Nghiên cứu, tính toán, thiết kế anten vi dải cho các ứng dụng wifi

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế anten vi dải cho các ứng dụng wifi

LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý thầy cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến các thầy cô Trường Đại Học Hàng Hải với tri thức, tâm huyết lòng nhiệt tình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Đặc biệt em xin trân thành cảm ơn GVHD Th.s Nguyễn Đình Thạch giảng viên khoa Điện- Điện tử trường Đại Học Hàng Hải hướng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Nếu lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ thu hoạch em khó hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn tới tất thầy cô giáo khoa Điện tử, các thầy cô giáo giảng dạy em suốt quá trình học.Nhờ các thầy cô giáo cho em kiến thức sở, các kiến thức chuyên nghành tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành thực tập hoàn thiện đề tài Đây bước đầu em thực tế nên luận văn em tránh khỏi thiếu xót Em mong thầy cô đóng góp ý kiến để giúp em hoàn thiện tốt Sau cùng, em chúc các thầy cô dồi sức khỏe, công tác tốt, nghiệp trồng người LỜI CAM ĐOAN Em cam đoan luận văn tốt nghiệp em nghiên cứu thực hiện hướng dẫn bảo GVHD Sinh viên thực hiện VŨ THỊ LIÊN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG ST T Tên bảng Bảng 1.1: Bảng so sánh các đặc trưng các loại anten Bảng 3.1 Các thông số đầu vào anten Bảng 4.1 Các đặc trưng kỹ thuật các chuẩn WiFi thông dụng Bảng 4.2 Thông số đầu vào cho anten vi dải Bảng 4.3 Thông số đầu vào cho đường vi dải Bảng 4.4 Hệ số S11 theo tần số Bảng 4.5 Hệ số VSWR theo tần số Số tran g 13 37 43 45 46 49 50 DANH MỤC CÁC HÌNH ST T Tên hình Hình 1.1 Đipôl điện hệ trục tọa độ dùng để khảo sát Số trang Hình 1.2 Đipôl từ hệ trục tọa độ dùng để khảo sát Hình 1.3 Vòng điện nguyên tố trục toạ độ dùng để khảo sát Hình 1.4 Cấu tạo anten vi dải Hình 1.5: Anten patch vi dải 11 Hình 1.6 Một số hình dạng thông dụng anten Patch vi dải 11 Hình 1.7 Các hình dạng anten khe mạch in 12 Hình 1.8: Anten vi dải lưỡng cực 12 Hình 1.9: Anten vi dải sóng chạy 13 10 Hình 1.10 Sơ đồ tương đương anten vi dải nửa bước sóng 15 11 Hình 1.10 Sơ đồ tương đương anten vi dải phần tư bước sóng 15 12 Hình 1.11 Biểu diễn ảnh hưởng độ dày chất số điện môi tới băng thông trở kháng 16 13 Hình 1.12 Sự biến đổi hệ số phẩm chất Q theo số điện môi chất 17 14 Hình 1.13 Vị trí tiếp điện để có phân cực thẳng 18 15 Hình 1.14 Vị trí tiếp điện để có phân cực tròn 18 16 Hình 1.15: Cấp nguồn lệch cạnh 20 17 Hình 1.16 Cấp nguồn lấn sâu vào anten 20 18 Hình 1.17 Cấp nguồn phương pháp ghé khe 21 19 Hình 1.18 Tiếp điện phương pháp ghép gần 22 20 Hình 2.1a Mặt trước anten 24 21 Hình 2.1b Mặt sau anten 24 22 Hình 2.2 Giao diện khởi động chương trình 24 23 Hình 2.3 Chọn chế độ làm việc 25 24 Hình 2.4 Chọn loại anten muốn thiết kế 25 25 Hình 2.5 Chọn kỹ thuật mô phỏng 26 Hình 2.6 Chọn đơn vị dùng thiết kế 26 27 Hình 2.7 Thiết lập dải tần số hoạt động vùng mô phỏng số liệu đầu 27 28 Hình 2.8 Xem lại các thông số thiết lập 27 29 Hình 2.9 Giao diện chương trình 28 30 Hình 2.10 Tính toán cấp nguồn cho anten 28 31 Hình 2.11 Tình toán trở kháng đường vi dải 29 32 Hình 2.12 Lấy tọa độ cho anten vi dải 29 33 Hình 2.13 Parameter list dùng để nhập các thông số tính toán 26 30 34 Hình 2.14 Thiết kế các lớp anten 30 35 Hình 2.15 Shape Intersection 31 36 Hình 2.16 Chọn điểm cấp nguồn cho Anten 31 37 Hình 2.17 Tính Port cấp nguồn cho anten 32 38 Hình 2.18 Tính hệ số để tạo port cấp nguồn 32 39 Hình 2.19 Chọn dải tần hiển thị 33 40 Hình 2.20 Chọn tần số để hiển thị 34 41 Hình 2.21.Bắt đầu chạy mô phỏng 34 42 Hình 2.22 Kết hệ số S11 anten mô phỏng 35 43 Hình 2.23 Đồ thị xạ anten 35 44 45 Hình 3.1 Hình dạng mặt trước mặt sau antenpatch chữ nhật với f=2.4GHz Hình 3.2 Hình dạng 3D thiết kế phần mềm 40 40 46 Hình 3.3 Hệ số S11của anten patch chữ nhật với f=2.4GHz 41 47 Hình 3.4 Đồ thị xạ hiệu suất antencủa anten patch chữ nhật với f=2.4GHz 41 48 Hình 3.5 Hệ số sóng đứng điện ápcủa anten patch chữ nhật với f=2.4GHz 42 49 Hình 4.1 Thành phần xạ anten (đơn vị mm) 45 50 Hình 4.2 Trở kháng đặc trưng đường truyền vi dải 47 51 Hình 4.3 Hình dạng anten vi dải ứng dụng cho Wifi 48 52 Hình 4.4 Hệ số S11 antenứng dụng cho Wifi 49 53 Hình 4.5 Hệ số sóng đứng điện ápcủa anten ứng dụng cho Wif 50 54 Hình 4.6.Đồ thị xạcủa anten ứng dụng cho Wifi 51 LỜI MỞ ĐẦU Ngày thông tin vô tuyến đã, ngày phát triển mạnh mẽ Cùng với phát triển anten- thành phần thiếu hệ thống thông tin vô tuyến nào, ngày phát triển quan tâm nghiên cứu để phù hợp với các thiết bị thông tin vô tuyến Cùng với phát triển có nhiều anten đời đáp ứng các nhu cầu hiện nay, anten có nhiều ưu điểm bật đáp ứng nhu cầu nhỏ gọn, dễ dàng tích hợp các thiết bị đầu cuối anten vi dải Anten vi dải không thích hợp ứng dụng cho các thiết bị di động mà thích hợp các ứng dụng cho hệ thống mạng cục không dây (Wireless Local Area Network, WLAN) hoạt động các dải tần 2.4 Ghz 5.2 Ghz Với yêu cầu thực tế trên, em chọn đề tài “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế anten vi dải cho ứng dụng wifi” Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế mô phỏng anten ứng dụng cho WIFI Ngoài đề tài nghiên cứu các ảnh hưởng chất tới anten vi dải Nội dung đề tài gồm chương: Chương 1: Lý thuyết chung anten anten vi dải Chương 2: Tìm hiểu phần mềm CST STUDIO SUITE 2014 Chương 3: Thiết kế mô phỏng mẫu anten Chương 4: Thiết kế mô phỏng anten vi dải ứng dụng cho WiFi CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ ANTEN VÀ ANTEN VI DẢI Chương tìm hiểu các kiến thức sơ lược khái niệm, các chức mục đích sử dụng các thông số anten anten vi dải Ngoài chương nêu rõ các vấn đề liên quan đến anten vi dải khác các loại anten vi dải các phương pháp cấp nguồn 1.1 SƠ LƯỢC VỀ 1.1.1 Khái niệm ANTEN Anten thiết bị dùng để xạ sóng điện từ không gian hoặc thu sóng điện từ từ bên không gian Các anten thực tế tập hợp các ngồn xạ nguyên tố.anten bô phận quan trọng thiếu hệ thống vô tuyến nào.mottj hệ thống vô tuyến thông thường bao gồm: máy phát, máy thu, anten phát anten thu Do thông tin vô tuyến sử dụng sóng điện từ xạ không gian để truyền lan tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu anten phát thu nối trực tiếp với máy phát máy thu mà phải nối với thông qua đường truyền điện từ gọi fidơ Fidơ đường truyền vi dải, ống dẫn sóng tròn, cáp đồng trục Yêu cầu aten fidơ phải thực hiện việc truyền biến đổi lượng với hiệu suất cao không gây méo tín hiệu Nhiệm vụ anten: chuyển đổi sóng điện từ ràng buộc thành sóng điện từ tự ngược lai xạ sóng điện từ theo các hướng định theo yêu cầu đề 1.1.2 Các tham số anten 1.1.2.1 Hàm tính hướng Khi sử dụng anten để xác định vị trí để đặt vị trí anten để điều chỉnh hướng anten cho ứng dụng cụ thể ta cần biết anten xạ vô hướng hay có hướng, hướng anten xạ cực đại, hướng không anten không xạ hay xạ Muốn ta phải biết tính hướng anten Vậy hàm hướng tính hàm số biểu thị phụ thuộc cường độ trường xạ anten theo các hướng khác không gian với khoảng cách không đổi Hàm hướng tính hàm vector phức, bao gồm các thành phần φ ϴ: f (θ , ϕ ) = fθ (θ , ϕ ) iθ + fϕ (θ , ϕ ) iϕ 1.1.2.2 Đồ thị phương hướng Đồ thị phương hướng cho ta cảm nhận trực thị tính hướng anten, vẽ hàm tính hướng Đồ thị phương hướng mô tả quan hệ cường độ trường xạ hoặc công suất xạ anten các hướng khác với khoảng cách khảo sát cố định ( tính từ anten) Thông thường, đồ thị phương hướng thường biểu diễn dạng không gian ba chiều lại khó thể hiện đầy đủ giấy nên thông thường đồ thị phương hướng mặt cắt đồ thị hướng tính chiều, đồ thị hướng tính hai chiều hệ tọa độ cực hoặc hệ tọa độ vuông góc 1.1.2.3 Quá trình xạ sóng điện từ anten Khi lượng điện từ từ nguồn đưa tới anten, anten tạo điện trường biến thiên khoảng không gian bên Điện trường biến thiên lan truyền với vận tốc ánh sáng Khi đạt tới khoảng cách khá xa nguồn, chúng thoát khỏi ràng buộc với nguồn, các đường sức điện không ràng buộc với các điện tích mà chúng phải tự khép kín không gian, nghĩa hình thành điện trường xoáy Theo quy luật điện trường xoáy biến thiến điện trường xoáy tạo từ trường biến đổi, từ trường biến đổi lại tiếp tục tạo điện trường xoáy, nghĩa hình thành quá trình tuyền sóng điện từ Công suất xạ, điện trở xạ hiệu suất anten Công suất xạ bao gồm công suất tổn hao P th công suất xạ 1.1.2.4 Pbx : PA= Pbx+ Pth (1.1) Anten coi thiết bị chuyển đổi lượng, thông số quan trọng đặc trưng hiệu suất làm việc Hiệu suất anten, ηA , tỷ số cong suất xạ, Pbx công suất máy phát đưa vào anten, (PA ) ηA = PΣ P0 (1.2) Hiệu suất anten đặc trưng cho mức độ tổn hao công suất anten 1.1.2.5 Hệ số hướng tính hệ số tăng ích anten Anten lý tưởng anten có hiệu suất làm việc 100% lượng xạ sóng điện từ đồng tất các hướng.Anten lý tưởng xem nguồn xạ vô hướng hoặc chấn tử nửa bước sóng - Hệ số hướng tính: Là tỷ số mật độ công suất xạ anten hướng khoảng cách cho so với mật độ công suất xạ anten chuẩn hướng khoảng cách trên, với điều kiện công suất xạ hai anten giống D ( θ1 , ϕ1 ) = Trong đó: S (θ1 , ϕ1 ) S (θ1 , ϕ1 ) S0 (1.3) mật độ công suất xạ anten hướng (θ1 , ϕ1 ) khoảng cách R S0 mật độ công suất hướng khoảng cách với giả thiết anten xạ đồng theo các hướng Anten chuẩn nguồn xạ vô hướng giả định hoặc môt nguồn nguyên tố biết -Hệ số tăng ích: Là tỷ số mật độ công suất xạ anten thực hướng khảo sát mật độ công suất anten chuẩn hướng khoảng cách với điều kiện công suất đặt vào hai anten nhau, anten chuẩn có hiệu suất 10 G1 =  I1 1.16835 = 120π 120π = 9.8648*10^-4 (siemens) G12 điện dẫn gép tương hỗ hai khe   k0 W  cos θ ÷ π  sin    J (k Lt sin θ ) sin θ dθ =   G12 = 0 ∫ 120π  cos θ    = 5.8832*10^-4 (siemens) Rin = 1 = = 317.497 ( Ω ) 2(G1 + G12 ) ( 9.8648*10 ^ −4 + 5.8832*10 ^ −4 ) y0 = Lt cos −1 π  50 29.779 50 = cos −1 = 11.021( mm ) Rin π 317.497  Xác định chiều rộng đường truyền vi dải: Để xác định chiều rộng đường vi dải, áp dụng công thức: 120π Zc = W W  ε reff  + 1.393 + 0.667 ln  + 1.444 ÷  h   h Vì theo thiết kế, đường vi dải có trở kháng 50 (Ohm) nên Z c = 50 (Ohm) Từ ta rút chiều rộng đường vi dải W0: 120π W W  ε reff  + 1.393 + 0.667 ln  + 1.444 ÷  h   h  = 50 (Ohm)=>W0 = 2.439 (mm) Độ định hướng anten D2 = D0DAF Trong đó: D0 độ định hướng khe đơn, DAF độ định hướng hệ số AF Ta có: 46  2π W  D0 =  ÷ = 3.18772 = 5.034 ( dB )  λ0  I1 DAF =  2 = = 1.2528 = 0.9788 ( dB ) + g12 + G12 G1 D2 = D0DAF = 3.9935 = 6.0128 (dB) 3.1.2 Mô anten vi dải patch chữ nhật Sau tính toán hiệu chỉnh thu anten vi dải có hình dạng mặt hình (3.1) Hình 3.1 Hình dạng mặt trước mặt sau antenpatch chữ nhật với f=2.4GHz 47 Hình 3.2 Hình dạng 3D thiết kế phần mềm • Kết mô phỏng Hình 3.3 Hệ số S11của anten patch chữ nhật với f=2.4GHz Tần số cộng hưởng 2.4 GHz Hệ số S11được tính tỉ số công suất phản xạ công suất tới P  RL = −10 log10  px  = −20 log10 Γ L  Pt  ΓL Trong đó: Với ΓL = (3.1) hệ số phản xạ, tính theo công thức − L + L V V Trong đó: Thành phần VL− thành phần sóng phả xạ trở nguồn điểm tiếp điện đường vi dải với anten 48 Thành phần VL+ thành phần sóng tới từ nguồn tới anten điểm tiếp điện đường vi dải anten Từ hình (3.3) cho biết tần số cộng hưởng anten 2.4 Ghz, băng thông anten BW = (2.4393-2.36)*1000 = 79.3 (Mhz) Tại tần số 2.4 Ghz hệ số tổn hao phản hồi đạt -43.86 dB Hình 3.4 Đồ thị xạ hiệu suất antencủa anten patch chữ nhật với f=2.4GHz Theo hình (3.4) ta dễ dàng thấy anten xạ theo hướng Theta, độ lợi (Gain) theo hướng cực đại đạt 3.97 dB Hiệu suất hiệu dụng (tot.effic) anten ten đạt -1.835 dB -Hệ số sóng đứng điện áp anten Hình 3.5 Hệ số sóng đứng điện ápcủa anten patch chữ nhật với f=2.4GHz Vz Tỉ số sóng đứng điện áp tỉ số 49 max Vz VSWR = V ( z ) max V ( z ) = 1+ ΓL − Γ L ≤ VSWR ≤ ∞ (3.2) Tỉ số sóng đứng điện áp cho các anten thương mại nhỏ chấp nhận Ta thấy phối hợp trở kháng từ tần số 2.3569 Ghz tới 2.443 Ghz chấp nhận Tại tần số 2.4 GHz, hệ số sóng đứng điện áp thấp đạt 1.0132 cho ta thấy phối hợp trở kháng tốt tần số Kết luận chương Trong chương dùng các công thức lý thuyết để thiết kế hiệu chỉnh thành công anten vi dải có hình dạng (hình chữ nhật) CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ANTEN VI DẢI ỨNG DỤNG CHO WIFI WIFI viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống điện thoại di động, truyền hình radio Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).Việc tạo nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau, sử dụng hệ thống số nhằm phân loại chúng.4 chuẩn thông dụng WiFi hiện 802.11a/b/g/n Đặc trưng kỹ thuật các chuẩn WiFi thông dụng (bảng 4.1) Các chuẩn 802.11a 802.11b 50 802.11g 802.11n Năm phê chuẩn Tháng 7/1999 Tháng 7/1999 Tháng 6/2003 Tháng 6/2007 Tốc độ tối đa 54Mbps 11Mbps 54Mbps 300Mbps Khoảng cách tối đa 100m 100m 100m 150m Kỹ thuật điều chế OFDM DSSS hay CCK Dsss hay CCK hay OFDM DSSS hay CCK hay OFDM Dải tần số trung tâm 5Ghz 2.4Ghz 2.4Ghz 2.4Ghz 5Ghz Độ rộng băng thông 20mhz 20Mhz 20Mhz 20Mhz hay 40Mhz Chuỗi liệu 1 1, 2, hay Nguồn can nhiễu Ít bị can nhiễu Bluetooth, lò vi sóng, thiết bị giám sát trẻ con… Bluetooth, lò vi Ít bị can nhiễu sóng, thiết bị giám sát trẻ con… Bảng 4.1 Các đặc trưng kỹ thuật các chuẩn WiFi thông dụng Hiện WiFi ứng dụng rộng rãi sống, dễ dàng thấy các thiết bị thu phát WIFI thư viện, trường học, nhà ga, bến xe, hay gia đình hoặc các thiết bị cầm tay điện thoại hỗ trợ nhiều Đối với các ứng dụng thông tin vô tuyến đặc biệt với các thiết bị cầm tay anten có hình dạng khó đáp ứng kích thước tính định hướng Anten dùng các thiết bị cầm tay thường nhỏ gọn đáp ứng các yêu cầu xạ.Để đáp ứng nhu cầu thực tế ấy, chương em thiết kế mô phỏng anten vi dải ứng dụng cho WIFI Trong đề tài này, anten thiết kế ứng dụng cho WIFI sử dụng cho các thiết bị di động máy tính bảng, máy tính xách tay, USB WIFI… 51 4.1.Thiết kế anten vi dải ứng dụng cho WIFI Anten có kích thước khá lớn khó tích hợp các thiết bị thu phát WIFI di động Để giảm nhỏ kích thước anten thực hiện các phương pháp đơn giản sau: Thay đổi chất anten (feed) Với chất có số điện môi nhỏ • hơn, kích thước anten nhỏ λ/4 λ/2 Uốn theo các hình khác độ dài đường uốn hoặc Chỉnh sửa anten hình chữ nhật thành ột hình dạng khác, giữ • • • nguyên đường tiếp điện Áp dụng dipole đề làm dipole mạch dải, uốn đường mạch dải để kích thước không dài dipole làm tăng kích thước anten Trong nội dung đồ án này, em chọn phương pháp uốn theo các hình khác độ dài đường uốn λ/4 hoặc Các thông số đầu vào anten vi dải 52 λ/2 Hình dạng patch Hình chữ nhật Tần số cộng hưởng 2.4Ghz Băng thông tối thiểu 40 Mhz Hằng số điện môi 4.3 (FR-4) Chiều dày lớp điện môi 1.6 mm Cách thức cấp nguồn Đường truyền vi dải Phân cực Thẳng Bảng 4.2 Thông số đầu vào cho anten vi dải 4.1.1 Thiết kế thành phần xạ Thành phần xạ uốn hình díc giắc với chiều dài λ/4 Thành phần xạ thiết kế chất FR-4,Chất thường sửa dụng làm PCB cho các thiết bị điện tử, phù hợp với các ứng dụng thực tế Hình 4.1 Thành phần xạ anten (đơn vị mm) Phương pháp các công thức cụ thể, đưa công thức chung cho chiều dài λ/4 hoặc λ/2 Để có thành phần xạ hình 4.1 em có tham khảo số hình dạng antan các thiết bị WIFI thực tế, cộng với việc thết kế lại Sau nhiều lần chỉnh sửa tối ưu thành phần xạ hình 4.1 53 4.1.2 Thiết kế đường truyền vi dải Trong phần lý thuyết anten vi dải có nhiều phương pháp cấp nguồn cho anten, đồ án em chon phương pháp cấp nguồn đường truyền vi dải, với phương pháp dễ dàng tích hợp dễ để thực hiện sản phẩm thực tế Có hai phương pháp để tính toán các thông số cho đường truyền vi dải, phương pháp thứ dùng các công thức lý thuyết để tính toán, với phương pháp tính toán dựa các lý thuyết nên thực tế cần chỉnh sửa định để tối ưu các thông số Phương pháp thứ hai dùng phần mềm mô phỏng CST STUDIO SUITE 2014, với phương pháp này, phần mềm tính toán các tổn hao tối ưu hóa các tham số.Nhược điểm phương pháp cần phải thử các giá trị đường truyền để đưa giá trị thích hợp Để thuận tiện quá trình thiết kết, trước tiên cần tính toán lý thuyết các tham số đường truyền để lấy khoảng giá trị cho vào phần mềm CST STUDIO SUITE 2014 để tối ưu hóa giá trị Các thông số đầu vào: Trở kháng đặc trưng (Z0) 50 (Ohm) Hằng số điện môi 4.3 (FR-4) Chiều dày lớp điện môi 1.6 (mm) Chiều dày lớp dẫn điện 0.035 (mm) Bảng 4.3 Thông số đầu vào cho đường vi dải  Xác định độ rộng đường truyền vi dải Trở kháng đường truyền vi dải tính theo công thức:  60  8h W0  ln  +   W 4h  ε   reff  Zc =  120π   ε  W0 + 1.393 + 0.667 ln  W0 + 1.444   W0  h ÷ ≤1  reff  h   h 54 (4.1) W0 >1 h Trong đó: W0 độ rộng đường truyền vi dải ε reff số điện môi hiệu dụng h: chiều cao lớp điện môi Hằng số điện môi hiệu dụng: − ε reff − ε +1 ε r −1  h  4.3 + 4.3 −  1.6  = r + + 12 = + + 12  ÷  ÷ = 3.997 2  W 2  38.393  Trở kháng đướng vi dải kế có giá trị trởi kháng đặc trưng Z = 50 (Ohm) 120π W W  ε reff  + 1.393 + 0.667 ln  + 1.444 ÷  h   h = 50 (Ohm) 120π W W  3.997  + 1.393 + 0.667 ln  + 1.444 ÷  1.6   1.6    = 50 W0 = 2.6 (mm) Xác định đường truyền vi dải phần mềm mô CST STUDIO SUITE 2014 Sử dụng phần mềm để tính toán đường truyền vi dải trình bày mục 2.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm CST STUDIO SUTE 2014 55 Hình 4.2 Trở kháng đặc trưng đường truyền vi dải Dùng phần mềm để tính toán trở kháng đường truyền vi dải có sai khác so với công thức lý thuyết Ở công thức lý thuyết trở kháng đạt xấp xỉ 50 (Ohm) chiều rộng đường vi dải đạt 2.6 (mm), dùng phân mềm để tính toán trở kháng đạt 50 (Ohm) độ rộng đường truyền vi dải (mm) Có sai khác công thức tính toán lý thuyết áp dụng cho trường hợp suy hao tổn thất, phần mềm tính đến các yếu tố suy hao đường truyền (a) (b) (c) 56 Hình 4.3 Hình dạng anten vi dải ứng dụng cho Wifi (a) Mặt trước anten vi dải (b) Mặt sau anten vi dải (c) Hình ảnh 3D anten phần mềm mô phỏng Anten có kích thước 12 x 33.7 (mm), kích thước đủ nhỏ để dễ dàng tích hợp vào các thiết bị cầm tay sử dụng WIFI Hình 4.4 Hệ số S11 antenứng dụng cho Wifi Tần số (Ghz) S11 (dB) 2.2 -6.145 2.24 -7.889 2.28 -10.257 2.32 -13.715 2.36 -19.748 2.4 -46.692 2.44 -19.878 2.48 -14.095 2.52 -10.862 2.56 -8.7135 2.6 -7.1817 Bảng 4.4 Hệ số S11 theo tần số 4.2 Kết mô Anten có băng thông 259 Mhz (từ 2.276 Ghz đến 2.535 Ghz), tần số cộng hưởng trung tâm 2.4 Ghz, hệ số tổn hao phản hồi tần số 2.4 Ghz đạt -46.82 dB Băng thông tần số cộng hưởng hoàn toàn phù hợp ứng dụng cho WIFI 57 Hình 4.5 Hệ số sóng đứng điện ápcủa anten ứng dụng cho Wifi Tần số (Ghz) VSWR 2.2 2.944 2.24 2.351 2.28 1.886 2.32 1.519 2.36 1.229 2.4 1.009 2.44 1.226 2.48 1.492 2.52 1.802 2.56 2.158 2.6 2.555 Bảng 4.5 Hệ số VSWR theo tần số Hình 4.5 bảng 4.5 thể hiện hệ số sóng đứng theo điện áp, với các anten thương mại, hệ số sóng đứng điện áp nhỏ chấp nhập Tại tần số 2.4 Ghz hệ số sóng đứng điện áp đạt 1.009, gần với cho thấy phối hợp trở kháng tần số tốt Vì trở kháng anten hàm tần số nên tần số xa tần số trung tâm phối hợp trở kháng anten không tốt 58 Hình 4.6.Đồ thị xạcủa anten ứng dụng cho Wifi Anten ứng dụng cho WIFI yêu cầu xạ đẳng hướng theo mặt phẳng ngang để thu sóng hướng xạ hướng tính mặt phẳng đứng nhằm tối ưu hóa xạ Hình 4.6 thể hiện xạ anten, anten thiết kế có xạ đẳng hướng theo mặt phẳng ngang đẳng hướng theo mặt phẳng đứng Hiệu suất anten đạt -0.1371 dB tương đương 96.98%, hiệu suất anten cao Anten có Gain đạt 1.91 dB, không quá cao so với yêu cầu, các thiết bị di động cần phải tối ưu mặt lượng, nên anten có Gain cao các thiết bị di động máy tính, máy tính bảng, điện thoại tiêu tốn nhanh lượng Kết luận chương Trong chương này, thiết kế hiệu chỉnh thành công anten vi dải ứng dụng cho WIFI Anten có kích thước nhỏ, dễ để tích hợp vào các thiết bị dùng WIFI cầm tay Anten thiết kế thỏa mãn các yêu cầu băng thông xạ hiệu suất 59 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Trong thời gian làm đồ án nghiên cứu đề tài, em tập trung nghiên cứu lý thuyết anten nghiên cứu sâu anten vi dải Tuy thời gian tìm hiểu không nhiều đề tài đạt số kết định có hướng phát triển để đề tài hoàn thiện 60