinh doanh của công ty 2

Hình 1.3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức của công ty 3

Hình 2.1 Cấu trúc mạng viễn thông 4

Hình 2.2 Mạng LAN, WAN, MAN 5

Hình 2.3 Base Station Antennas 7

Hình 2.4 explanation of base station parameters 8

Hình 2.5 Structure of Microstrip Antenna 9

Hình 2.6 Application Microstrip Antenna 10

Hình 2.7 Antenna theory - Antenna arrays 11

Hình 2.8 Antenna types 11

Hình 2.9 Frequency Range 13

Hình 2.10 Gain at mid tilt 13

Hình 2.11 Gain over all tilts 14

Hình 2.12 Azimuth Beamwidth 14

Hình 2.13 Front – to – back Ratio 15

Hình 2.14 Cross - pol Discrimination at Boresight 15

Hình 2.15 Cross – pol over sector 16

Hình 2.16 Vertical-3dB Beamwidth 17

Hình 2.17 Electrical Downtilt 17

Hình 2.18 Each antenna has its own tilt accuracy when installed 18

Hình 2.19 First Upper Sidelobe Suppression 18

Hình 2.20 Distribution-based 19

Hình 2.21 Cross-polar isolations 19

Hình 2.22 Port-to-Port isolations 20

Hình 2.23 Polarization linearly 20

Hình 2.24 Polarization circularly 21

Hình 2.25 Example of VSWR measurement of an antenna port 21

Hình 2.26 Example of a return loss measurement on a single antenna port 22

Hình 2.27 công thức liên hệ giữa VSWR và Return loss 22

Hình 2.28 Yêu cầu mô phỏng 23

Hình 2.29 Tính toán bài toán 24

Hình 2.30 Mặt cắt 2x2 Circular Patch Antenna Array 24

Hình 2.31 2x2 Circular Patch Antenna Array 25

Hình 2.32 S11 của phần tử vi dải 25

Hình 2.33 Đồ thị bức xạ 26

Hình 2.34 Percentage bandwidth 26

TÓM TẮT BÁO CÁO

Báo cáo này sẽ trình bày tổng quan về công ty mà em đã thực tập, công ty TNHHAce Antenna , nội dung đã thực tập và những nhận xét, tự đánh giá quá trình thực tậpem.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY ACE ANTENNA

Chương này sẽ nêu chức năng, nhiệm vụ và cơ cấu tổ chức của đơn vị tiếp nhận, ởđây là công ty TNHH Ace Antenna.

1.1 Khái quát về công ty

Công ty TNHH ACE ANTENNA với quy mô 2.000 nhân viên và 100% vốn củadoanh nghiệp Hàn Quốc, Công ty chuyên sản xuất linh kiện điện tử Antenna, linh kiệnmạng điện.

HYnh 1.1 Logo của công ty

Loại hình doanh nghiệp: Công ty Cổ phần Tên công ty: Công ty TNHH Ace Antenna

Địa chỉ: Lô O KCN Đồng Văn II, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam, Việt Nam.Người đại diện pháp luật: MR GWANG YOUNG KOO

Website: www.acetech co.kr

Mục tiêu: Mở ra tương lai công nghệ thông tin không dây toàn cầu bằng sự hài hòagiữa con người và kỹ thuật Giá trị cốt lõi của Ace Antenna là cung cấp cho mọi ngườitrên toàn thế giới cuộc sống tiện lợi và hữu ích hơn bằng kỹ thuật công nghệ thông tinkhông dây của ACE Antenna.

Lĩnh vực kinh doanh: Các lĩnh vực kinh doanh cốt lõi của ACE Antenna bao gồmcác thiết bị liên quan đến mạng di động và các linh kiện được phát triển trên nền tảng

công nghệ truyền thông không dây Các sản phẩm chính bao gồm các linh kiện RFtrạm cơ sở, chẳng hạn như 5G, ăng-ten trạm LTE, bộ lọc RF và Radio dành cho viễnthông và các thị trường khác.

Quan điểm kinh doanh: Quan điểm kinh doanh của Ace Technologies dựa trênnguyên tắc ‘kinh doanh tín nhiệm tập trung vào con người’ từ lúc thành lập cho đếnhiện nay.

HYnh 1.2 Quan điểm kinh doanh của công ty1.2 Tầm nhYn của công ty

Doanh nghiệp đổi mới kỹ thuật RF mở ra xã hội siêu liên kết

Xã hội tương lai xuất hiện bằng “Hyper Connected Society” (xã hội siêu liên kết) làthế giới mà con người với con người, con người với đồ vật đều được kết nối dựa trênkỹ thuật công nghệ 5G Trong việc tạo ra xã hội tương lai đó, “Ace Antenna” có nghĩa“Doanh nghiệp” có giá trị cốt lõi là theo đuổi “đổi mới” kỹ thuật của xã hội liên kếtdựa trên “kỹ thuật RF” độc đáo và độc nhất.

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG THỰC TẬP

Chương 2 bao gồm các nội dung đã thực tập ở công ty, bao gồm kiến thức về anten,các thông số được sử dụng trong anten và phần mô phỏng anten.

2.1 Kiến thức cơ bản về Anten

2.1.1 Telecomunications network overview

Mạng viễn thông là một nhóm các nút được kết nối với nhau bằng các liên kết viễnthông được dùng để trao đổi thông báo giữa các nút Các đường liên kết có thể sử dụngnhiều công nghệ khác nhau dựa trên các phương pháp chuyển mạch, chuyển mạchthông báo hoặc chuyển mạch gói để truyền thông báo và tín hiệu.

Structure: Nói chung, mọi mạng viễn thông về mặt khái niệm bao gồm ba phần,hoặc mặt phẳng.

Mặt phẳng dữ liệu mang lưu lượng truy cập của người dùng mạng, tải trọngthực tế

Mặt phẳng điều khiển mang thông tin điều khiển

Mặt phẳng quản lý mang theo lưu lượng hoạt động, quản trị và quản lý cầnthiết để quản lý mạng Mặt phẳng quản lý đôi khi được coi là một phần củamặt phẳng điều khiển.

HYnh 2.4 Cấu trúc mạng viễn thông

Data Network: Mạng dữ liệu được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới để liên lạcgiữa các cá nhân và tổ chức Các mạng dữ liệu có thể được kết nối để cho phép ngườidùng truy cập liền mạch vào các tài nguyên được lưu trữ bên ngoài nhà cung cấp cụthể mà họ được kết nối Internet là ví dụ điển hình nhất về liên kết mạng của nhiềumạng dữ liệu từ các tổ chức khác nhau Các thiết bị đầu cuối được gắn vào mạngIP như Internet được xử lý bằng địa chỉ IP Các giao thức của bộ giao thứcInternet (TCP/IP) cung cấp khả năng kiểm soát và định tuyến các thông báo trên mạngdữ liệu IP và mạng Có nhiều cấu trúc mạng khác nhau mà IP có thể được sử dụng đểđịnh tuyến tin nhắn một cách hiệu quả, ví dụ:

Mạng diện rộng (WAN)Mạng khu vực đô thị (MAN)Mạng cục bộ (LAN)

HYnh 2.5 Mạng LAN, WAN, MAN

2.1.2 What is an antenna?

Trong kỹ thuật vô tuyến, ăng-ten hoặc ăng-ten là giao diện giữa sóng vôtuyến truyền trong không gian và dòng điện di chuyển trong dây dẫn kim loại, được sửdụng với máy phát hoặc máy thu Trong đường truyền, một máy phát vô tuyến cung

cấp dòng điện cho các cực của ăng-ten và ăng-ten bức xạ năng lượng từ dòng điệndưới dạng sóng điện từ Trong bộ thu tín hiệu, ăng-ten chặn một phần công suất củasóng vô tuyến để tạo ra dòng điện ở các cực của nó, dòng điện này được áp dụng chobộ thu để được khuếch đại Ăng-ten là thành phần thiết yếu của tất cả thiết bị vô tuyến.Ăng-ten là một dãy dây dẫn (phần tử), được kết nối bằng điện với bộ thu hoặc bộ phát.Ăng-ten có thể được thiết kế để truyền và nhận sóng vô tuyến theo tất cả các hướngngang như nhau (ăng-ten đa hướng) hoặc tốt hơn là theo một hướng cụ thể (ăng-tenđịnh hướng hoặc độ lợi cao hoặc "chùm tia") Ăng-ten có thể bao gồm các thành phầnkhông được kết nối với máy phát, bộ phản xạ parabol, còi hoặc các phần tử ký sinhdùng để hướng sóng vô tuyến thành chùm tia hoặc dạng bức xạ mong muốn khác Khảnăng định hướng mạnh và hiệu quả tốt khi truyền dẫn khó đạt được với ăng-ten cókích thước nhỏ hơn nhiều so với nửa bước sóng.

2.1.3 Base station antennaWhat are Base Station Antennas?

Ăng-ten của trạm gốc là một thành phần cơ bản trong mạng truyền thông không dây.Các ăng-ten này là trạm cơ sở được gắn trên tháp để cung cấp kết nối di động chongười dùng Các ăng-ten này được sử dụng để bao phủ một dải tần số hoặc nhiều dảitần số Ăng-ten của trạm gốc đa băng tần thường có nhiều ăng-ten bên trong một máivòm duy nhất - trong trường hợp này, mỗi ăng-ten có một cổng riêng biệt, cổng này cóthể được kết nối với các trạm gốc khác nhau hoặc với các phần khác nhau của mộttrạm gốc Chúng là điểm giao tiếp chính cho một hoặc nhiều thiết bị khách di độngkhông dây.

HYnh 2.6 Base Station Antennas

Important Parameters of Base Station Antennas:

Frequency Bands: Đây là các dải tần hoạt động mà ăng-ten của trạm gốc có thể hoạtđộng Ăng-ten gốc có thể hoạt động ở một dải tần duy nhất hoặc có hỗ trợ nhiều băngtần, tùy thuộc vào ứng dụng.

Gain (dBi): Độ lợi là thông số đo mức độ định hướng của mẫu bức xạ của ăng-ten.Radiation Pattern: Dạng bức xạ là sự thể hiện sự phân bố năng lượng bức xạ trong mặtphẳng nằm ngang.

Polarization: Phân cực của ăng-ten đề cập đến hướng của điện trường của sóng vôtuyến do nó truyền đi Phân cực anten của trạm gốc có thể là tuyến tính, tròn, nghiêngkép

Beamwidth: Bang độ rộng là góc mà từ đó phần lớn công suất của ăng-ten phát ra Nócó thể được đo trong mặt phẳng ngang hoặc dọc và được biểu thị bằng độ.

Remote Electrical Tilt (RET): Đó là khả năng ăng-ten thay đổi hướng từ xa để thay đổihướng bức xạ.

HYnh 2.7 explanation of base station parameters

2.1.4 Microstrip Antenna

Microstrip antenna (also known as a patch antenna) là một trong những công nghệmới nhất trong các ứng dụng ăng-ten và điện từ Ngày nay, nó được sử dụng rộng rãitrong hệ thống thông tin liên lạc không dây do tính đơn giản và khả năng tương thíchvới công nghệ mạch in Mục đích của ăng-ten vi dải hoặc miếng vá là phát và nhậnnăng lượng điện từ trong phạm vi vi sóng và nó đóng một vai trò quan trọng trong cácứng dụng truyền thông không dây Hiệu suất và hoạt động của ăng-ten vi dải phụ thuộcvào hình dạng của miếng vá được in và các đặc tính vật liệu của chất nền mà ăng-tenđược in trên đó.

HYnh 2.8 Structure of Microstrip Antenna

Charestics of Microstrip Antenna:

Ăng-ten Microstrip đã được chứng minh là một bộ tản nhiệt tuyệt vời cho nhiều ứngdụng vì một số ưu điểm của nó so với ăng-ten vi sóng thông thường Điều này dẫn đếnnhiều ứng dụng của nó trên dải tần số rộng từ khoảng 100 MHz đến 100 GHz.Some adventages about Microstrip Antenna:

+) Trọng lượng nhẹ+) Chiếm khối lượng thấp.

+) Có thể làm đồng dạng với bề mặt phẳng và không phẳng +) Dễ sản xuất hàng loạt nên giá thành chế tạo thấp Applications :

Một số ứng dụng đáng chú ý mà anten vi dải được phát triển và thấy phù hợp là:Truyền thông vệ tinh Dịch vụ phát sóng trực tiếp.

Hệ thống thông tin di động.Doppler và các Radar khác.Tên lửa và từ xa.

Thiết bị Viễn thám và Môi trường.Máy thu định vị vệ tinh

HYnh 2.9 Application Microstrip Antenna

2.1.5 Array AntennaWhat is Antenna Array?

Tên của mảng ăng-ten chỉ ra rằng đó là một dãy ăng-ten được kết nối với nhau để hoạtđộng như một ăng-ten duy nhất được sử dụng để truyền và nhận sóng vô tuyến Nócòn được gọi là hệ thống bức xạ bao gồm các bộ phận riêng lẻ (ăng-ten) và bộ bức xạ.Mọi bộ tản nhiệt trong hệ thống hoạt động đều giữ trường cảm ứng cụ thể của nó Cácăng-ten trong hệ thống được đặt gần nhau đến mức một ăng-ten nằm trong trường cảmứng của các ăng-ten khác Vì vậy, mô hình bức xạ của hệ thống được coi là tổng vectơcủa tất cả các ăng ten riêng lẻ.

HYnh 2.10 Antenna theory - Antenna arrays

Type of array • Broadside Type• End-Fire Type• Collinear Type• Parasitic Type

HYnh 2.11 Antenna types

Việc bảo trì mảng ăng ten rất phức tạp.

Để thiết lập hệ thống này, cần có thêm không gian bên ngoài.Hệ thống cho thấy tổn thất điện trở cao.

Antenna Array Applications

Mảng ăng-ten tìm thấy các ứng dụng quan trọng trong miền truyền thông.Được sử dụng trong các hệ thống radar quân sự.

Chủ yếu được sử dụng cho thông tin liên lạc đường dài.Truyền hình vệ tinh và không dây.

Dùng trong quan sát thiên văn.

Why is an antenna array better than a single antenna?

Mảng ăng-ten là một nhóm ăng-ten gần nhau về mặt vật lý và có thể được sử dụng đểgửi hoặc nhận sóng điện từ Các ăng-ten riêng lẻ được kết nối với nhau, cho phéptruyền tín hiệu từ ăng-ten này sang ăng-ten khác Đây là tất cả về tổng quan về mảngăng-ten Ở đây, chúng ta đã thảo luận rõ ràng về hoạt động của mảng ăng ten, cách đạtđược mô hình bức xạ, các loại, ứng dụng và ưu điểm Đây là một câu hỏi cho bạn, môhình bức xạ là gì?

2.2 TYm hiểu và đánh giá các thông số

2.2.1 Frequency Range & GainFrequency Range

FrequencyRange

Sẽ được tính là mức tăng tối đa của ăng ten

HYnh 2.13 Gain at mid tilt

HYnh 2.14 Gain over all tilts

2.2.2 Horizontal PatternAzimuth Beamwidth

HYnh 2.15 Azimuth Beamwidth

Giá trị điển hình (trung bình) tính bằng độ Dung sai theo độĐộ rộng chùm tia được tính từ mẫu đồng cực

Được xác định cho các băng con danh nghĩa trong ăng-ten băng thông rộngĐối với anten đa hướng, thông số này sẽ không được cung cấp

Front – to – back Ratio

HYnh 2.16 Front – to – back Ratio

Giá trị tiêu biểu tính bằng dB

Được xác định cho các băng con danh nghĩa trong ăng-ten băng thông rộngĐối với anten đa hướng, thông số này sẽ không được cung cấp

Cross - pol Discrimination at Boresight

HYnh 2.17 Cross - pol Discrimination at Boresight