Nghiên cứu và phát triển anten MIMO cho các thiết bị đầu cuối di động thế hệ mới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN KHẮC KIỂM NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ANTEN MIMO CHO CÁC THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN KHẮC KIỂM NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ANTEN MIMO CHO CÁC THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 62520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐÀO NGỌC CHIẾN TS NGUYỄN VŨ THẮNG Hà Nội – 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận án thành nghiên cứu thân suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác trung thực Tác giả luận án Nguyễn Khắc Kiểm ii LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Đào Ngọc Chiến TS Nguyễn Vũ Thắng, đặc biệt PGS.TS Đào Ngọc Chiến, người hướng dẫn trực tiếp mặt khoa học đồng thời hỗ trợ nhiều mặt để hoàn thành luận án Qua đây, xin cảm ơn Viện Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu Cảm ơn Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Việt Nam (NAFOSTED) tài trợ kinh phí tham dự hội thảo khoa học quốc tế nước Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn Giáo sư Hiroshi Shirai, Khoa Điện - Điện tử - Truyền thông, Đại học Chuo, Nhật Bản hỗ trợ trình đo đạc mô hình chế tạo thực nghiệm Cuối cùng, dành lời yêu thương đến thành viên gia đình Sự động viên, giúp đỡ họ động lực mạnh mẽ giúp vượt qua khó khăn để hoàn thành luận án iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .xvi MỞ ĐẦU xvii Kỹ thuật MIMO hệ thống đa anten xvii Những vấn đề tồn xix Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu xxi Ý nghĩa khoa học đóng góp luận án xxii Cấu trúc nội dung luận án xxii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ANTEN MIMO 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Khái niệm kênh truyền MIMO 1.2.1 Kênh truyền không dây 1.2.2 Truyền thông không dây qua kênh truyền MIMO 1.2.3 Ưu điểm kênh truyền MIMO 1.3 Hệ thống đa anten ảnh hưởng tương hỗ 1.3.1 Giới thiệu hệ thống đa anten 1.3.2 Kỹ thuật phân tập anten 1.3.3 Ảnh hưởng tương hỗ phần tử hệ thống đa anten 1.4 Các tham số anten MIMO 13 1.4.1 Hệ số tương quan tín hiệu 13 1.4.2 Độ tăng ích hiệu trung bình (MEG) 14 1.4.3 Dung lượng hệ thống 14 1.5 Các kỹ thuật cải thiện cách ly cho anten MIMO 15 1.5.1 Hướng đặt anten 15 1.5.2 Mạng cách ly 16 1.5.3 Phần tử ký sinh 19 1.5.4 Cấu trúc mặt phẳng đế không hoàn hảo 23 iv 1.5.5 Đường trung tính 24 1.6 Tổng kết chương 26 CHƯƠNG GIẢI PHÁP SỬ DỤNG PHẦN TỬ KÝ SINH TRONG THIẾT KẾ ANTEN MIMO BĂNG THÔNG SIÊU RỘNG 27 2.1 Giới thiệu chương 27 2.2 Nguyên lý hoạt động số cấu trúc phần tử ký sinh 28 2.2.1 Phần tử ký sinh có cấu trúc cộng hưởng MMR 28 2.2.2 Phần tử ký sinh có cấu trúc hai dây chêm ngắn mạch 30 2.3 Anten MIMO-UWB 4×4 loại bỏ băng tần WLAN 32 2.3.1 Thiết kế anten MIMO-UWB 4×4 35 2.3.2 Kết nhận xét 38 2.3.3 Đặc tính MIMO anten 46 2.3.4 Kết luận 47 2.4 Anten MIMO-EWB 2×2 loại bỏ băng tần WLAN 48 2.4.1 Thiết kế anten MIMO-EWB 2×2 loại bỏ băng tần WLAN 49 2.4.2 Kết nhận xét 53 2.4.3 Đặc tính MIMO anten 61 2.4.4 Kết luận 62 2.5 Tổng kết chương 63 CHƯƠNG GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CẤU TRÚC MẶT PHẲNG ĐẾ KHÔNG HOÀN HẢO TRONG THIẾT KẾ ANTEN MIMO NHỎ GỌN 64 3.1 Giới thiệu chương 64 3.2 Nguyên lý hoạt động cấu trúc mặt phẳng đế không hoàn hảo 65 3.3 Anten MIMO siêu vật liệu có hệ số cách ly cao ứng dụng cho hệ thống thông tin WLAN 69 3.3.1 Nguyên lý hoạt động anten cấu trúc siêu vật liệu 71 3.3.2 Thiết kế anten MIMO siêu vật liệu 74 3.3.3 Kết thảo luận 77 3.3.4 Đặc tính MIMO anten 81 v 3.3.5 Kết luận 82 3.4 Anten MIMO-PIFA hai băng tần ứng dụng cho hệ thống thông tin 4G-LTE WiMAX 82 3.4.1 Thiết kế anten MIMO PIFA hai băng tần 84 3.4.2 Kết thảo luận 86 3.4.3 Đặc tính MIMO anten 92 3.4.4 Kết luận 92 3.5 Tổng kết chương 92 CHƯƠNG GIẢI PHÁP SỬ DỤNG MẠNG CÁCH LY ĐƯỜNG TRUYỀN VI DẢI TRONG THIẾT KẾ ANTEN MIMO HAI BĂNG TẦN 95 4.1 Giới thiệu chương 95 4.2 Phương pháp luận thiết kế 96 4.2.1 Mô hình anten 96 4.2.2 Bộ biến đổi dẫn nạp hai băng tần 98 4.2.3 Mạng cách ly sử dụng đường truyền vi dải 98 4.3 Anten MIMO hai băng tần sử dụng TLDN 99 4.3.1 Thiết kế anten MIMO hai băng tần 101 4.3.2 Kết thảo luận 108 4.3.3 Kết luận .113 4.4 Tổng kết chương 115 KẾT LUẬN 116 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Nhiễu Gauss trắng cộng AWGN Additive White Gaussian Noise CRLH Composite Right-Left Handed CPW Co-planar Waveguide Ống dẫn sóng đồng phẳng DGS Defected Ground Stucture Mặt đế không hoàn hảo DMN Dual-band Matching Network Mạng phối hợp trở kháng hai băng tần EBG Electromagnetic Band Gap Dải chắn điện từ ECC Envelop Correlation Coefficient Hệ số tương quan đường bao EMF Electromagnetic Field Trường điện từ EWB Extremely Wide-Band Băng thông rộng FCC Federal Communications Commission Cấu trúc siêu vật liệu điện từ dạng phức hợp Ủy ban truyền thông Liên bang GA Genetic Algorithm Thuật toán di truyền GND Ground Mặt phẳng đế LH Left-handed material LTE Long-Term Evolution Hệ thống thông tin dài hạn MEG Medium Efficiency Gain Hệ số tăng ích hiệu dụng trung bình MIMO Multi Input Multi Output Đa đầu vào đa đầu MoM Method of Moment Phương pháp mô-men MMA Multimode antenna Anten đa mốt MMR Microstrip Multimode Resonator Vật liệu tuân theo quy tắc bàn tay trái (Siêu vật liệu) Bộ cộng hưởng đa-mode dạng vi dải MPA Multiport antenna Anten đa cổng MPOA Multipolarized antenna Anten đa phân cực vii MTM Metamaterial Siêu vật liệu PDA Personal Digital Assistant Thiết bị truy nhập cá nhân PIFA Planar Inverted-F Antenna Anten chữ F-ngược phẳng PSO Particle Swarm Optimization Tối ưu bầy đàn RH Right-handed material RE Radiating Element Phần tử xạ RX Receiver Máy thu SISO Single Input Single Output Hệ thống đầu vào đầu Slotted Meander- Cấu trúc cộng hưởng dạng khe gấp Line Resonator khúc SNR Signal-Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm TE Transverse Electric Điện trường ngang TLDN Transmission Line Decouping Mạng cách ly đường truyền SMLR Vật liệu tuân theo quy tắc bàn tay phải (Vật liệu thông thường) Network TL-MTM Transmission LineMetamaterial Đường truyền siêu vật liệu TM Transverse Magnetic Từ trường ngang TX Transmiter Máy phát UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống viễn thông di dộng toàn cầu UWB Ultra Wide-Band Băng thông siêu rộng VSWR Voltage Standing Wave Ratio Tỷ số sóng đứng Worldwide Interoperability for Khả tương tác mạng diện rộng Microwave Access sóng siêu cao tần Wireless Local Area Network Mạng cục không dây WiMAX WLAN WPAN Wireless Personal Area Network Mạng vô tuyến cá nhân viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tổn hao lượng kênh truyền không dây Hình 1.2 Mô hình hệ thống (a) SISO (b) MIMO Hình 1.3 Mô hình đa anten (a) sử dụng chung phần tử xạ (b) sử dụng phần tử xạ độc lập Hình 1.4 Hệ anten MIMO hai anten đơn Hình 1.5 (a) Mạng hai cổng (b) mạch tương đương hình T Hình 1.6 Quan hệ trở kháng tương hỗ theo khoảng cách chuẩn hóa trường hợp h=0 , d>0 Hình 1.7 Quan hệ trở kháng tương hỗ theo khoảng cách chuẩn hóa trường hợp d=0, s=h-l>0 Hình 1.8 Các nguồn gây tương hỗ thành phần hệ đa anten mạch dải 10 Hình 1.9 Sắp xếp anten mạch dải chữ nhật (a) mặt phẳng E (b) mặt phẳng H 11 Hình 1.10 Quan hệ tương hỗ phần tử anten theo khoảng cách [8] 11 Hình 1.11 Quan hệ điện dẫn tương hỗ chuẩn hóa với khoảng cách hai anten mạch dải chữ nhật (W=1.186 cm, L=0.906 cm, ɛr=2.2, λ0= 3cm) 12 Hình 1.12 (a) Mô hình anten (b) kết đo tham số tán xạ (l 1=24; l2=18,2; g=0.5; fg=2.85; h=1,1; đơn vị mm) [72] 16 Hình 1.13 Mạng cách ly sử dụng phần tử điện kháng [15] 16 Hình 1.14 Anten MIMO hai phần tử đơn cực với mạng cách ly (L=45; W= 22; S= 8,5; L a= 22,5; đơn vị mm) [15] 18 Hình 1.15 Kết mô thực nghiệm tổn hao ngược cách ly anten MIMO mạng cách ly [15] 19 Hình 1.16 Kết mô thực nghiệm tổn hao ngược cách ly anten MIMO có mạng cách ly [15] 19 Hình 1.17 Tương hỗ hai anten lưỡng cực đặt gần tương hỗ hai anten lưỡng cực có thêm phần tử ký sinh [64] 20 Hình 1.18 Mô hình anten MIMO hai khe xạ với phần tử đơn cực ký sinh [107] 21 Hình 1.19 Phân bố dòng điện anten MIMO có phần tử đơn cực ký sinh [107] 21 Hình 1.20 Kết mô tham số tán xạ có phần tử đơn cực ký sinh [107] 21 111 Hình 4.16 – 4.17 biểu diễn kết mô đồ thị phương hướng xạ mặt phẳng xoy xoz tần số 2,45 GHz 5,25 GHz (với anten thứ nhất) tần số 1,8 GHz 3,5 GHz (với anten thứ 2) anten tiếp điện cổng cổng Sự khác biệt đồ thị phương hướng xạ tiếp điện cổng tần số thể phân tập đồ thị xạ anten MIMO Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng (a) (b) Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng (c) (d) Hình 4.16 Kết mô đồ thị phương hướng xạ tần số 2,45 GHz mặt phẳng (a) xoy (b) xoz tần số 5,25 GHz GHz mặt phẳng (c) xoy (d) xoz anten MIMO hai băng tần WLAN 2,45 GHz/5,25 GHz tiếp điện cổng cổng Hình 4.18 biểu diễn kết mô độ tăng ích đỉnh anten MIMO Kết mô cho thấy độ tăng ích đỉnh anten đạt giá trị 4,2 - 4,7 dBi vùng băng tần thấp 5,1 - 5,5 dBi vùng băng tần cao Trong với anten 2, độ tăng ích đỉnh anten đạt giá trị khoảng 3,7 dBi vùng băng tần thấp 1,3 - 2,8 dBi vùng băng tần cao Các giá trị độ tăng ích đỉnh đáp ứng yêu cầu anten sử dụng hệ thống thông tin vô tuyến 112 Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng (a) (b) Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng Cổng (c) (d) Hệ số tăng ích đỉnh (dBi) Hệ số tăng ích đỉnh (dBi) Hình 4.17 Kết mô đồ thị phương hướng xạ tần số 1,8 GHz mặt phẳng (a) xoy (b) xoz tần số 3,5 GHz GHz mặt phẳng (c) xoy (d) xoz anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz WiMAX 3,5 GHz tiếp điện cổng cổng Tần số (GHz) Tần số (GHz) (a) (b) Hình 4.18 Độ tăng ích đỉnh (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/ 5,25 GHz (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz WiMAX 3,5 GHz Hình 4.19 biểu diễn kết mô hiệu suất xạ hai anten MIMO Kết mô cho thấy hiệu suất anten đạt giá trị khoảng 85% 64% tương ứng tần số 113 trung tâm băng tần thấp (2,45 GHz) băng tần cao (5,25 GHz) Trong với anten 2, giá trị đạt khoảng 88% 64% tương ứng tần số trung tâm băng tần thấp (1,8 GHz) băng tần cao (3,5 GHz) Hiệu suất đạt giá trị cao đặc biệt Hiệu suất xạ Hiệu suất xạ vùng tần số cao ta sử dụng đế điện môi có suy hao thấp (Roger, Duroid, …) Tần số (GHz) Tần số (GHz) (a) (b) Hình 4.19 Hiệu suất xạ (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/ 5,25 GHz (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz WiMAX 3,5 GHz Đặc tính MIMO anten MIMO xác định qua hệ số tương quan đường bao ECC tính từ tham số tán xạ theo công thức (1.15) Kết tính hệ số ECC anten MIMO biểu diễn hình 4.20 Cả hai anten MIMO đạt hệ số tương quan thấp, nhỏ 0,04 hai băng tần hoạt động anten Điều cho thấy, anten MIMO thiết kế có khả ứng dụng tốt thiết bị hệ thống thông tin vô tuyến hệ dựa công nghệ MIMO Tần số (GHz) Hình 4.20 Hệ số tương quan đường bao hai anten MIMO 4.3.3 Kết luận Trong phần này, kỹ thuật mạng cách ly sử dụng đường truyền vi dải TLDN để tăng hệ số cách ly cổng anten MIMO hai băng tần đề xuất Đồng thời, phần 114 trình bày việc thiết kế hai anten MIMO hai băng tần sử dụng TLDN cho hệ thống WLAN 2,4 GHz 5,25 GHz cho hệ thống LTE 1,8 GHz WiMAX 3,5 GHz Hai anten MIMO thiết kế cho kết hệ số cách ly lớn 15 dB, hệ số tương quan đường bao ECC nhỏ 0,04 hai băng tần từ 2,4 GHz đến 2,5 GHz từ 5,15 GHz đến 5,35 GHz anten MIMO hai băng tần cho hệ thống WLAN từ 1,71 GHz đến 1,88 GHz, từ 3,4 GHz đến 3,6 GHz anten MIMO hai băng tần cho hệ thống LTE/WiMAX Kết mô thực nghiệm cho thấy mạng cách ly có kích thước nhỏ gọn, đơn giản chế tạo chi phí thấp Do đó, mạng cách ly TLDN hứa hẹn sử dụng thiết kế anten MIMO đa băng tần hệ thống thông tin hệ Bảng 4.5 biểu diễn tóm tắt tham số anten MIMO không sử dụng kỹ thuật tăng cường cách ly, anten MIMO thiết kế số anten tham khảo Bảng 4.5 So sánh tham số anten MIMO hai băng tần Anten (*) (**) (***) (****) [56] [104] 80 x 55 100 x 55 80 x 55 100 x 55 80,5 x 40 80 x 55 2120 - 2900 MHz 1590 - 2180 MHz 2360 - 2610 MHz 1708 - 1900 MHz 4970 - 5630 MHz 3325 - 3960 MHz 5095 - 5415 MHz 3385 - 3605 MHz WLAN 2, 45 GHz / 5, 25 GHz WLAN 2, 45 GHz / 5, 25 GHz ≥ dB vùng băng tần thấp ≥ 6,5 dB vùng băng tần thấp ≥ 20 dB hai băng tần ≥ 15 dB hai băng tần ≥ 20 dB hai băng tần > 15 dB hai băng tần 4,2 - 4,7 dBi vùng băng tần thấp ~ 3,7 dBi vùng băng tần thấp 2,5 dBi tần số 2,45 GHz Tham số Kích thước đế (mm2) Băng tần Hệ số cách ly (dB) Tăng ích đỉnh (dBi) Ghi ≥ 10 dB vùng băng tần cao - ≥ 8,5 dB vùng băng tần cao - 5,1 - 5,5 dBi vùng băng tần cao 1,3 - 2,8 dBi vùng băng tần cao - 0,8 dBi tần số 5,25 GHz Mạng cách ly kích thước lớn có tổn hao Yêu cầu đường vi dải cộng hưởng mảnh nên khó chế tạo Trong đó: (*): Anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz / 5,25 GHz chưa có mạng cách ly (**): Anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz / WiMAX 3,5 GHz chưa có mạng cách ly 115 (***): Anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz / 5,25 GHz sử dụng mạng cách ly TLDN (****): Anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz / WiMAX 3,5 GHz sử dụng mạng cách ly TLDN 4.4 Tổng kết chương Trong chương này, giải pháp sử dụng mạng cách ly đường truyền vi dải TLDN nhằm cải thiện hệ số cách ly cho anten MIMO hai băng tần đề xuất phân tích Dựa nguyên lý hoạt động đường truyền cao tần, mạng cách ly thiết kế công nghệ mạch dải bao gồm đường truyền trở kháng lớn với dây chêm hở mạch nối Khi đưa cấu trúc mạng cách ly TLDN vào anten MIMO 2x2, nhờ đặc tính cấu trúc mà trở kháng tương hỗ hai anten thành phần anten MIMO bị triệt tiêu trở kháng truyền dẫn mạng cách ly hai băng tần hoạt động anten cách đồng thời Nội dung chương tóm tắt sau: (1) Đề xuất phân tích mạng cách ly TLDN dùng cho việc tăng cách ly cổng anten MIMO hai băng tần Mạng cách ly có cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo chi phí thấp bao gồm đường truyền trở kháng lớn với dây chêm hở mạch nối Mạng cách ly tạo điện nạp truyền dẫn có độ lớn ngược dấu với điện nạp tương hỗ anten thành phần, đồng thời hai dải tần số hoạt động anten MIMO hai băng tần Nhờ có mạng cách ly TLDN, cổng anten MIMO hai băng tần có hệ số cách ly cao để thỏa mãn yêu cầu hoạt động anten MIMO (2) Thiết kế thành công hai mẫu anten MIMO hai băng tần sử dụng mạng cách ly TLDN đề xuất Anten thứ anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz WLAN 5,25 GHz anten thứ hai anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz WiMAX 3,5 GHz Bằng việc thiết kế tối ưu tham số mạng cách ly TLDN, anten MIMO thiết kế việc có khả hoạt động tốt dải tần yêu cầu, chúng có độ cách ly cổng cao hệ số tương quan đồ thị xạ cổng thấp Vì vậy, anten MIMO hai băng tần tích hợp thiết bị điện thoại di động, máy tính xách tay PDA,… hoạt động hệ thống thông tin vô tuyến hệ 116 KẾT LUẬN Ở Chương 1, luận án trình bày tổng quan đặc điểm hệ thống thông tin MIMO, tập trung phân tích đặc điểm kênh truyền không dây, thông số nguyên nhân gây ảnh hưởng tương hỗ anten MIMO Về bản, ảnh hưởng tương hỗ yếu tố định đến khả hoạt động anten MIMO Với xu hướng tích hợp đa địch vụ vào thiết bị vô tuyến có kích thước nhỏ gọn vấn đề trở nên cấp bách Đồng thời, luận án phân tích chi tiết giải pháp để giảm thiểu tương hỗ, nâng cao cách ly cho anten MIMO Đây sở khoa học để đưa đề xuất thực thiết kế mô hình anten MIMO cho hệ thống thông tin vô tuyến hệ luận án Các nội dung đề xuất luận án giới thiệu trình bày Chương 2, Chương Chương Lần lượt chương, giải pháp phần tử ký sinh, cấu trúc mặt phẳng đế không hoàn hảo (DGS) mạng cách ly đường truyền vi dải sử dụng để giảm tương hỗ tăng cường cách ly phần tử anten, đồng thời trì tăng ích thu gọn đáng kể kích thước anten MIMO thiết kế Các mô hình anten MIMO thiết kế luận án có tính khả thi cao có khả ứng dụng thiết bị thông tin vô tuyến hệ kết phân tích, thiết kế mô sử dụng phần mềm mô chuyên dụng khác HFSS, CST; đặc biệt tham số tán xạ kiểm chứng kết đo thực nghiệm Đóng góp khoa học luận án Luận án có đóng góp khoa học sau: (1) Phát triển thực giải pháp giảm ảnh hưởng tương hỗ sử dụng phần tử ký sinh cấu trúc cộng hưởng đa mode cấu trúc hai dây chêm ngắn mạch thiết kế hai mô hình anten MIMO băng thông siêu rộng Hai mô hình anten MIMO cho hệ thống UWB EWB phân tích, thiết kế, chế tạo đo thực nghiệm Các kết mô thực nghiệm cho thấy, hai mô hình anten thiết kế đáp ứng yêu cầu băng thông hoạt động, đảm bảo hệ số cách ly hệ số tương quan anten MIMO cho hệ thống thông tin vô tuyến hệ (2) Phát triển thực giải pháp giảm ảnh hưởng tương hỗ sử dụng cấu trúc mặt phẳng đế không hoàn hảo dạng hai khe hẹp thiết kế hai mô hình anten MIMO kích thước nhỏ gọn Các phần tử anten đơn thiết kế sử dụng nguyên lý cấu trúc siêu vật liệu điện từ dạng phức hợp (CRLH) dạng PIFA với nhánh cộng hưởng gấp xoắn ốc để thu gọn kích thước phần tử xạ Các kết mô thực nghiệm chứng minh tính 117 khả thi mô hình anten MIMO thiết kế đáp ứng yêu cầu dải tần hoạt động, độ cách ly tính tương quan đồ thị xạ (3) Phát triển thực giải pháp tăng cường cách ly cổng sử dụng mạng cách ly đường truyền vi dải TLDN thiết kế hai mô hình anten MIMO hai băng tần Với nhiệm vụ triệt tiêu dẫn nạp tương hỗ anten thành phần anten MIMO hai băng tần, mạng cách ly TLDN áp dụng để thiết kế hai mô hình anten MIMO cho hệ thống hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz hệ thống hai băng tần LTE 1,8 GHz /WiMAX 3,5 GHz Các kết mô thực nghiệm cho thấy anten MIMO có băng thông hoạt động đáp ứng dải tần thiết kế đảm bảo yêu cầu hệ thống thông tin vô tuyến dựa công nghệ MIMO hệ số cách ly tính tương quan đồ thị xạ Hướng phát triển luận án Các hướng phát triển luận án bao gồm: - Nghiên cứu kỹ thuật cải thiện cách ly ứng dụng thiết kế anten MIMO có cấu hình nhiều phần tử (3x3, 4x4, 5x5…) - Nghiên cứu ứng dụng thuật toán tối ưu (GA, PSO,…) để thiết kế tối ưu mô hình anten MIMO, tăng tốc độ độ xác việc phân tích cấu trúc - Nghiên cứu thiết kế mô hình anten MIMO nhiều hai băng tần sử dụng cho thiết bị di động - Nghiên cứu sử dụng vật liệu Graphene thiết kế anten MIMO 118 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN I CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐĂNG Viet, H.T.; Ha, B.V.; Kiem, N.K.; Chien, D.N.; Zich, R.E (2011), "A compact printed extremely-wideband MIMO antenna with WLAN band rejection," International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), pp.877-880, September 12-16, ITALY Nguyen Khac Kiem, Huynh Nguyen Bao Phuong, Quang Ngoc Hieu, Dao Ngoc Chien (2013), “A Compact Printed 4x4 MIMO-UWB Antenna with WLAN Band Rejection,” IEEE Antennas and Propagation Society, AP-S International Symposium, pp 22452246, July 7-12, Florida, USA Nguyen Khac Kiem, Huynh Nguyen Bao Phuong, and Dao Ngoc Chien (2014), “Design of Compact × UWB-MIMO Antenna with WLAN Band Rejection,” International Journal of Antennas and Propagation, vol 2014, Article ID 539094, 11 pages doi:10.1155/2014/539094 (SCIE journal) Nguyen Khac Kiem, Huynh Nguyen Bao Phuong, and Dao Ngoc Chien (2015), “Design of Dual-band MIMO PIFA Antenna for Mobile Handset,” Journal of Science and Technology, No 107C/2015, pp 64-70 Nguyen Khac Kiem, Huynh Nguyen Bao Phuong, Quang Ngoc Hieu, and Dao Ngoc Chien (2015), “A Novel Metamaterial MIMO Antenna with High Isolation for WLAN Applications,” International Journal of Antennas and Propagation, vol 2015, Article ID 851904, pages, doi:10.1155/2015/851904 (SCIE journal) Nguyen Khac Kiem and Dao Ngoc Chien (2016), “ High Isolation Dual-band MIMO Antenna using Transmission Line Decoupling Network,” Journal of Science and Technology, No 110/2016, pp 55-61 II CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN LUẬN ÁN ĐANG CHỜ KẾT QUẢ PHẢN BIỆN Nguyen Khac Kiem and Dao Ngoc Chien (2016), “A Transmission Line Decoupling Technique for Enhancement of Port Isolation of Dual-band MIMO Antenna System,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation (Under Review) 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] (FCC) (FCC 02-48, 2002), "Revision of part 15 of the commissions rules regarding ultra-wideband transmission systems," First Report and Order ET Docket, pp 98153 [2] Abdelwahab, Abdallah, and Dahab (2013), "Compact Quad-band PIFA Antenna for LTE Handsets with MIMO and Low Mutual Coupling," in Progress In Electromagnetics Research Symposium, Stockholm, Sweden, pp 1173-1177 [3] Ahn, Park, Kim, Kim, Qian, and Itoh (2001), "A design of the low-pass filter using the novel microstrip defected ground struc-ture," IEEE Transaction on Microwaves Theory Techniques, vol 49, pp 86-93 [4] Alsath, Kanagasabai, and Balasubramanian (2013), "Implementation of slotted meander-line resonators for isolation enhancement in microstrip patch antenna arrays," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 12, pp 15-18 [5] Antoniades and Eleftheriades (2008), "A Folded-Monopole Model for Electrically Small NRI-TL Metamaterial Antennas," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 7, pp 425-428 [6] Arazi (2008), "Ultra Wideband Fractal Microstrip Antenna Design," Progress in Electromagnetic Research C, vol 2, pp 7-12 [7] Bahadori and Rahmat-Samii (2007), "A miniaturized elliptic-card UWB antenna with WLAN band rejection for wireless communications," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 55, pp 3326-3332 [8] Balanis (1997), Antenna Theory analysis and design Wiley [9] Bhattacharyya (1990), "Characteristics of space and surface waves in a multilayered structure [microstrip antennas]," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 38, pp 1231-1238 [10] Bhatti, Yi, and Park (2009), "Compact antenna array with port decoupling for LTEstandardized mobile phones," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 8, pp 1430-1433 [11] Biglieri, Calderbank, Constantinides, Goldsmith, Paulraj, and Poor (2007), MIMO wireless communications: Cambridge University Press [12] Breed (2008), "An introduction to defected ground structures in microstrip circuits," High Frequency Electronics, p [13] Caloz and Itoh (2005), Electromagnetic metamaterial: Transmission line theory and microwave applications: John Wiley & Son [14] Clarke (1968), "A statistical theory of mobile-radio reception," Bell system technical journal, vol 47, pp 957-1000 [15] Chen, Wang, and Chung (2008), "A decoupling technique for increasing the port isolation between two strongly coupled antennas," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 56, pp 3650-3658 120 [16] Chiu, Cheng, Murch, and Rowell (2007), "Reduction of Mutual Coupling Between Closely-Packed Antenna Elements," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 55, pp 1732-1738 [17] Chiu and Murch (2008), "Compact four-port antenna suitable for portable MIMO devices," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 7, pp 142-144 [18] Chuang, "Dual-Band Impedance Transformer Using Two-Section Shunt Stubs," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 58, p [19] Chung, Jeon, Ahn, Choi, and Itoh (2004), "High isolation dual-polarized patch antenna using integrated defected ground structure," IEEE Microwave Wireless Component Letters, vol 14 [20] DeFlaviis, Jofre, Romeu, and Grau (2008), Multiple Antenna System for MIMO Communications: Morgan & Claypool Publishers [21] Derneryd (1978), "A theoretical investigation of the rectangular microstrip antenna element," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 26, pp 532-535 [22] Eleftheriades, Grbic, and Antoniades (2004), "Negative-refractive-index transmission-line metamaterials and enabling electromagnetic applications," in IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, pp 1399-1402 [23] Eleftheriades, Iyer, and Kremer (2002), "Planar negative refractive index media using periodically L-C loaded transmission lines," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 50, pp 2702-2712 [24] Feng, Che, and Xue (2012), "Novel dual-band bandpass filter using multi-mode resonator," 4th International High Speed Intelligent Communication Forum (HSIC), vol 2012, p [25] Foschini and Gans (1998), "On limits of wireless communications in a fading environment when using multiple antennas," Wirless Personal Communication, vol 6, pp 311-335 [26] Gao (2007), "Characterisation of Multiple Antennas and Channel for Small Mobile Terminals," Department of Electronic Engineering Queen Mary, University of London, United Kingdom [27] Gao, He, Wei, Xu, Wang, and Zheng (2014), "Compact Printed UWB Diversity Slot Antenna With 5.5-GHz Band-Notched Characteristics," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 13, p [28] Guha, Biswas, and Antar (2005), "Microstrip patch antenna with defected ground structure for cross polarization suppression,," IEEE Antennas Wireless Propagation Letters, vol 4, pp 455-458 [29] Gianvittorio and Rahmat-Samii (2002), "Fractal antennas: A novel antenna miniaturization technique, and applications," IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol 44, pp 20-36 [30] Han and Choi (2010), "Compact multiband MIMO antenna for next generation USB dongle application," in IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), pp 1-4 [31] Han and Choi (2010), "Multiband MIMO antenna with independent resonance frequency adjustability," Microwave and Optical Technology Letter, vol 52, pp 1893–1901 121 [32] Hong and Lancaster (2001), Microstrip Filters for RF/Microwave Applications: Wiley [33] Hu, Hall, and Gardner (2011), "Reconfigurable dipole-chassis antennas for small terminal MIMO applications," Electronics Letters, vol 47, pp 953-955 [34] Jackson, Williams, Bhattacharyya, Smith, Buchheit, and Long (1993), "Microstrip patch designs that not excite surface waves," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 41, pp 1026-1037 [35] Jahromi, Falahati, and Edwards (2011), "Bandwidth and Impedance-Matching Enhancement of Fractal Monopole Antennas Using Compact Grounded Coplanar Waveguide," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 59, pp 24802487 [36] Jakes (1974), Microwave Mobile Communications: Wiley [37] Jianjun, Esselle, and Shun-Shi (2010), "A printed extremely wideband antenna for multi-band wireless systems," in IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (AP-S/URSI), pp 1-4 [38] Jianjun, Esselle, and Shunshi (2010), "An extremely wideband rectangular monopole antenna with a modified microstrip feed," in Proceedings of the Fourth European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), pp 1-5 [39] Karaboikis, Papamichael, Tsachtsiris, Soras, and Makios (2008), "Integrating compact printed antennas onto small diversity/MIMO terminals," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 56, pp 2067-2078 [40] Ketzaki and Yioultsis (2013), "Metamaterial-Based Design of Planar Compact MIMO Monopoles," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 61, pp 2758 - 2766 [41] Krewski, Schroeder, and Solbach (2012), "MIMO LTE antenna design for laptops based on theory of characteristic modes," in The 6th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), pp 1894-1898 [42] Krzysztofik (2009), "Modified Sierpinski fractal monopole for ISM-bands handset applications," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 57, pp 606615 [43] Kulkarni and Sharma (2012), "A multiband antenna with MIMO implementation for USB dongle size wireless devices," Microwave and Optical Technology Letters, vol 54, pp 1990-1994 [44] Kumar and Ray (2002), Broadband Microstrip Antennas: Artech House [45] Lai, Leong, and Itoh (2007), "Infinite Wavelength Resonant Antennas With Monopolar Radiation Pattern Based on Periodic Structures," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 55, p 10 [46] Lee, Chen, and Hsu (2009), "Integrated dual planar inverted-F antenna with enhanced isolation," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 8, pp 963-965 [47] Lee, Hong, and Choi (2010), "Design of an ultra-wideband MIMO antenna for PDA applications," Microwave and Optical Technology Letter, vol 52, pp 2165–2170 122 [48] Lee, Kim, Kim, and Yu (2006), "Wideband Planar Monopole Antennas With Dual Band-Notched Characteristics," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 54, pp 2800-2806 [49] Lee, Kim, Ryu, and Woo (2012), "A Compact Ultrawideband MIMO Antenna With WLAN Band-Rejected Operation for Mobile Devices," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 11, p [50] Lee and Lee (2007), "Zeroth Order Resonance Loop Antenna," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 55, pp 994-997 [51] Lee, Leong, and Itoh (2006), "Composite right/left-handed transmission line based compact resonant antennas for RF module integration," IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol AP-54, p [52] Li, Chu, and Huang (2012), "A Compact Wideband MIMO Antenna With Two Novel Bent Slits," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 60, pp 482-489 [53] Li, Xiong, and He (2009), "A compact planar MIMO antenna system of four elements with similar radiation characteristics and isolation structure," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 8, pp 1107-1110 [54] Lim, Kim, Ahn, Jeong, and Nam (2005), "Design of lowpass filters using defected ground structure," IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, vol 53, p [55] Lin and Huang (2009), "Ultra-wideband MIMO antenna with enhanced isolation," Microwave and Optical Technology Letter, vol 51, pp 570-573 [56] Lin, Wu, Lai, and Ma, "Novel dual-band decoupling network for two-element closely spaced array using synthesized microstrip lines," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 60, p 11 [57] Liu, Cheung, and Yuk (2013), "Compact MIMO Antenna for Portable Devices in UWB Applications," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 61, pp 4257-4264 [58] Liu, Wang, Yin, and Wang (2014), "Closely Spaced Dual Band-Notched UWB Antenna for MIMO Applications," Progress In Electromagnetic Research C, vol 46, pp 109-116 [59] Lui, Wang, and Chung, "Two nearby dual-band antennas with high port isolation," presented at the IEEE Antennas Propagat Symp Dig., San Diego [60] M and J (2011), "Dual-band MIMO antenna using polarization diversity for 4G mobile handset application," Microwave and Optical Technology Letter, vol 53, pp 2075–2079 [61] M.1457-8 (May 2009), "Detailed specifications of the radio interfaces of international mobile telecommunications-2000 (IMT-2000)." [62] M.Pozar (2012), Microwave Engineering: Wiley [63] Ma, Liang, Jayasuriya, and Yeo (2008), "A Wideband and High Rejection Multimode Bandpass Filter Using Stub Perturbation," IEEE Microwave and Wireless Components Letters vol 19, p 123 [64] Mak, Rowell, and Murch (2008), "Isolation Enhancement Between Two Closely Packed Antennas," IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol 56, pp 3411-3419 [65] Mehdipour, Rosca, Sebak, Trueman, and Hoa (2010), "Full-Composite Fractal Antenna Using Carbon Nanotubes for Multiband Wireless Applications," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters vol 9, pp 891-894 [66] Moharram and Kishk (2013), "General Decoupling Network Design between two Coupled Antennas for MIMO Applicatios," Progress In Electromagnetics Research Letters, vol 37, pp 133-142 [67] Molisch (2011), Wireless Communications: John Wiley& Sons Ltd [68] Monti, Catarinucci, and Tarricone (2009), "Compact microstrip antenna for RFID applications," Progress In Electromagnetics Research Letters, vol 8, pp 191-199 [69] Najam, Duroc, and Tedjini (2010), "A four-element Ultra Wideband (UWB) diversity antenna," IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), p [70] Najam, Duroc, and Tedjni (2011), "UWB-MIMO antenna with novel stub structure," Progress In Electromagnetic Research C, vol 19, pp 245-257 [71] Ojaroudi, Ojaroudi, and Halili (2012), "Design of triple-band monopole antenna with meander line structure for MIMO application," Microwave and Optical Technology Letter, vol 54, pp 2168–2172 [72] Park and Jung (2010), "Compact MIMO antenna with high isolation performance," Electronics Letters, vol 46, pp 390-391 [73] Paulraj, Gorem, and Nabar (2003), Introduction to Space-time Wireless Communications: Cambridge University Press [74] Pelosi, Knudsen, and Pedersen (2012), "Multiple antenna systems with inherently decoupled radiators," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 60, pp 503-515 [75] Pigozzo, Giltrelli, Sacchetto, Assalini, and Capobianco (2012), "A compact monopole MIMO array for the 5–6 GHz band," Microwave and Optical Technology Letters, vol 54, pp 1854-1858 [76] Rajagopalan, G.Gupta, A.S.Konanur, B.Hughes, and G.Lazzi (2007), "Increasing channel capacity of an ultrawideband MIMO system using vector antennas," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 55, pp 2880-2887 [77] Rappaport (2002), Wireless communications: Principle and Practice: Prentice Hall [78] Ryu and Kishk (2009), "UWB Antenna With Single or Dual Band-Notches for Lower WLAN Band and Upper WLAN Band," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 57, pp 3942-3950 [79] Sanada, Kimura, Awai, Caloz, and Itoh (2004), "A planar zeroth-order resonator antenna using a left-handed transmission line," in 34th European Microwave Conference pp 1341-1344 [80] Saou-Wen (2010), "High-Gain Dual-Loop Antennas for MIMO Access Points in the 2.4/5.2/5.8 GHz Bands," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 58, pp 2412-2419 124 [81] See and Chen (2009), "An ultrawideband diversity antenna," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 57, pp 1597–1605 [82] Sharawi), Printed mimo antenna engineering: Artech House, 2014 [83] Sharawi, Jan, and Aloi (2012), "Four-shaped 2×2 multi-standard compact multipleinput–multiple-output antenna system for long-term evolution mobile handsets," IET Microwaves, Antennas & Propagation vol 6, pp 685 – 696 [84] Sharawi, Numan, Khan, and Aloi (2012), "A Dual-Element Dual-Band MIMO Antenna System With Enhanced Isolation for Mobile Terminals," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 11, pp 1006-1009 [85] Shin and Park (2010), "A monopole antenna with a magneto-dielectric material and its MIMO application for 700 MHz-LTE-band," Microwave and Optical Technology Letters, vol 52, pp 2364-2367 [86] Sievenpiper, Zhang, Broas, Alexopolous, and Yablonovitch (1999), "Highimpedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 47, pp 2059-2074 [87] SIMONS (2001), Coplanar Waveguide Circuits, Components, and Systems: John Wiley & Sons [88] Su, Lee, and Chang (2012), "Printed MIMO-antenna system using neutralizationline technique for wireless USB-dongle applications," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 60, pp 456-463 [89] Sung, Kim, and Kim (2003), "Harmonics reduction with defected ground structure for a microstrip patch antenna," IEEE Antennas Wireless Propagation Letters, vol 2, pp 111-113 [90] Telatar (1999), "Capacity of multi-antenna Gaussian channels," European Transactions on Telecommunications, vol 10, pp 585-595 [91] Thaysen and Jakobsen (2006), "Envelope correlation in (N, N) MIMO antenna array from scattering parameters," Microwave and Optical Technology Letters, vol 48, pp 832-834 [92] Wang, Zhao, Li, and Lin (2010), "Dual-band bandpass filter using stub loaded resonators with multiple transmission zeros," 9th International Symposium on Antennas Propagation and EM Theory (ISAPE), pp 1208-1211 [93] Wei-Yu, Wei-Ji, and Chun-Yih (2012), "Multiband 4-port MIMO antenna system for LTE700/2300/2500 operation in the laptop computer," in Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings (APMC), pp 1163-1165 [94] Weng, Gue, Shi, and Chen (2008), "An overview on defected ground structure," Progress In Electromagnetics Research B, vol 7, p 17 [95] Winters (1994), "The diversity gain of transmit diversity in wireless systems with Rayleigh fading," IEEE International Conference on Communications, 1994 ICC '94, SUPERCOMM/ICC '94, Conference Record, 'Serving Humanity Through Communications, pp 1121-1125 [96] Wong, Su, and Kuo (2003), "A printed ultra-wideband diversity monopole antenna," Microwave and Optical Technology Letters, vol 38, pp 257-259 125 [97] Woo Kyoung, Myun-Joo, Young-Seek, Byeongkwan, Hyunho, Byungje, et al (2011), "Multiband LTE MIMO antenna for laptop applications," in IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (AP-S/URSI), pp 13541356 [98] Yang, Kim, Kim, Wee, Kim, and Jung (2010), "Quad-Band Antenna With High Isolation MIMO and Broadband SCS for Broadcasting and Telecommunication Services," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 9, pp 584-587 [99] Yang and Rahmat-Samii (2003), "Microstrip antennas integrated with electromagnetic band-gap (EBG) structures: A low mutual coupling design for array applications," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 51, pp 29362946 [100] Yoo, Kahng, and Kim (2011), "A compact MIMO antenna using ZOR split ring resonator radiators with a decoupling structure," Microwave journal, vol 54, pp S26-S31 [101] Zhang, Lau, Sunesson, and He (2012), "Closely-packed UWB MIMO/diversity antenna with different patterns and polarizations for USB dongle applications," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 60, pp 4372-4380 [102] Zhang, Ying, Xiong, and He (2009), "Ultrawideband MIMO/diversity antennas with a tree-like structure to enhance wideband isolation," IEEE Antennas Wireless Propagation Letter, vol 8, pp 1279-1282 [103] Zhao, Liu, Cheung, and Cao (2014), "Dual-band MIMO antenna using double-T structure for WLAN applications," International Workshop on Antenna Technology, p [104] Zhao and Wu (2015), "A Dual-Band Coupled Resonator Decoupling Network for Two Coupled Antenna," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 63, p [105] Zhao, Yeung, and Wu (2014), "A Coupled Resonator Decoupling Network for Two Element Compact Antenna Arrays in Mobile Terminals," IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol 62, pp 2767-2776 [106] Zheng and Tse (2003), "Diversity and multiplexing: A fundamental tradeoff in multiple-antenna channels," IEEE Transactions on Information Theory, vol 49, pp 1073-1096 [107] Zhengyi, Zhengwei, Takahashi, Saito, and Ito (2012), "Reducing Mutual Coupling of MIMO Antennas With Parasitic Elements for Mobile Terminals," IEEE Transactions on Antennas and Propagation vol 60, pp 473-481 [108] Zhu and Eleftheriades (2009), "A Compact Transmission-Line Metamaterial Antenna With Extended Bandwidth," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 8, pp 295-298 [109] Zysman and Johnson (1969), "Coupled transmission line networks in an inhomogeneous dielectric medium," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol MTT-17, pp 753-759 [...]... chế tạo mẫu anten đơn, anten MIMO ban đầu và anten MIMO cấu trúc DGS đầy đủ (a) mặt trên và (b) mặt dưới 81 Hình 3.23 Kết quả mô phỏng và đo đạc tham số S của (a) anten MIMO ban đầu và (b) anten MIMO được thiết kế 81 Hình 3.24 Mô phỏng hệ số tương quan đường bao của anten MIMO được thiết kế 82 Hình 3.25 Cấu trúc của anten PIFA đơn hai băng tần Hình bên phải biểu di n các nhánh... nghiên cứu về thiết kế và giảm ảnh hưởng tương hỗ của anten MIMO sử dụng công nghệ mạch in có thể chia thành các hướng sau:  Nghiên cứu thiết kế anten MIMO cho điện thoại di động Các anten này được giới hạn trong kích thước đế điện môi tiêu chuẩn 100x50 mm2 với điện thoại thường và với điện thoại di động thông minh là 120x60mm2 Anten MIMO cho điện thoại di động có thể ở dạng đơn băng tần [10, 17, 16, 46,... (a )anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz và WiMAX 3,5 GHz .106 Hình 4.10 Mô hình hoàn chỉnh của (a ) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz và WiMAX 3,5 GHz 107 Hình 4.11 Kết quả mô phỏng và đo đạc tham số tán xạ của (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO. .. của (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz và WiMAX 3,5 GHz 101 Hình 4.5 Kết quả mô phỏng và đo đạc tham số tán xạ của (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz và WiMAX 3,5 GHz 102 Hình 4.6 Cấu trúc của (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO hai... Đối tượng nghiên cứu trong luận án được xác định bao gồm: - Các anten MIMO dựa trên công nghệ mạch dải, vật liệu điện môi FR4, dễ chế tạo, giá thành rẻ - Các anten MIMO cho các thiết bị vô tuyến cầm tay thế hệ mới, kích thước nhỏ gọn  Phạm vi nghiên cứu của luận án được giới hạn trong các vấn đề sau: - Nghiên cứu anten cho các hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ mới sử dụng công nghệ MIMO - Nghiên cứu... góp phần phát triển các giải pháp thiết kế anten MIMO băng thông siêu rộng; anten MIMO cấu trúc nhỏ gọn sử dụng các anten đơn dạng siêu vật liệu và dạng PIFA xoắn ốc; anten MIMO hai băng - tần với cấu trúc mạng cách ly đơn giản, dễ chế tạo Các kết quả nghiên cứu của luận án này sẽ là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo trong phân tích và thiết kế các anten MIMO nhỏ gọn, có hệ số cách ly lớn  Ý nghĩa... tính của anten MIMO Một trong những đặc tính quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng hoạt động của anten MIMO là ảnh hưởng tương hỗ giữa các phần tử anten Các nguyên nhân dẫn đến ảnh hưởng tương hỗ giữa các phần tử bức xạ trong anten MIMO được phân tích cụ thể Bên cạnh đó, một số kỹ thuật để cải thiện cách ly cho các anten MIMO cũng được phân tích chi tiết kết hợp với các ví dụ từ những nghiên. .. và (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz và WiMAX 3,5 GHz (mm) .103 Bảng 4.3 Các kích thước tối ưu của mạng cách ly TLDN của (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO hai băng tần LTE 1,8 GHz và WiMAX 3,5 GHz (mm) .105 Bảng 4.4 Các kích thước của mạng phối hợp trở kháng của (a) anten MIMO hai băng tần WLAN 2,4 GHz/5,25 GHz và (b) anten MIMO hai... mô hình anten MIMO (a) không có phần tử ký sinh và (b) có phần tử ký sinh 59 Hình 2.49 Đồ thị phương hướng bức xạ của anten MIMO với cấu trúc khe tại (a) 5 GHz và (b) 6,3 GHz 60 Hình 2.50 Hệ số tăng ích đỉnh của anten MIMO loại bỏ băng tần WLAN 60 Hình 2.51 Mô hình các anten MIMO EWB chế tạo thực nghiệm 61 xii Hình 2.52 Hệ số tương quan đường bao của anten MIMO EWB... hỗ trợ cho các băng tần phổ biến như LTE (700, 1800, 2100, 2600 MHz,…), UMTS (2100 MHz), WLAN (2400, 5200 MHz), WiMAX (2300, 3500 MHz) Thách thức chính trong các thiết kế anten MIMO cho điện thoại di động là không gian thiết kế hạn chế và ảnh hưởng tương hỗ lớn giữa các phần tử anten Do đó phần lớn các mô hình đều sử dụng anten dạng PIFA và anten đơn cực, cấu trúc anten dạng gập hoặc xoắn hay anten