Đang tải... (xem toàn văn)
Với tốc độ phát triển của hệ thống truyền thông vô tuyến hiện nay, các thiết bị diđộng trở nên tinh vi, kích thước nhỏ, yêu cầu tính tương thích điện từ cao. Do đó, anten vi dải là một sự lựa chọn phù hợp cho những thiết bị đó. Tuy nhiên với tốc độ truyền cao, các anten cần có băng thông rộng hơn, nhiều phương pháp được đưa ra để cải thiện băng thông cũng như các thông số khác của anten. Vì vậy, đồ án này sẽ tập trung nghiên cứu và thiết kế anten vi dải hoạt động ở tần số 2.45 GHz cho hệthống WLAN và cải thiện các thông số của anten với phương pháp nâng nền kết hợp cấu trúc mặt phẳng đất khuyết tật (DGS).Đồ án sẽ được chia làm bốn chương: Chương 1: Tổng quan về tương thích điện từ Chương 2: Lý thuyết cơ bản về anten Chương 3: Anten vi dải Chương 4: Tính toán mô phỏng và cải thiện các thông số của anten.Đồ án sử dụng công cụ MATLAB để tính toán dựa trên các công thức nêu ratrong khi nghiên cứu lý thuyết. Đặc biệt đồ án sử dụng phần mềm CST Studio Suite 2013 để vẽ mô hình và chạy mô phỏng. Việc sử dụng CST là một thuận lợi lớn, nó là công cụ rất mạnh, gần như là một phòng thí nghiệm nhỏ để tìm tòi phát triển tối ưu cho anten.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI CỘNG HƯỞNG TẠI TẦN SỐ 2.45 GHz SỬ DỤNG CẤU TRÚC DGS Sinh viên thực : Trần Minh Phong Lớp : 09ĐT1 Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Tăng Tấn Chiến Đà Nẵng - 2014 LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại Học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng Em tên : Trần Minh Phong Hiện học lớp 09DT1 - khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Em xin cam đoạn nội dung đồ án chép đồ án công trình có từ trước Sinh viên thực đồ án: Trần Minh Phong Mục lục DANH SÁCH HÌNH VẼ CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ 10 1.1 Giới thiệu chương 10 1.2 Nguyên lý sở tương thích điện từ 10 1.2.1 Khái niệm tương thích điện từ 10 1.2.2 Các hiệu ứng nhiễu điện từ 12 1.3 Các vấn đề liên quan đến TTĐT 12 1.3.1 Sự truyền trường điện từ 12 1.3.2 Đường dây truyền dẫn 13 1.3.2.1 Các loại dây truyền dẫn đặc trưng 13 1.3.2.2 Chức đường dây truyền dẫn 13 1.3.2.3 Trở kháng đặc tính đường dây truyền dẫn 14 1.3.3 Lớp vỏ bọc 14 1.4 Kiểm tra tương thích điện từ 15 1.4.1 Các quy tắc TTĐT 15 1.4.2 Các thiết bị đo TTĐT 16 1.4.3 Bộ khuếch đại công suất 16 1.4.4 Thiết bị kiểm tra thiết bị giám sát 16 1.4.5 Quy trình kiểm tra 17 1.5 Kết luận chương 17 CHƯƠNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ANTEN 18 2.1 Giới thiệu chương 18 2.2 Giới thiệu anten 18 2.3 Một số thông số anten 19 2.3.1 Độ lợi (Gain) 19 2.3.2 Độ định hướng (Directivity) 19 2.3.3 Suy hao phản hồi (Return loss) 20 2.3.4 Giản đồ xạ 21 2.3.5 Góc mở (Beamwidth) 22 2.3.6 Băng thông (Bandwidth) 22 2.3.7 Phân cực (Polarization) 22 2.3.7.1 Phân cưc tuyến tính 24 2.3.7.2 Phân cực tròn 24 2.3.7.3 Phân cực elip 24 2.3.8 Trở kháng ngõ vào 25 2.4 Kết luận chương 26 CHƯƠNG ANTEN VI DẢI 27 3.1 Giới thiệu chương 27 3.2 Giới thiệu chung anten vi dải 27 3.2.1 Các ưu nhược điểm anten vi dải 28 3.2.2 Các ứng dụng anten vi dải 29 3.2.3 Các kỹ thuật tiếp điện (Feed techniques) 29 3.2.4 Các phương pháp phân tích 32 3.3 Patch chữ nhật 32 3.3.1 Mô hình đường truyền dẫn 32 3.3.2 Mô hình hốc cộng hưởng 37 3.3.2.1 Cơ sở trường bên hốc cộng hưởng 37 3.3.2.2 Trường xạ 41 3.3.3 Độ định hướng 46 3.4 Một số thông số kĩ thuật anten vi dải 47 3.4.1 Hệ số phẩm chất, băng thông hiệu suất 47 3.4.2 Trở kháng ngõ vào 50 3.5 Một số phương pháp cải thiện thông số anten vi dải 51 3.5.1 Tăng độ dày chất 51 3.5.2 Cấu trúc mặt phẳng đất khuyết tật DGS 51 3.6 Kết luận chương 52 CHƯƠNG THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ CẢI THIỆN CÁC THÔNG SỐ CỦA ANTEN VI DẢI CỘNG HƯỞNG TẠI TẦN SỐ 2.45 GHz 53 4.1 Giới thiệu chương 53 4.2 Bài toán thiết kế 53 4.2.1 Bài toán đặt 53 4.2.2 Các bước tiến hành 53 4.2.3 Giới thiệu CST Studio Suite version 2013 54 4.3 Thiết kế mô anten vi dải 2.45 GHz 55 4.3.1 Tính toán thiết kế 55 4.3.2 Thực mô với phần mềm CST 60 4.4 Cải thiện thông số anten vi dải 64 4.5 Kết luận chương 67 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 72 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ 1.1 Mô hình TTĐT 11 1.2 Nguồn phát - Đường dẫn - Máy thu 11 1.3 Anten với trở kháng đặc tính Za kết nối với máy phát thông qua dây dẫn trở kháng Zc 13 1.4 Các nguyên tắc TTĐT 15 2.1 Giản đồ xạ 21 2.2 Sự quay mặt phẳng sóng điện từ phân cực elip z = hàm theo thời gian 23 3.1 Hình dạng anten vi dải 27 3.2 Các patch hình khối thông dụng 28 3.3 Các kiểu tiếp điện thông thường cho anten vi dải 30 3.4 Mạch tương đương kiểu feed 31 3.5 Transmission line 33 3.6 Các đường sức điện trường 33 3.7 Chiều dài patch mở rộng hai phía 33 3.8 Phân bố trường anten vi dải patch chữ nhật với mode T M010 34 3.9 Mạch tương đương khe 35 3.10 Mạch tương đương mô hình đường truyền dẫn 35 3.11 Dẫn nạp vào với vị trí điểm feed 36 3.12 Điện trở chuẩn hóa ngõ vào 37 3.13 Phân bố điện tích mật độ dòng tạo patch vi dải 38 3.14 Hốc cộng hưởng 39 3.15 Các mode anten vi dải patch chữ nhật 41 3.16 Js Ms 42 3.17 Các khe xạ patch chữ nhật mật độ dòng từ tương đương 42 Danh sách hình vẽ 3.18 Giãn đồ mặt phẳng E H anten patch chữ nhật (L = 0.906cm, W = 1.186cm, h = 0.1588cm, y0 = 0.3126cm, r = 2.2, f0 = 10GHz) 44 3.19 Độ định hướng hai khe 47 3.20 Hiệu suất băng thông theo độ cao chất tai tần số cộng hưởng cố định anten patch chữ nhật với hai chất khác 49 3.21 Thay đổi điện trở điện kháng anten patch chữ nhật với tần số 50 4.1 Sơ đồ tổ chức công việc 54 4.2 Giao diện thiết kế 55 4.3 Anten vi dải patch chữ nhật tiếp điện đường vi dải cắt sâu 55 4.4 Đồ thị trở kháng đặc tính đường feed Zc theo tỉ số W0 /h 59 4.5 giản đồ xạ 60 4.6 Mô hình anten 2.45 GHz 60 4.7 Tần số cộng hưởng bị lệch 61 4.8 Đồ thị thông số S11 61 4.9 Đồ thị tỉ số sóng đứng VSWR 62 4.10 Giản đồ Smith 62 4.11 Giản đồ xạ 3D anten 2.45GHz 63 4.12 Giản đồ xạ mặt phẳng H (φ = 0o ) 63 4.13 Giản đồ xạ mặt phẳng E (φ = 90o ) 64 4.14 Cấu trúc DGS dạng chữ U ngược 65 4.15 Đồ thị S11 65 4.16 Đồ thị VSWR 65 4.17 Giản đồ Smith 66 4.18 Giản đồ xạ 3D 66 4.19 Giản đồ xạ mặt phẳng H (φ = 0o ) 66 4.20 Giản đồ xạ mặt phẳng E (φ = 90o ) 67 CÁC TỪ VIẾT TẮT AR : Axial Ratio CCW : CounterClockWise CE : Conduction Emission CI : Conduction Immunity CW : ClockWise DGS : Defected Ground Structure FDTD : Finite Difference Time Domain FE : Finite Element FNBW : First Null BeamWidth HPBW : Half Power BeamWidth RE : Radiation Emission RI : Radiation Immunity RL : Return Loss SE : Shielding Effectiveness TEM : Transverse ElectroMagnetic TLM : Transmission Line Matrix TTĐT : Tương Thích Điện Từ LỜI NÓI ĐẦU Với tốc độ phát triển hệ thống truyền thông vô tuyến nay, thiết bị di động trở nên tinh vi, kích thước nhỏ, yêu cầu tính tương thích điện từ cao Do đó, anten vi dải lựa chọn phù hợp cho thiết bị Tuy nhiên với tốc độ truyền cao, anten cần có băng thông rộng hơn, nhiều phương pháp đưa để cải thiện băng thông thông số khác anten Vì vậy, đồ án tập trung nghiên cứu thiết kế anten vi dải hoạt động tần số 2.45 GHz cho hệ thống WLAN cải thiện thông số anten với phương pháp nâng kết hợp cấu trúc mặt phẳng đất khuyết tật (DGS) Đồ án chia làm bốn chương: - Chương 1: Tổng quan tương thích điện từ - Chương 2: Lý thuyết anten - Chương 3: Anten vi dải - Chương 4: Tính toán mô cải thiện thông số anten Đồ án sử dụng công cụ MATLAB để tính toán dựa công thức nêu nghiên cứu lý thuyết Đặc biệt đồ án sử dụng phần mềm CST Studio Suite 2013 để vẽ mô hình chạy mô Việc sử dụng CST thuận lợi lớn, công cụ mạnh, gần phòng thí nghiệm nhỏ để tìm tòi phát triển tối ưu cho anten Trong thời gian thực đồ án, có nhiều cố gắng tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy cô tận tình bảo góp ý để đồ án hoàn thiện Chúng em biết ơn giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS.Tăng Tấn Chiến giúp chúng em hoàn thành đồ án Em cảm ơn thầy cô khoa nhiệt tình giúp đỡ chúng em trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn SV: Trần Minh Phong PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ Nội dung Trần Minh Phong Nguyễn Hải Thành An Lý thuyết - Chương 1: Tìm hiểu sở TTĐT - Chương 1: Tìm hiểu sở TTĐT truyền TĐT đường dây quy tắc, thiết bị kiểm dây truyền dẫn tra TTĐT - Chương 2: Tìm hiểu thông số - Chương 2: Tìm hiểu thông số anten: độ lợi, độ định hướng, anten: giản đồ xạ, băng return loss thông, phân cực - Chương 3: Tìm hiểu chung - Chương 3: Tìm hiểu chung anten vi dải, tìm hiểu mô hình anten vi dải, tìm hiểu mô hình hốc cộng hưởng đường truyền dẫn - Tổng hợp, chỉnh sửa - Tổng hợp, chỉnh sửa Mô - Viết chương trình MATLAB - Vẽ mô hình anten phần mềm CST - Nghiên cứu,mô tối ưu - Nghiên cứu, mô tối ưu anten phần mềm CST anten phần mềm CST Ký tên: Chương 4: Thiết kế mô -Giản đồ xạ: Giản đồ xạ vẽ theo cường độ xạ anten so với cường độ xạ anten đẳng hướng (Isotropic) Giản đồ 3D: Hình 4.11: Giản đồ xạ 3D anten 2.45GHz Hệ số định hướng (dBi) Hiệu suất xạ (dB) 7.09 -1.561 Hiệu suất xạ tổng (dB) -1.589 Độ lợi (dB) 5.529 Giản đồ cực Hình 4.12: Giản đồ xạ mặt phẳng H (φ = 0o ) Cường độ búp (dBi) Hướng búp HPBW 7.09 0o 84.8o 63 Chương 4: Thiết kế mô Hình 4.13: Giản đồ xạ mặt phẳng E (φ = 90o ) Cường độ búp (dBi) Hướng búp 7.09 2o HPBW 86.6o Có thể thấy giãn đồ xạ đối xứng mặt phẳng H lại bị lệch 2o mặt phẳng E Điều điểm feed không đối xứng mặt phẳng E 4.4 Cải thiện thông số anten vi dải Ở phần này, chúng em tiến hành áp dụng phương pháp nhằm cải thiện tốt thông số anten như: băng thông, S11 tần số cộng hưởng, phối hợp trở kháng, độ lợi .nhằm thu anten cộng hưởng tần số 2.45GHz với chất lượng tốt hơn, đáp ứng tốt yêu cầu ứng dụng thực tế Tiến hành nâng chất sử dụng cấu trúc DGS: - Nâng độ dày lớp nền: Tiến hành nâng chất lên 2.5mm, chiều rộng đường vi dải tính toán lại 7.4mm nhằm đảm bảo trở kháng đặc tính đường vi dải 50 Ohm - Áp dụng DGS: Ở đây, chúng em sử dụng DGS dạng hình chữ U ngược 64 Chương 4: Thiết kế mô Hình 4.14: Cấu trúc DGS dạng chữ U ngược Bảng 4.3: Kích thước DGS ls1 (mm) ls2 (mm) ls3 (mm) ls4 (mm) ld (mm) 12 8.5 1.25 6.5 4.5 Các kết thông số mô được: - Đồ thị S11 Hình 4.15: Đồ thị S11 Băng thông -8 dB : 97 MHz Băng thông -10 dB : 75 MHz - Tỉ số sóng đứng VSWR Hình 4.16: Đồ thị VSWR 65 Chương 4: Thiết kế mô - Giản đồ Smith Hình 4.17: Giản đồ Smith - Giản đồ xạ Giản đồ 3D Hình 4.18: Giản đồ xạ 3D Hệ số định hướng (dBi) 7.159 Hiệu suất xạ (dB) -1.378 Hiệu suất xạ tổng (dB) -1.383 Độ lợi (dB) Giản đồ cực 5.782 Hình 4.19: Giản đồ xạ mặt phẳng H (φ = 0o ) 66 Chương 4: Thiết kế mô Cường độ búp (dBi) 7.16 Hướng búp 0o HPBW 82o Hình 4.20: Giản đồ xạ mặt phẳng E (φ = 90o ) Cường độ búp (dBi) Hướng búp 7.17 2o 86.6o HPBW Bảng 4.4: So sánh kết đạt so với anten 2.45 GHz ban đầu: Các thông số Anten ban đầu Sau cải thiện Băng thông -10 dB (MHz) 45 75 Băng thông -8 dB (MHz) 58 97 -20.352 -33.411 VSWR 1.214 1.0651 Độ định hướng (dBi) 7.09 7.159 Độ lợi (dB) 5.529 5.782 S11 (dB) Có thể thấy thông số anten cải thiện đáng kể, đặc biệt băng thông 4.5 Kết luận chương Trong chương, chúng em thực thiết kế mô anten vi dải tần số cộng hưởng 2.45 GHz Các kết mô cho thấy nhược điểm anten băng thông hẹp, độ lợi thấp, hiệu suất thấp Nhưng với việc áp dụng phương pháp cải thiện thông số anten nhờ kết hợp tăng chất 67 Chương 4: Thiết kế mô DGS giúp cải thiện đáng kể thông số anten Việc sử dụng phần mềm CST 2013 giúp nhiều thiết kế, nghiên cứu tùy chỉnh kích thước để đạt cải thiện đáng kể Việc ứng dụng tốt phần mềm CST giúp cho nhiều nghiên cứu sau 68 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Những kết đạt được: Qua đồ án này, nhóm em đạt số kết sau: - Tìm hiểu lý thuyết TTĐT, anten nói chung anten vi dải nói riêng - Thiết kế anten vi dải 2.45 GHz theo phương pháp đường truyền dẫn mô hiệu chỉnh đánh giá kết quả, sau áp dụng kết hợp nâng chất cấu trúc DGS giúp cải thiện đáng kể thông số anten - Tìm hiểu sử dụng phần mềm mô CST Studio Suite 2013 Phần mềm CST phòng thí nghiệm nhỏ giúp tinh chỉnh thay đổi kích thước phù hợp quan sát thay đổi giúp cho việc thiết kế trở nên nhanh chóng Hướng phát triển đề tài Bên cạnh kết đạt được, anten vi dải nhóm em nhiều hạn chế Hướng phát triển đề tài chúng em thời gian tới là: - Tiếp tục phân tích, cải tiến, áp dụng kỹ thuật khác để cải tiến tốt thông số băng thông, độ lợi anten vi dải thiết kế - Tìm hiểu phân tích cấu trúc mặt phẳng đất khuyết tật DGS khác, áp dụng mẫu hình DGS để tạo anten vi dải có băng thông, độ lợi, hiệu suất tốt nữa, bên cạnh tìm hiểu thiết kế anten đa băng thu nhỏ kích thước anten mẫu DGS thích hợp - Tìm hiểu áp dụng cách cấp nguồn khác cho anten vi dải so sánh kết thu - Tìm hiểu anten mảng thiết kế mảng anten vi dải nhằm cải thiện tính định hướng, băng thông, độ lợi - Nghiên cứu, phân tích thiết kế dạng anten vi dải khác anten khe, dipole vi dải Trong tương lai, có điều kiện thiết bị kỹ thuật tích cực nghiên cứu thực nghiệm để đo đạc đối chiếu với kết nghiên cứu lý thuyết mô 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.Tăng Tấn Chiến, "Tương thích điện từ", Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2010 [2] GS.TSKH.Phan Anh, "Lý thuyết kĩ thuật anten", Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật - Hà Nội, 2007 [3] Constantine A.Balanis,"Antenna theory - Analysis and design",John Willey & Son, INC, Third Edition, 2005 [4] Thomas A.Milligan,"Modern antenna design",John Willey & Son, INC, Second Edition, 2005 [5] Ramesh Garg, Prakash Bhartia, Inder Bahl, Apisak Ittipiboon, "Microstrip Antenna Design Hanbook" , Artech House,INC, 2001 [6] R Collin, "Antennas and Radio wave Propagation", McGraw Hill, 1985 ISBN 0070118086 [7] Rajeshwar Lal Dua, Himanshu Singh, Neha Gambhir, "2.45 GHz Microstrip Patch Antenna with Defected Ground Structure for Bluetooth", International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE) ISSN: 2231-2307, Volume-1, Issue-6, January 2012 [8] Mr Pokharkar Sagar Babanrao, Mr Bhosale Sudhir P, Mr Kazi Aslam Y, "Enhancement of Return Loss And Efficiency of Microstrip Slotted Patch Antenna Using Line Shape Defected Ground Structure", International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication, ISSN: 2321-8169, 343 – 346, Volume: Issue: 2, IJRITCC | February 2014 [9] Chirag Garg, Magandeep Kaur, "A Review of Defected Ground Structure (DGS) in Microwave Design", INTERNATIONAL JOURNAL OF INNOVATIVE RESEARCH IN ELECTRICAL, ELECTRONICS, INSTRUMENTATION AND CONTROL ENGINEERING, Vol 2, Issue 3, March 2014 70 Tài liệu tham khảo [10] Neha Ahuja, Sukhdeep Kaur, "Design of Microstrip Patch Antenna using Defected Ground Structure for WLAN Band", International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 67– No.15, April 2013 [11] Gurpreet Singh, Rajni, Ranjit Singh Momi, "Microstrip Patch Antenna with Defected Ground Structure for Bandwidth Enhancement", International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 73 – No.9, July 2013 [12] Ali A Dheyab Al-Sajee and Karim A Hamad, "IMPROVING BANDWIDTH RECTANGULAR PATCH ANTENNA USING DIFFERENT THICKNESS OF DIELECTRIC SUBSTRATE", ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, VOL 6, NO 4, APRIL 2011 [13] PREET KAUR, RAJIV NEHRA, MANJEET KADIAN, DR ASOK DE, DR S.K.AGGARWAL, "DESIGN OF IMPROVED PERFORMANCE RECTANGULAR MICROSTRIP PATCH ANTENNA USING PEACOCK AND STAR SHAPED DGS", International Journal of Electronics Signals and Systems (IJESS), ISSN: 2231- 5969, Vol-3, Iss-2, 2013 [14] Gary Breed, An Introduction to Defected Ground Structures in Microstrip Circuits, Summit Technical Media, LLC November 2008 [15] CST STUDIO SUITE 2013 Website: http://www.youtube.com/watch?v=T7APgZO0lgc&list=PL0A63CDCC0D6466C8 http://antenna-theory.com/ 71 PHỤ LỤC Chương trình Matlab: %******************************************************************* % MICROSTRIP RECTANGULAR PATCH - MODE TM010 %******************************************************************* function []=MICROSTRIP_RECT_PATCH clear all; close all; display(’MICROCHIP ANTENNA - RECTANGULAR PATCH’); rect(); %%%%%%%%%%%%%%%%%%% function []=rect() %%%%%%%%%%%%%%%%%%% % nhap cac thong so dau vao (freq, epsr, height, Zin) freq=[]; while isempty(freq), freq=input(’TAN SO CONG HUONG (in GHz) = ’); end; er=[]; while isempty(er), er=input(’HANG SO DIEN MOI CUA CHAT NEN = ’); end; h=[]; while isempty(h), h=input(’BE DAY CHAT NEN (in cm) = ’); end; Zin=[]; while isempty(Zin), 72 Phụ lục Zin=input(’NHAP TRO KHANG DAC TINH DUONG FEED (in ohms) = ’); end %% Tinh toan W, ereff, Leff, L, Wg, Lg (in cm) W=30.0/(2.0*freq)*sqrt(2.0/(er+1.0)); ereff=(er+1.0)/2.0+(er-1.0)/(2.0*sqrt(1.0+12.0*h/W)); dl=0.412*h*((ereff+0.3)*(W/h+0.264))/((ereff-0.258)*(W/h+0.8)); lambda_o=30.0/freq; %lambda=30.0/(freq*sqrt(ereff)); Leff=30.0/(2.0*freq*sqrt(ereff)); L=Leff-2.0*dl; Wg = 6*h + W; Lg = 6*h + L; ko=2.0*pi/lambda_o; %% Truong buc xa chuan hoa % E-plane pattern : < phi < 90 % H-plane pattern : < th < 180 ; 270 < phi < 360 phi=0:360; phir=phi.*pi./180; Eth=E_th(phir,h,ko,Leff); th=0:180; thr=th.*pi/180.0; Eph1=E_ph(thr,h,ko,W); Eph(1:91)=Eph1(91:181); Eph(91:270)=Eph1(181); Eph(271:361)=Eph1(1:91); %% Tinh toan va luu tru truong chuan hoa fid_e=fopen(’Epl-Micr_m.dat’,’wt’); fid_h=fopen(’Hpl-Micr_m.dat’,’wt’); fprintf(fid_e,’# E-PLANE RADIATION PATTERN\n’); fprintf(fid_e,’# -\n#\n’); fprintf(fid_h,’# H-PLANE RADIATION PATTERN\n’); fprintf(fid_h,’# NOTE: THIS PATTERN IS ROTATED CCW BY 90 DEGREES\n’); 73 Phụ lục fprintf(fid_h,’# -\n#\n’); Epl=[phi;Eth]; fprintf(fid_e,’ %7.4f\t%7.4f\n’,Epl); fclose(fid_e); Hpl=[[0:90 270:360];[Eph(1:91) Eph(271:361)]]; fprintf(fid_h,’ %7.4f\t%7.4f\n’,Hpl); fclose(fid_h); %% GIAN DO BUC XA figure(1); hp1=semipolar_micror(phir,Eth,-60,0,4,’-’,’b’); hold on; hp2=semipolar_micror(phi*pi/180,Eph,-60,0,4,’:’,’r’); title(’E- and H-plane Patterns ’,’fontsize’,12); legend([hp1 hp2],{’E_{\phi} (E-plane)’,’E_{\phi} (H-plane)’},0); % E-plane HPBW and H-plane HPBW % ****************************** an=phi(Eth>-3); EHPBW=2*abs(max(an(an-3))); %% Do dinh huong [D,DdB]=dir_rect(W,Leff,ko); %% tro khang vao tai Y=0 and Y=Yo [G1,G12]=conductance(W,L,ko); Rin0=(2.*(G1+G12))^-1; Y=acos(sqrt(Zin/Rin0))*L/pi; figure(2) [W0] = plot_Zc(h,ereff); % HIEN THI clc; disp(sprintf(’THONG SO VAO:\n’)); disp(sprintf(’+ TAN SO CONG HUONG (in GHz) = %4.4f’,freq)); 74 Phụ lục disp(sprintf(’+ HANG SO DIEN MOI CUA CHAT NEN = %4.4f’,er)); disp(sprintf(’+ BE DAY CHAT NEN (in cm) = %4.4f’,h)); disp(sprintf(’+ TRO KHANG VAO CONG HUONG (in ohms) = %4.4f\n’, Zin)); disp(sprintf(’CAC THONG SO TINH TOAN:\n’)); disp(sprintf(’+ HANG SO DIEN MOI HIEU DUNG = %4.4f’,ereff)); disp(sprintf(’+ CHIEU RONG TAM PATCH (in cm) W = %4.4f’,W)); disp(sprintf(’+ CHIEU DAI HIEU DUNG (in cm) Leff = %4.4f’,Leff)); disp(sprintf(’+ CHIEU DAI TAM PATCH (in cm) L = %4.4f’,L)); disp(sprintf(’+ CHIEU DAI MAT PHANG DAT (in cm) Lg = %4.4f’,Lg)); disp(sprintf(’+ CHIEU RONG MAT PHANG DAT (in cm) Wg = %4.4f’,Wg)); disp(sprintf(’+ E-PLANE HPBW (in degrees) = %4.4f’,EHPBW)); disp(sprintf(’+ H-PLANE HPBW (in degrees) = %4.4f’,HHPBW)); disp(sprintf(’+ HE SO DINH HUONG = %4.4f’,D)); disp(sprintf(’+ HE SO DINH HUONG (in dB) = %4.4f’,DdB)); disp(sprintf(’+ G1 = %4.8f’, G1)); disp(sprintf(’+ G12 = %4.8f’, G12)); disp(sprintf(’+ DIEN TRO CONG HUONG NGO VAO TAI CANH (y=0) Rin0 = %4.4f ohms’,Rin0)); disp(sprintf(’+ VOI TRO KHANG DAC TINH DUONG FEED %4.4f ohms:’,Zin)); disp(sprintf(’ - VI TRI DIEM FEED = %4.4f cm’, Y)); disp(sprintf(’ - DO RONG DUONG FEED W0 = %4.4f cm’, W0)); %% CAC HAM CON function Eth=E_th(phir,h,ko,Leff) X=cos(phir).*h.*ko./2; Y=sinc(h*ko/2.0/pi); E=(sinc(X./pi).*cos(sin(phir).*ko*Leff./2))./Y; Eth=20*log10(abs(E)); Eth(phir>pi/2&phir[...]... thuyết cơ bản về anten được gọi là tỉ số trục (AR) AR = trục chính OA = , trục phụ OB 1 ≤ AR ≤ ∞ [3] (2. 19) với 1 OA = {E2xo + E2yo + [E4xo + E4yo + 2E2xo E2yo cos (2 φ)]1 /2 } 2 1 /2 1 OB = {E2xo + E2yo − [E4xo + E4yo + 2E2xo E2yo cos (2 φ)]1 /2 } 2 1 /2 (2. 20) (2. 21) Độ nghiêng của elip được biểu diễn bởi góc τ giữa trục chính OA với trúc y τ= 2Exo Eyo π 1 − tan−1 2 cos(∆φ) 2 2 Exo − E2yo (2. 22) Khi elip là... không mong muốn vì chúng bị tán xạ tại các chổ cong điện môi và làm giảm các đặc tính của anten 3 .2. 2 Các ứng dụng của anten vi dải Anten vi dải là rất phổ biến hiện nay Trong nhiều thiết kế cụ thể, các ưu điểm của anten vi dải là nổi trội hơn so với nhược điểm của nó Một số ứng dụng hệ thống đáng chú ý sử dụng anten vi dải như: - Truyền thông vệ tinh - Hệ thống radar - Dụng cụ đo sóng Radio - Điều khiển... bản về anten 2. 4 Kết luận chương Trong chương này, ta giới thiệu qua anten hiểu rõ hơn về sự bức xạ của anten Chương này cũng trình bày một số thông số cơ bản của anten giúp ích cho vi c tính toán thiết kế phân tích anten sau này Trong chương sau ta sẽ đi sâu hơn về một loại anten cụ thể là anten vi dải 26 Chương 3 ANTEN VI DẢI 3.1 Giới thiệu chương Nội dung chương: - Giới thiệu chung về anten vi dải. .. thiệu chương Nội dung chương: - Giới thiệu chung về anten vi dải - Phân tích anten patch chữ nhật với các phương pháp mô hình đường truyền dẫn và hốc cộng hưởng - Tìm hiểu một số thông số kĩ thuật của anten vi dải - Các phương pháp cải thiện thông số anten vi dải 3 .2 Giới thiệu chung về anten vi dải Hình 3.1 biểu diễn một anten vi dải với hình dạng đơn giản nhất bao gồm một tấm patch bức xạ ở mặt trên chất... anten - Tìm hiểu một số thông số cơ bản của anten 2. 2 Giới thiệu về anten Anten là thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ (anten phát) hoặc thu nhận sóng điện từ (anten thu) từ không gian bên ngoài Nói cách khác, anten là cấu trúc chuyển tiếp giữa không gian tự do và thiết bị dẫn sóng Một điều quan trọng về anten là chúng bức xạ từ các dòng (currents) Vi c thiết kế anten bao gồm vi c điều khiển các dòng để... ∆L = 0.4 12 h ( ref f + 0.3) W h + 0 .26 4 (3 .2) ( ref f − 0 .25 8) W h + 0.8 33 Chương 3: Anten vi dải Chiều dài hiệu dụng được tính: Lef f = L + ∆L (3.3) Tần số cộng hưởng ứng với mode ưu thế T M010 (với Lef f = λ /2) [3]: Lef f = v λ = √ = 2 2(fr )010 2 v0 v0 ⇒ (fr )010 = √ 2Lef f ref f (fr )010 (3.4) ref f với v0 là tốc độ ánh sáng trong không gian tự do Từ (3.3) và (3.4) ta được: (fr )010 = 2 v0 ref... π /2 (không quan tâm đến biên độ) |Ex | = |Ey | → Exo = Eyo +( 1 + 2n)π, n = 0, 1, 2, 2 ∆φ = φy − φx = −( 1 + 2n)π, n = 0, 1, 2, 2 CW (2. 17) CCW hoặc >0 n ∆φ = φy − φx = ± π(n = 0, 1, 2, ) =