Nghiên cứu thiết kế mẫu anten có độ lợi cao dùng trong truyền thông điểm điểm

Nghiên cứu thiết kế mẫu anten có độ lợi cao dùng trong truyền thông điểm-điểm Tăng Thế Toan Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Kỹ thuật Điện tử; Mã số: 60 52 70 Người hướng dẫn: PGS.TS. Trương Vũ Bằng Giang Năm bảo vệ: 2011 Abstract: Trình bày khái quát về các hệ thống anten định hướng cao đang được sử dụng trong truyền thông điểm – điểm và giới thiệu khái quát anten thế hệ mới có độ lợi cao: anten EBG. Phân tích cấu trúc dải chắn điện từ EBG trên cơ sở các cấu trúc vật liệu tuần hoàn, những đặc tính đặc biệt của cấu trúc có thể ứng dụng để nâng cao hiệu quả của anten nguồn đặc biệt là độ lợi. Trình bày mẫu thiết kế đề xuất một loại anten EBG đơn giản với việc sử dụng phần mềm mô phỏng khá hiệu quả là HFSS và 4NEC2. Keywords: Anten; Kỹ thuật truyền thông; Kỹ thuật điện tử Content Kể từ khi tín hiệu radio đầu tiên được phát sóng vào thế kỷ 18, con người vẫn luôn luôn theo đuổi một mục đích là truyền tín hiệu đó đi với quãng đường dài nhất nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin liên lạc trong thực tiễn. Bởi vậy, một trong những vấn đề phải giải quyết là thiết kế cho được anten cao tần có độ lợi cao, đó là phần tử không thể thiếu được trong các hệ thống truyền thông viễn thông như liên lạc vũ trụ hay truyền thông vệ tinh, trong các ứng dụng dân dụng và quân sự như truyền hình, radar dẫn đường, hệ định vị, thông tin di dộng… Sự ra đời của các loại anten có độ lợi cao đã mở ra một trang mới cho sự phát triển của các hệ truyền thông dân dụng cũng như quân sự. Đặc biệt, trong những năm gần đây cộng đồng nghiên cứu đang tập trung nghiên cứu và phát triển một loại anten có độ lợi cao với cấu trúc phẳng, chiếm ít thể tích, đơn giản trong thiết kế, có thể ứng dụng trong các hệ truyền thông điểm-điểm, hay các ứng dụng cho anten trạm phát sóng BTS 3G, 4G, ứng dụng trong thông tin vệ tinh, đó là anten EBG (Electromagnetic Band Gap-Dải chắn điện từ). Hiện tại, anten EGB vẫn là một loại anten mới đang được nghiên cứu, phát triển và hướng đến những ứng dụng trong thực tiễn. Đề tài trình bày cơ sở lí thuyết tổng hợp về anten thế hệ trước, nguyên lí hoạt động của hộp cộng hưởng Fabry Perot và xây dựng qui trình thiết kế một loại anten dựa trên cấu trúc của loại vật liệu mới EBG để đạt được độ lợi cao (với các thông số khác có thể chấp nhận được đối với một anten cao tần). Nội dung của đề tài gồm 3 chương: 2 Chương 1 trình bày khái quát về các hệ thống anten định hướng cao đang được sử dụng trong truyền thông điểm – điểm và giới thiệu khái quát anten thế hệ mới có độ lợi cao: anten EBG. Chương 2 tập trung đi sâu phân tích cấu trúc dải chắn điện từ EBG trên cơ sở các cấu trúc vật liệu tuần hoàn, những đặc tính đặc biệt của cấu trúc có thể ứng dụng để nâng cao hiệu quả của anten nguồn đặc biệt là độ lợi. Chương 3 trình bày mẫu thiết kế đề xuất một loại anten EBG đơn giản với việc sử dụng phần mềm mô phỏng khá hiệu quả là HFSS và 4NEC2. Do còn hạn chế về thời gian, vốn hiểu biết và điều kiện kỹ thuật hiện có, luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn để nghiên cứu được hoàn chỉnh hơn. References A. Tiếng Việt [1] Bộ môn Thông tin vô tuyến Khoa Điện tử Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội (2008), Thực hành Kỹ thuật anten. [2] GS. TSKH Phan Anh (2007), Lí thuyết và kỹ thuật anten, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [3] Trần Thế Phương (2009), Thiết kế anten dùng trong công nghệ truyền thông vô tuyến băng siêu rộng (UWB) sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt, Luận văn thạc sỹ, Đại học Bách Khoa Hà Nội. B. Tiếng Anh, Pháp [4] Shuch, H.P., A brief history, in The ARRL UHF/Microwave Experimenter's Manual, A.R.R. League, Editor. 1990, Newington CT: Newington. [5] Trentini, G.V., “Partially reflecting sheet arrays“. IRE Trans. On Antennas and Propagation, 1956. [6] Thevenot, M., "Directive Photonic-Bandgap Antennas". IEEE Trans. Antennas Propag, 1999. [7] Cyril Cheype, C.S., Marc Thèvenot, Thierry Monédière, Alain Reineix, et Bernard Jecko, An Electromagnetic Band Gap Resonator Antenna ". IEEE Trans. on Antennas.and Propagation, 2002. [8] L. Bernard, et al., "Novel superstrate gainenhanced antenna with lateral metallic walls" Microw. Opt. Tech. Lett, 2004. [9] M. Diblanc, et al., "Circularly Polarized Metallic EBG Antenna ". IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2005. [10] A. R. Weily, et al., "A Planar Resonator Antenna Based ona Woodpile EBG Material" IEEE Trans. on Antennas.and Propagation, 2005. [11] M. Thevenot, C. Cheype, A. Reineix, B. Jecko, "Directive photonic-bandgap antennas", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Volume: 47 Issue: 11, Novembre 1999. [12] Yeh, P., Optical Waves in Layered Media, ed. J.W. Son. 1988. 3 [13] Brillouin, L., "Wave guides for slow waves". Journal of Appl. Phys., 1948. [14] Electromagnetic Band Gap (EBG) For Microstrip Antenna, Ainor Khaliah binti Mohd Isa, Universiti Teknologi Malaysia, MAY 2007. [15] Fan Yang, Yahya Rahmat-Samii (2008), Electromagnetic Band Gap Structures in Antenna Engieering, Cambrigde University Press, UK. [16] R. Gonzalo et al., “Enhanced patch antenna performance by suppressing surface waves using photonic bandgap substrates,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 1999. [17] R. Gonzalo et al., "Radiation properties ot terahertz dipole antenna mounted on photonic crystal ". Electron. Lett, 2001. [18] G. Poilasne, P.P., K. Mahdjoubi, L. Desclos et C. Terret, “Antenna beam forming using active metallic photonic band-gap materials ”. IEEE APS99, 1999. [19] A. R. Weily, et al., "A Planar Resonator Antenna Based ona Woodpile EBG Material" IEEE Trans. on Antennas.and Propagation, 2005. [20] Sauleau, R., "Etude de résonateurs de Pérot-Fabry et d'antennes imprimées en ondes millimétriques. Conception d'antennes à faisceau gaussien ". 1999, Thèse de l'Université de Rennes 1: Rennes. [21] NEC based antenna modeler and optimizer by Arie Voors (http://home.ict.nl/~arivoors/) [22] Simulation of Wire antennas using 4NEC2, Author: Gunthard Kraus, Oberstudienrat, Elektronikschule Tettnang, Germany August 15 th , 2010. [23] Antenna Engineering, Peter Knott (http://www.ihf.rwth- aachen.de/fileadmin/lehre/AntennaEngineering)./. . Nghiên cứu thiết kế mẫu anten có độ lợi cao dùng trong truyền thông điểm-điểm Tăng Thế Toan Trường Đại học Công nghệ Luận. nghiên cứu và phát triển một loại anten có độ lợi cao với cấu trúc phẳng, chiếm ít thể tích, đơn giản trong thiết kế, có thể ứng dụng trong các hệ truyền thông điểm-điểm, hay các ứng dụng cho anten. thông tin liên lạc trong thực tiễn. Bởi vậy, một trong những vấn đề phải giải quyết là thiết kế cho được anten cao tần có độ lợi cao, đó là phần tử không thể thiếu được trong các hệ thống truyền