Thiết kế và mô phỏng khảo sát các thông số kỹ thuật của anten vi dải

Trờng đại học vinh khoa điện tử viễn thông === === đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài: thiết kế mô khảo sát thông số kỹ thuật anten vi dải Ngi hng dõn : Sinh viờn thc hiờn : Lp : Mó s sinh viờn : ThS lê thị kiều nga lê văn vĩnh 49K - ĐTVT 0851080337 nghệ an - 01/2013 B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH - BN NHN XẫT N TT NGHIP H v tờn sinh viờn: Lờ Vn Vnh Ngnh: in t - Vin thụng Ging viờn hng dn: ThS Lờ Th Kiu Nga Cỏn b phn bin: ThS Cao Thnh Ngha Mó s sinh viờn: 0851080337 Khoỏ: 49 Ni dung thit k tt nghip: Nhn xột ca cỏn b phn bin: Ngy thỏng nm Cỏn b phn bin (Ký, ghi rừ h v tờn) MC LC Trang LI NểI U TểM TT N .6 DANH SCH CC HèNH V DANH SCH CC T VIT TT CHNG I L THUYT ANTEN 1.1 Gii thiu .1 1.2 Cỏc loi Anten .2 1.3 Cỏc tham s c bn ca anten .3 1.3.1 S bc x súng in t bi mt anten 1.3.2 Gin bc x 1.3.3 Mt cụng sut bc x .7 1.3.4 Cng cụng sut bc x 1.3.5 H s nh hng .8 1.3.6 H s tng ớch .9 1.3.7 Bng thụng .11 1.3.8 Tr khỏng vo 12 CHNG II ANTEN VI DI V GIM NH KCH THC ANTEN VI DI 13 2.1 Anten vi di 13 2.1.1 Gii thiu chung v anten vi di .13 2.1.2 Cỏc hỡnh dng c bn ca anten vi di .15 2.1.3 c tớnh ca Microstrip Antennas (MSA) .16 2.1.4 Cỏc k thut cp ngun cho anten vi di (feed method) 18 2.1.5 Bng thụng ca MSA .21 2.1.6 Nguyờn lý bc x ca anten vi di 22 2.1.7 Trng bc x ca anten vi di 24 2.1.8 S phõn cc súng 28 2.1.9 Mụ hỡnh hc cng hng 29 2.1.10 Cỏc cụng thc tớnh toỏn cỏc kớch thc ca anten vi di hỡnh ch nht thụng thng 37 2.2 Thu nh kớch thc anten vi di 38 2.2.1 Phng phỏp Shorting-wall 39 2.2.2 Phng phỏp Shorting-pin .40 2.3 Thit k v kt qu mụ phng .41 2.3.1 Thit k v mụ phng anten vi di hỡnh ch nht thụng thng 41 2.3.3 Thit k v kt qu mụ phng anten vi di gim nh kớch thc dựng shorting-pin 49 CHNG III ANTEN VI DI HOT NG CC DI TN KHC NHAU 54 3.1 Gii thiu chung 54 3.2 Anten hot ng nhiu di tn s dng cỏc mt bc x cú tn s cng hng khỏc 55 3.3 Anten vi di hot ng nhiu di tn s dng mt bc x cựng vi khe nhỳng hỡnh ch U 56 3.4 Thit k v kt qu mụ phng .57 3.4.1 Thit k v mụ phng anten hot ng nhiu di tn s dng cỏc mt bc x cú tn s cng hng khỏc 57 3.4.2 Thit k v mụ phng anten hot ng nhiu di tn s dng khe nhỳng hỡnh ch U 60 KT LUN 64 TI LIU THAM KHO 65 LI NểI U Thụng tin ó xut hin t rt lõu t ngi ó bit dựng la, ting ng õm thanh, cỏc kớ hiu tng hỡnh liờn lc trao i Tri qua quỏ trỡnh phỏt trin, nhu cu thụng tin liờn lc ca ngi cng ũi hi phự hp vi thc t ú l nhanh, chớnh xỏc v xa ú nu gi cỏch thc liờn lc t xa xa thỡ khụng th ỏp ng c vỡ kh nng hn ch v s ri ro Chớnh t nhu cu ú ó thụi thỳc ngi phi tỡm cỏch thc liờn lc mi v n nm 1837 Samuel Morse ó phỏt minh ỏm hiu truyn tin da trờn cỏch thc úng m dũng in gõy nờn ting Vi phỏt minh ny nú ó lm gim i nhiu ri ro ca thụng tin nhiờn nú b hn ch bi khong cỏch xa v cho n nm 1894 Maxwell ó a lý thuyt v mt dng vt cht mi cú th lan truyn c i xa v c chõn khụng ú l súng in t thỡ thụng tin ó cú th khc phc c hn ch bi khong cỏch a lý iu ny c thc t hoỏ bi Maconi, ụng ó thnh cụng vic truyn tớn hiu Morse bng súng vụ tuyn qua i Tõy Dng vo nm 1902 S kin ny ó m mt k nguyờn mi v thụng tin liờn lc, to tin cho nhiu ng dng vin thụng sau ny úng gúp vo thụng tin liờn lc thỡ khụng th khụng k ti vai trũ ca anten mt thit b dựng truyn t v thu nhn tớn hiu Anten cng ó xut hin t lõu cú th núi nú cng cú cựng niờn i vi thụng tin liờn lc mi Anten dn tr nờn ph bin t xut hin nhng chic radio u tiờn hay nhng chic ti vi ốn hỡnh tt c u s dng n nú Lỳc ú anten cú cu to rt n gin ch l nhng chic anten n cc sau dn l h thng anten c ng dng rt nhiu v ph bin c bit cựng vi s phỏt trin mnh m v cụng ngh ca cỏc u cui di ng thỡ anten vi di ngy cng c s dng rng rói v khụng ngng ci tin ỏp ng nhu cu ca ngi s dng im mnh ca anten vi di so vi cỏc loi anten thụng thng khỏc l kớch thc nh gn, linh hot v tn s cng hng, cu trỳc n nh v c bit l phự hp vi cụng ngh vi di hin ang c s dng rng rói vic ch to mch in v cỏc IC chuyờn dng Chớnh vỡ vy em chn ti: Thit k v mụ phng kho sỏt cỏc thụng s k thut ca anten vi di lm ỏn tt nghip Do nhiu mt cũn hn ch ng thi quỏ trỡnh tỡm hiu cng mang nhiu tớnh ch quan nhỡn nhn nờn ni dung ca ti khụng trỏnh nhng sai sút Em rt mong nhn c ý kin úng gúp ca cỏc thy cụ v bn c ỏn c hon thin hn Em xin gi n cụ Lờ Th Kiu Nga li cm n chõn thnh v lũng bit n sõu sc v s hng dn nhit tỡnh ca cụ sut quỏ trỡnh em lm ỏn tt nghip Cụ ó rốn luyn cho em tớnh t lp nghiờn cu, nim am mờ vo khoa hc k thut Tt c nhng iu ny l hnh trang quan trng cho em tip tc trờn ng khoa hc k thut sau ny Em cng xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ khoa in T Vin Thụng, c bit l cỏc thy cụ b mụn Vin Thụng ó ht lũng dy d v truyn t nhng kin thc quý bỏu quỏ trỡnh hc trang b mt nn tng kin thc vng chc hon thnh tt ỏn tt nghip v sn sng cho cụng vic tng lai V cui cựng em xin cm n nhng ngi bn nhúm ó cú nhng giỳp , chia s, tho lun, ng viờn quỏ trỡnh hon thnh ỏn tt nghip Ngh An, thỏng 01 nm 2013 Sinh viờn Lờ Vn Vnh TểM TT N ỏn ny trung nghiờn cu, thit k, mụ phng mt anten vi di, rỳt gn kớch thc ca anten vi di v anten vi di hot ng nhiu di tn khỏc Anten c ch to trờn cht nn cú hng s in mụi r = 4.5, dy l 1,66 mm v c thit k ti tn s 900 MHz v 1800 MHz ỏn bao gm chng vi ni dung nh sau: Chng gii thiu v nh ngha anten, nờu mt s tham s c bn ỏnh giỏ hiu sut ca anten nh: gin bc x, cụng sut bc x, h s nh hng, h s tng ớch, phõn cc, tr khỏng vo, Chng gii thiu v anten vi di v cỏc thit k, mụ phng anten vi di, thu nh kớch thc ca anten vi di dựng shorting-wall v shorting-pin Chng gii thiu v hai phng phỏp thit k anten vi di hot ng nhiu di tn bng cỏch dựng nhiu mt bc x cú tn s cng hng khỏc v dựng khe nhỳng hỡnh ch U ABSTRACT This thesis focused on studied, design, simulation an microstrip antenna, compact microstrip antenna and multiband antenna Antenna was fabricated on a substrate with dielectric constant r = 4.5, thickness of 1.66 mm and was designed at the frequency of 900 MHz and 1800 MHz Thesis include chap with the following contents: Chapter introduces and defines the antenna, yets some basic parameters to evaluate the performance of the antenna such as: radiation diagram, radiation power, the orientation coefficient, coefficient of gain, polarization, or resistant, Chapter introduces the microstrip antenna and the design, simulation microstrip antenna, miniaturization of microstrip antenna using shorting-wall and shorting-pin Chapter introduces the two methods of micro-strip antenna design operates in several frequency bands by using the radiation many different resonant frequency and use the U-shaped slot embedded DANH SCH CC HèNH V Trang Hỡnh 1.1 Anten nh mt thit b truyn súng Hỡnh 1.2 Cỏc trng bc x ti khu xa Hỡnh 1.3 H ta phõn tớch ca anten .4 Hỡnh 1.4 Bc x ng hng Hỡnh 1.5 Bc x hng tớnh Hỡnh 1.6 Cỏc bỳp súng khụng gian chiu Hỡnh 1.7 Cỏc bỳp súng mt phng chiu Hỡnh 2.1 Anten vi di 14 Hỡnh 2.2 Cỏc dng anten vi di thụng dng .15 Hỡnh 2.3 Cp ngun dựng ng truyn vi di 19 Hỡnh 2.4 Cp ngun dựng cỏp ng trc 19 Hỡnh 2.5 Cp ngun dựng phng phỏp ghộp khe - Aperture coupled 20 Hỡnh 2.6 Cp ngun dựng phng phỏp ghộp gn - Proximity Coupled 20 Hỡnh 2.7 Phõn b in tớch v dũng in anten vi di hỡnh ch nht 23 Hỡnh 2.8 Phõn b in tớch v dũng in 30 Hỡnh 2.9 Phõn tớch mụ hỡnh anten vi di trờn trc ta 32 Hỡnh 2.10 Cỏc mode trng bc x anten vi di 34 Hỡnh 2.11 Cỏc thụng s c bn ca anten vi di 37 Hỡnh 2.12 Cu trỳc anten vi di thụng thng 39 Hỡnh 2.13 Anten vi di hỡnh ch nht cựng vi k thut shorting-wall 40 Hỡnh 2.14 Cu trỳc mt phn t bc súng .40 Hỡnh 2.15 Cu trỳc anten vi di hỡnh ch nht dựng k thut shorting-pin 40 Hỡnh 2.16 Anten vi di hỡnh ch nht cựng vi k thut shorting-pin 41 Hỡnh 2.17 Cu trỳc nh hn mt phn t bc súng 41 Hỡnh 2.18 Mụ phng HFSS anten vi di tip in bng cỏp ng trc 43 Hỡnh 2.19 H s tn hao ng vi cỏc v trớ tip in khỏc 44 Hỡnh 2.20 Tn s cng hng ca anten vi di 44 Hỡnh 2.21 H s súng ng ca anten 45 Hỡnh 2.22 Tr khỏng vo ca anten 46 Hỡnh 2.23 li ca anten 46 Hỡnh 2.24 Anten vi di thu gn s dng shorting-wall 47 Hỡnh 2.25 Tn s cng hng ca anten vi di thu gn s dng shorting-wall 47 Hỡnh 2.26 H s súng ng ca anten vi di rỳt gn dựng shorting-wall 48 Hỡnh 2.27 Tr khỏng vo ca anten s dng shorting-wall .49 Hỡnh 2.28 Anten vi di gim nh kớch thc s dng shorting-pin 50 Hỡnh 2.29 Tn s cng hng ca cỏc anten cú v trớ pin khỏc 50 Hỡnh 2.30 Tn s cng hng ca anten s dng shorting-pin 51 Hỡnh 2.31 H s súng ng ca anten s dng shorting-pin 52 Hỡnh 2.32 Tr khỏng vo ca anten s dng shorting pin 52 Hỡnh 2.33 li ca anten vi di s dng shorting-pin 52 Hỡnh 3.1 Mt bc x ca anten inverted-F phng hot ng hai tn s 900MHz v 1800MHz 55 Hỡnh 3.2 Anten vi di hot ng ba tn s 900MHz, 1800MHz, 2450 MHz 56 Hỡnh 3.3 Mt bc x ca anten hot ng hai bng tn vi khe nhỳng hỡnh ch U .57 Hỡnh 3.4 Anten vi di hot ng hai di tn 900 MHz v 1800 Mhz .58 Hỡnh 3.5 Tn s cng hng ca anten hot ng hai bng tn 900Mhz v 1800 Mhz 58 Hỡnh 3.6 H s súng ng ca anten hot ng hai di tn 900MHz v 1800MHz .59 Hỡnh 3.7 Tr khỏng vo ca anten .60 Hỡnh 3.8 li ca anten s dng cỏc mt bc x cú tn s cng hng khỏc .60 Hỡnh 3.9 Mụ phng HFSS anten vi di s dng khe nhỳng hỡnh ch U 61 Hỡnh 3.10 Tn s cng hng ca anten s dng khe nhỳng hỡnh ch U 61 Hỡnh 3.11 H s súng ng ca anten s dng khe nhỳng hỡnh ch U .62 Hỡnh 3.12 Tr khỏng vo ca anten s dng khe nhỳng hỡnh ch U 62 DANH SCH CC T VIT TT DBS Direct Broadcast Satellites Phỏt súng v tinh trc tip DCS Digital Communication H thng thụng tin k thut System s Global Positioning System H thng nh v v tinh Satellite ton cu Global System for Mobile H thng thụng tin di ng Communication ton cu Industrial Scientific and Cụng nghip khoa hc v y Medical t LMR Land Mobile Radio Vụ tuyn lu ng mt t MSA Microstrip Antenna Anten vi di MTA Microstrip Traveling-Wave Antenna Anten súng chy vi di PCS Personal Communication H thng thụng tin liờn lc System cỏ nhõn RF Radio Frequency Tn s vụ tuyn UMTS Universal Mobile H thng vin thụng di ng ton Telecommunications Systems cu Wireless Local Area Network Mng cc b khụng dõy GPS GSM ISM WLAN CHNG I L THUYT ANTEN Túm tt Chng ny trỡnh by cỏc sau: Gii thiu chung v anten Trỡnh by cỏc loi anten Cỏc tham s c bn ca anten 1.1 Gii thiu Thit b dựng bc x súng in t (anten phỏt) hoc thu nhn súng (anten thu) t khụng gian bờn ngoi c gi l anten Núi cỏch khỏc, anten l cu trỳc chuyn tip gia khụng gian t v thit b dn súng (guiding device), nh th hin hỡnh 1.1 Thụng thng gia mỏy phỏt v anten phỏt, cng nh gia mỏy thu v anten thu khụng ni trc tip vi m c ghộp vi qua ng truyn nng lng in t, gi l feeder Trong h thng ny, mỏy phỏt cú nhim v to dao ng in cao tn Dao ng in s c truyn i theo feeder ti anten phỏt di dng súng in t rng buc Ngc li, anten thu s tip nhn súng in t t t khụng gian bờn ngoi v bin i chỳng thnh súng in t rng buc Súng ny c truyn theo feeder ti mỏy thu Yờu cu ca thit b anten v feeder l phi thc hin vic truyn v bin i nng lng vi hiu sut cao nht v khụng gõy mộo dng tớn hiu Hỡnh 1.1 Anten nh mt thit b truyn súng Hỡnh 2.30 Tn s cng hng ca anten s dng shorting-pin Theo kt qu mụ phng thu c, thỡ tn s cng hng ca anten vi di thu nh s dng shorting-pin ó thit k l 905MHz vi sai s 5Mhz < 2% tha yờu cu ca thit k Hỡnh 2.31, hỡnh 2.32 v hỡnh 2.33 l kt qu mụ phng kho sỏt h s súng ng, tr khỏng vo v li ca anten vi di gim nh kớch thc s dng shorting pin Ti tn s cng hng h s súng ng VSWR = 1,03 thuc gii hn ch tiờu k thut ca anten (1ữ2) Tr khỏng vo chun húa ca anten vi di gim nh kớch thc s dng shorting pin ZA= 1,0057 + 0,0287i, gn bng 50 nờn iu kin phi hp tr khỏng c m bo li ca anten G = 8,5875e-002 ln hn dB, t yờu cu k thut ca thit k 51 Hỡnh 2.31 H s súng ng ca anten s dng shorting-pin Hỡnh 2.32 Tr khỏng vo ca anten s dng shorting pin Hỡnh 2.33 li ca anten vi di s dng shorting-pin 52 T cỏc kt qu mụ phng phớa trờn cho thy, anten vi di gim nh kớch thc s dng shorting pin cú th gim gn 89% din tớch mt bc x, cỏc ch tiờu k thut m bo yờu cu 2.4 Kt lun chng Trong chng 2, ỏn ó trỡnh by tng quan v anten vi di: cu to, hỡnh dng, cỏc c tớnh ca anten vi di, cỏc k thut cp ngun cho anten vi di.; cỏc thit k mụ phng kho sỏt cỏc thụng s ca anten vi di hỡnh ch nht v mt s k thut thu gn kớch thc anten vi di Trong ú hai k thut thu nh kớch thc anten s dng shorting-wall v shorting-pin ó c gii thiu chi tit v c chng minh qua cỏc kt qu mụ phng Hai k thut ny ó thu gn kớch thc mt bc x cng nh kớch thc ca anten mt cỏch ỏng k ỏp ng yờu cu thit k thu gn kớch thc ca cỏc thit b thụng tin di ng 53 CHNG III ANTEN VI DI HOT NG CC DI TN KHC NHAU 3.1 Gii thiu chung Cỏc h thng thụng tin liờn lc khụng dõy hin s dng cỏc tiờu chun vụ tuyn khỏc v hot ng cỏc khong tn khỏc Trong mụi trng dch v hin nay, cỏc thit b u cui hot ng nhiu h thng khỏc v hot ng nhiu bng tn cú th cung cp dch v tt hn cỏc thit b u cui ch hot ng mt bng tn v ch mt h thng Anten hot ng nhiu di tn khỏc l thnh phn quan trng ca cỏc thit b u cui a bng tn Núi chung, dng nh xu hng gia tng s lng cỏc phn vụ tuyn cỏc thit b u cui di ng l s gia tng s lng ca anten hoc s gia tng v chc nng ca anten Anten hot ng nhiu bng tn ó tr nờn ph bin nhng li th m chỳng mang li cho thit k v tớnh thm m ca in thoi di ng Ngy a bng tn gn nh l mt chun chung cho cỏc thit b u cui Gii phỏp c dựng nhiu nht l s dng cỏc mt bc x hot ng cỏc bng tn khỏc nhau, phng phỏp ny cú u im l cú th iu chnh d dng cho phự hp vi hỡnh dng ca thit b cm tay v cú th tớch hp c mt sau ca v nờn thit k v bờn ngoi thit b u cui cú th khụng cn ý n anten v tit kim chi phớ sn xut anten Cỏc anten hot ng nhiu di tn khỏc c thit k s dng cỏc thit b u cui ca h thng thụng tin di ng ton cu GSM (890-960Mhz), h thng thụng tin k thut s DCS (1710-1880MHz), dch v thụng tin cỏ nhõn PCS (1850-1990MHz), v h thng vin thụng di ng ton cu UMTS (1920-2170 MHz) Nhiu thit k anten cho cỏc thit b thụng tin di ng c cụng b gn õy v c vit li thnh sỏch Di õy em s trỡnh by tng quan v mt s k thut thit k anten a bng tn minh cho s tin b gn õy lnh vc ny 54 3.2 Anten hot ng nhiu di tn s dng cỏc mt bc x cú tn s cng hng khỏc Mt anten vi di hot ng nhiu bng tn cú th c to bng cỏch ghộp hai hay nhiu anten hot ng cỏc bng tn khỏc m khụng phõn bit cỏc loi anten Nu gia cỏc anten thnh phn ú c cỏch in vi thỡ chỳng hon ton cú th hot ng c lp v vic thit k c n gin hn Vớ d, hỡnh 3.1 di õy cho thy mt bc x ca mt anten inverted-F phng gm hai mt bc x riờng bit cú cỏc kớch c khỏc t c tn s hot ng 900 MHz v 1800 MHz Nhng c hai mt bc x ca anten s dng hai shorting-pin riờng bit v hot ng tng ng nh hai cu trỳc mt phn t bc súng riờng bit ca tng tn s cng hng (900MHz v 1800MHz) Hỡnh 3.1 Mt bc x ca anten inverted-F phng hot ng hai tn s 900MHz v 1800MHz Anten ny s dng ngun cp d liu kộp (mt ngun cp cho mt bc x ln v mt ngun cp cho mt bc x nh) Ngun cp d liu kộp c ng dng cỏc in thoi di ng cú b thu vi giao din kộp Ngoi t c kớch thc nh gn thỡ mt phn ca mt bc x ln c ct cha cỏc mt bc x nh.Tng t nh trờn ta cng cú th thit k mt anten hot ng ba di tn khỏc nhau, hỡnh 3.2 mụ t mt bc x ca anten vi di hot ng ba tn s 900MHz, 1800Mhz v 2450MHz 55 Hỡnh 3.2 Anten vi di hot ng ba tn s 900MHz, 1800MHz, 2450 MHz Trờn hỡnh 3.2, mt bc x ca anten bao gm ba mt bc x: mt bc x th nht cho h thng GSM hot ng tn s 900 MHz, mt bc x th hai cho h thng DCS hot ng tn s 1800 MHz, mt bc x th ba cho h thng WLAN hot ng tn s 2450 MHz v chỳng cng s dng ba shorting-pin khỏc Ba mt bc x hot ng nh cỏc cu trỳc mt phn t bc súng v s dng chung mt ngun cp cho ba im cp ngun Anten thit k s dng chung mt ngun cp cho ba im cp ngun nh vy c ng dng cỏc in thoi di ng yờu cu ngun cp d liu riờng bit hot ng cỏc bng tn GSM, DCS v WLAN 3.3 Anten vi di hot ng nhiu di tn s dng mt bc x cựng vi khe nhỳng hỡnh ch U Gn õy thay vỡ s dng ct mt bc x theo hỡnh ch L thỡ mt thit k dựng mt khe hỡnh ch U nhỳng vo mt bc x ó c s dng (hỡnh 3.3) Trong thit k ny mt mt bc x hỡnh ch nht cú kớch thc nh hn L x W2 hot ng tn s 1800 MHz thu c trung tõm ca mt bc x hỡnh ch nht ban u cú kớch thc L1 x W1 hot ng tn s 900 MHz Hai tn s cng hng: thp (f 01) v cao (f02) cú th xỏc nh bng cỏc cụng thc: f01 (3.1) f02 (3.2) 56 Trong ú c l tc ca ỏnh sỏng (c = 3.108 m/s) Hỡnh 3.3 Mt bc x ca anten hot ng hai bng tn vi khe nhỳng hỡnh ch U 3.4 Thit k v kt qu mụ phng Phn ny trỡnh by thit k v mụ phng anten vi di hot ng nhiu bng tn s dng hai phng phỏp ó gii thiu trờn 3.4.1 Thit k v mụ phng anten hot ng nhiu di tn s dng cỏc mt bc x cú tn s cng hng khỏc Bi toỏn t l thit k v mụ phng anten vi di gim hot ng hai di tn 900MHz di tn s ca h thng thụng tin di ng GSM v 1800Mhz di tn s ca h thng DCS, bng vt liu FR4 PCB vi cỏc thụng s ca vt liu nh hng s in mụi: = 4.5 , b dy vt liu: h = 1.66 mm S dng cỏc cụng thc tớnh toỏn lý thuyt cho anten vi di nh mc 2.1.10 v 2.2.2 ca chng II v phng phỏp s dng cỏc mt bc x cú tn s cng hng khỏc ó gii thiu mc 3.2 ca chng III ta tớnh c chiu di v chiu rng ca mt bc x ln (W1 = 33,5 mm; L1 = 26mm) v mt bc x nh (W2 = 16,5mm; L2 = 12,75mm) Hỡnh 3.4 l hỡnh mụ phng HFSS ca anten vi di hot ng hai bng tn 900 MHz v 1800 MHz 57 Hỡnh 3.4 Anten vi di hot ng hai di tn 900 MHz v 1800 Mhz Hỡnh 3.5 biu din tn s cng hng ca anten vi di ó thit k s dng hai mt bc x cú tn s cng hng khỏc nhau: 900 MHz v 1800Mhz Hỡnh 3.5 Tn s cng hng ca anten hot ng hai bng tn 900Mhz v 1800 Mhz C hai tn s cng hng ca anten: tn s cng hng nh f 01 = 905 Mhz vi sai s MHz ([...]... dụng phổ biến trong các thiết bị thông tin động hiện nay và các kĩ thuật thu nhỏ kích thước của anten vi dải CHƯƠNG II ANTEN VI DẢI VÀ GIẢM NHỎ KÍCH THƯỚC ANTEN VI DẢI Chương này trình bày về anten vi dải và các kĩ thuật giảm nhỏ kích thước của anten vi dải 2.1 Anten vi dải 2.1.1 Giới thiệu chung về anten vi dải Các ý niệm bức xạ vi dải lần đầu tiên được khởi xướng bởi Deschamps vào năm 1953 Nhưng... suất thấp và băng thông nhỏ hơn Các thông số kỹ thuật của anten: - Tần số làm vi c của anten là tần số cộng hưởng của anten Anten luôn làm vi c ở chế độ cộng hưởng vì khi đó công suất bức xạ của anten là lớn nhất - Hệ số định hướng của anten theo hướng nào đó được định nghĩa bằng tỷ số cường độ trường bức xạ tại một vị trí trên hướng đó và cường độ trường bức xạ của một anten chuẩn cũng ở vị trí và hướng... xạ của anten vi dải Chúng ta biết rằng bức xạ của đường truyền vi dải, một cấu trúc tương tự như là anten vi dải, có thể giảm đáng kể nếu đế điện môi sử dụng có bề dày mỏng và hệ số điện môi tương đối thấp Hay nói cách khác, nó giúp cho bức xạ anten vi dải tốt hơn với hiệu suất bức xạ cao hơn Do vậy, trong một anten vi dải, người ta sử dụng các nền điện môi có hệ số từ thẩm thấp Bức xạ từ anten vi dải. .. được thiết kế dưới dạng hình học khác nhau như: hình vuông (square), hình tròn (circular), tam giác (triangular), bán cầu(semicircular), hình quạt (sectoral), hình vành khuyên (annular ring) Hình 2.2 Các dạng anten vi dải thông dụng 15 Tất cả anten vi dải được chia làm 4 loại cơ bản: anten patch vi dải, dipole vi dải, anten khe dùng kỹ thuật in, anten traveling-wave vi dải • Anten patch vi dải Một anten. .. khí thông minh dùng các MSA nhờ kích thước nhỏ gọn của chúng 17 • GSM hay GPS cũng có thể dùng MSA 2.1.4 Các kỹ thuật cấp nguồn cho anten vi dải (feed method) Do anten vi dải có thành phần bức xạ trên một mặt của đế điện môi nên các kỹ thuật để cấp nguồn cho anten vi dải lúc ban đầu là bằng cách dùng một đường truyền vi dải hoặc một probe đồng trục xuyên qua mặt phẳng đất nối đến patch kim loại của anten. .. 2.1 13 Hình 2.1 Anten vi dải Có nhiều điện môi nền có thể được sử dụng để thiết kế anten vi dải và hằng số điện môi của chúng thường nằm trong khoảng 2.2 < εr < 10 Những lớp điện môi được sử dụng để thiết kế anten hầu hết là những nền dày, hằng số điện môi của chúng thường thấp hơn giá trị ở cuối dải vì chúng cho hiệu suất tốt hơn, băng thông lớn và giới hạn sự bức xạ các trường tổn hao vào trong không... hướng tính của anten Hệ số tăng ích của anten là tỉ số giữa mật độ công suất bức xạ của anten theo hướng và khoảng cách cho trước so với mật độ công suất bức xạ của anten chuẩn 9 (thường là anten vô hướng) theo hướng và khoảng cách như trên, với giả thiết công suất đặt vào 2 anten là như nhau và anten chuẩn có hiệu suất bằng 1 (1.14) Cường độ bức xạ của anten đẳng hướng bằng với công suất đặt vào anten. .. băng thông 10:1 chỉ ra rằng, tần số trên lớn hơn 10 lần tần số dưới BW = (1.22) Với các anten dải hẹp, băng thông được thể hiện bằng tỉ lệ phần trăm của sự sai khác giữa hai tần số (tần số trên và tần số dưới) so với tần số trung tâm Ví dụ, băng thông 5% thể hiện rằng, sự sai khác tần số là 5% tần số trung tâm của băng thông 11 BW = (1.23) Bởi vì các đặc tính của anten như trở kháng vào, giản đồ, hệ số. .. Dipole vi dải Dipole vi dải có hình dạng giống với anten vi dải patch hình vuông nhưng chỉ khác nhau tỷ số L/W Bề rộng của dipole thông thường bé hơn 0.05 lần bước sóng trong không gian tự do Đồ thị bức xạ của dipole vi dải và anten patch vi dải giống nhau tuy nhiên ở các đặc tính khác như: điện trở bức xạ, băng thông và bức xạ phân cực chéo (cross-polar) thì chúng hầu như khác nhau Anten dipole vi dải. .. resistance) của anten RL trở kháng mất mát (loss resistance) của anten Trở kháng vào của một anten nói chung là hàm của tần số Do đó, anten chỉ được phối hợp tốt với đường tiếp điện chỉ trong cùng một dải tần nào đó Thêm nữa, trở kháng vào của anten phụ thuộc vào các yếu tố như: hình dạng của anten, phương pháp tiếp điện cho anten, và ảnh hưởng của các đối tượng bao quanh nó Do sự phức tạp của chúng, ... trục để thiết kế mô 2.3.1 Thiết kế mô anten vi dải hình chữ nhật thông thường Ba thông số cần thiết cho vi c thiết kế anten vi dải hình chữ nhật: + Tần số hoạt động (f 0): tần số cộng hưởng anten. .. Thiết kế kết mô .41 2.3.1 Thiết kế mô anten vi dải hình chữ nhật thông thường 41 2.3.3 Thiết kế kết mô anten vi dải giảm nhỏ kích thước dùng shorting-pin 49 CHƯƠNG III ANTEN VI DẢI... nghiên cứu, thiết kế, mô anten vi dải, rút gọn kích thước anten vi dải anten vi dải hoạt động nhiều dải tần khác Anten chế tạo chất có số điện môi εr = 4.5, độ dày 1,66 mm thiết kế tần số 900 MHz