Anten kích thước nhỏ sử dụng vật liệu cấu trúc đặc biệt DGS kép, DS-EBG và CRLH-CPW ứng dụng trong các thiết bị đầu cuối di động

1. Anten kích thước nhỏ và vật liệu có cấu trúc đặc biệt Khái niệm anten nhỏ hay anten kích thước nhỏ đã được sử dụng trong một thời gian dài, từ những hệ thống truyền thông không dây đời đầu cho đến các ứng dụng hiện tại. Điển hình nhất là trong các thiết bị đầu cuối di động của các mạng điện thoại di động, mạng không dây nội hạt WLAN, mạng không dây diện rộng Wimax, ... Công nghệ anten nhỏ đã có những bước phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của các công nghệ truyền thông không dây [1]. Ngày càng nhiều các dịch vụ không dây như: Bluetooth, Wifi, GPS, GSM, … được tích hợp trong giới hạn kích thước nhỏ gọn của thiết bị đầu cuối di động. Hơn thế nữa, các chuẩn công nghệ cho thiết bị đầu cuối thế hệ mới hiện nay và tương lai (802.11n, ac, ad; 802.16m; LTE và LTE advanced; 5G, IoT) đều có xu hướng sử dụng kỹ thuật đa anten phát đa anten thu (MIMO) nhằm làm gia tăng dung lượng kênh [2]-[5]. Điều này làm cho nhu cầu thu nhỏ các phần tử trong thiết bị đầu cuối di động nói chung và phần tử anten MIMO nói riêng ngày càng trở nên quan trọng. Chính vì thế, việc thu nhỏ kích thước anten MIMO của các phần tử thu phát trong thiết bị đầu cuối di động luôn là đề tài nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới. Có khá nhiều giải pháp để thực hiện kỹ thuật thu nhỏ anten như: đưa vào các phần tử ngắn mạch, sử dụng các tải thụ động, thay đổi hình dáng anten, …. Tuy nhiên, phần lớn các kỹ thuật thu nhỏ kích thước anten này đều nhằm mục đích làm dài thêm một cách nhân tạo chiều dài điện của cấu trúc anten [1]. • “Đưa vào các phần tử ngắn mạch” là một trong các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong anten vi dải. Phương pháp này đưa vào trong thiết kế anten một hoặc nhiều phần tử ngắn mạch giữa cấu trúc bức xạ và mặt phẳng đất, nhằm tạo ra một cấu trúc anten cộng hưởng với chiều dài tương ứng /4 hay còn gọi là anten một phần tư bước sóng. Đây cũng chính là nguyên lý của anten PIFA (Planar Inverted F-antenna) [6]-[8]. Phương pháp này có tỷ lệ thu nhỏ rất lớn (có thể đạt đến 50%) tuy nhiên thiết kế anten gặp nhiều thách thức về hệ số tính hướng và phân cực. • “Sử dụng các tải thụ động” là phương pháp đưa các phần tử tải thụ động như điện trở, tụ điện hay cuộn cảm dưới dạng các linh kiện, đặt ở cạnh của tấm patch bức xạ để làm nhiệm vụ ngắn mạch trong thiết kế anten PIFA [9] hay vào đầu của cấu trúc bức xạ [10]-[11]. Phương pháp này có nhược điểm lớn là hiệu suất của anten suy giảm khá mạnh do tổn hao gây ra bởi các linh kiện. • Kỹ thuật “thay đổi hình dạng anten” là kỹ thuật sử dụng các khe hay đoạn gấp khúc hoặc cấu trúc phân dạng (fractal). Việc đưa vào các khe rãnh trong cấu trúc bức xạ làm dòng điện mặt phải đi vòng qua các khe, từ đó làm cho chiều dài điện bị dài ra hay kích thước anten nhỏ lại. Tuy nhiên, phương pháp này cũng làm cho hiệu suất bức xạ của anten suy giảm. Hơn thế nữa, việc gấp khúc còn tạo ra các hiệu ứng điện dung và điện cảm không mong muốn. [12-14]. • Trong một vài năm gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đặc biệt quan tâm đến việc sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt trong thiết kế anten. Các cấu trúc đặc biệt điển hình như: cấu trúc dải chắn điện từ EBG, cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS, cấu trúc đường truyền dẫn siêu vật liệu phức hợp CRLH-TL, có thể mang tính chất điện môi hay từ tính, với hằng số điện môi hay độ từ thẩm cao hoặc âm. Khi đặt tại các vị trí đặc biệt trong cấu trúc anten, sẽ xảy ra hiệu ứng đặc biệt tại một tần số đặc biệt nào đó. Nói cách khác sử dụng những cấu trúc này trong thiết kế anten có thể thu nhỏ kích thước hình học của anten hay cải thiện một hoặc một số đặc tính của anten mà không làm suy giảm nhiều các thông số quan trọng khác [15-17]. Tuy nhiên, khi thu nhỏ kích thước anten MIMO trong các thiết bị đầu cuối di động, anten gặp một thách thức rất lớn về việc đảm bảo độ cách ly giữa các phần tử bức xạ đặt gần nhau. Đối với một thiết kế anten MIMO tốt, độ cách ly hay ảnh hưởng tương hỗ trong anten MIMO phải nhỏ hơn -20dB [18]. Thông thường để đạt được yêu cầu này, các anten phải được đặt cách nhau ít nhất một nửa bước sóng của tần số hoạt động hay tần số hoạt động thấp nhất (trong thiết kế anten đa băng). Điều này khiến cho tổng kích thước của anten MIMO tăng lên đáng kể làm ảnh hưởng đến kích thước của thiết bị đầu cuối. Trong nhiều năm qua, có khá nhiều nghiên cứu được thực hiện để tìm ra kỹ thuật giảm thiểu tương hỗ hay tăng độ phân cách giữa các anten MIMO. Các nghiên cứu này đều dựa trên ý tưởng chính là tạo ra sự ngăn cách trường bức xạ giữa hai anten để giảm được tham số tán xạ S 12 , S 21 . Một vài kỹ thuật đã được đưa ra như tối thiểu hóa kích thước anten, chẻ khe trên vật liệu điện môi, phủ lên trên miếng patch những lớp điện môi, tạo ra các anten có phân bố đường dòng điện trực giao nhau, tạo dáng chữ T và dáng chữ L ngược song song trên mặt phẳng đất, ... [19], [20]. Trong đó, các nghiên cứu về anten MIMO vi dải, sử dụng công nghệ mạch in đang rất phát triển nhờ các ưu điểm như kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo, dễ dàng tích hợp trên thiết kế mạch, ... được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin di động, đạo hàng, vệ tinh. Không những thế, hiệu năng của anten vi dải suy giảm rất lớn khi chịu ảnh hưởng tương hỗ giữa các phần tử trong anten. Vì vậy, đề xuất giải pháp nâng cao độ cách ly trong anten vi dải trong khi vẫn đảm bảo được các tham số hiệu năng cũng có thể áp dụng sang các loại hình anten sử dụng công nghệ mạch in khác trong thiết bị đầu cuối di động. Vật liệu có cấu trúc đặc biệt như cấu trúc dải chắn điện từ EBG, cấu trúc mặt đất khuyết DGS, cấu trúc đường truyền siêu vật liệu điện từ phức hợp CRLH-TL là những cấu trúc tuần hoàn hay không tuần hoàn trên bề mặt vật liệu. Ngoài việc tạo ra hiệu ứng sóng chậm (cấu trúc DGS) hay tạo ra mode cộng hưởng bậc không (CRLH-TL) hoặc bề mặt trở kháng cao (EBG) là những kỹ thuật quan trọng làm giảm kích thước anten, những cấu trúc này còn có thể ngăn cản sóng bề mặt trong một dải tần số xác định nào đó. Nhờ vậy, nâng cao độ cách ly giữa các phần tử bức xạ trong anten MIMO [16, 17]. Chính vì thế, nghiên cứu vật liệu có cấu trúc đặc biệt như EBG, DGS, CRLH-TL và ứng dụng cho thiết kế anten đơn, anten MIMO kích thước nhỏ, độ cách ly cao, đơn băng hoặc đa băng trong các hệ thống truyền thông vô tuyến đang thu hút sự quan tâm lớn của nhiều nhà khoa học trên thế giới [18 – 27].

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI DƯƠNG THỊ THANH TÚ ANTEN KÍCH THƯỚC NHỎ SỬ DỤNG VẬT LIỆU CÓ CẤU TRÚC ĐẶC BIỆT DGS KÉP, DS-EBG VÀ CRLH-CPW ỨNG DỤNG TRONG CÁC THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI DI ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 9520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS VŨ VĂN YÊM Hà Nội - 2018 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU x DANH MỤC HÌNH VẼ xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xv MỞ ĐẦU 1 Anten kích thước nhỏ vật liệu có cấu trúc đặc biệt Những vấn đề tồn 3 Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Ý nghĩa khoa học đề tài 5 Những đóng góp luận án Cấu trúc nội dung luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ANTEN CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Anten thiết bị đầu cuối di động 1.2.1 Tiến trình phát triển 1.2.2 Những kỹ thuật tiên tiến cho anten thiết bị đầu cuối di động 1.2.2.1 Kỹ thuật giảm nhỏ kích thước anten 10 1.2.2.2 Kỹ thuật đa băng 11 1.2.2.3 Kỹ thuật đa anten 12 1.3 Vật liệu có cấu trúc đặc biệt thiết kế anten kích thước nhỏ 14 1.3.1 Cấu trúc dải chắn điện từ EBG 15 1.3.1.1 Khái niệm đặc điểm 15 1.3.1.2 Phân tích cấu trúc EBG 16 1.3.1.3 Xu hướng phát triển cấu trúc EBG 20 1.3.2 Cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS 21 1.3.2.1 Khái niệm đặc điểm 21 1.3.2.2 Phương pháp phân tích cấu trúc DGS 24 1.3.2.3 Xu hướng phát triển cấu trúc DGS thiết kế anten vi dải 29 1.3.3 Cấu trúc CRLH TL 30 1.3.3.1 Khái niệm đặc điểm 30 1.3.3.2 Anten CRLH-TL 32 1.4 Kết luận chương 35 CHƯƠNG 2: ANTEN SỬ DỤNG CẤU TRÚC DGS KÉP 36 2.1 Giới thiệu chương 36 iv 2.2 Cấu trúc DGS kép hình chữ nhật cho anten băng tần 4G 36 2.2.1 Cấu trúc DGS kép hình chữ nhật 36 2.2.2 Cấu trúc DGS kép ứng dụng cho thiết kế anten LTE-A 3.5GHz 38 2.2.2.1 Anten đơn 3.5GHz 38 2.2.2.2 Anten MIMO 3.5GHz 39 2.2.2.3 Kết mô 40 2.2.2.4 Kết thực nghiệm 45 2.2.3 Cấu trúc DGS kép anten MIMO 2.6GHz 5.7GHz 47 2.2.3.1 Anten MIMO đa băng 2.6GHz 5.7GHz 47 2.2.3.2 Kết mô 47 2.2.3.3 Kết thực nghiệm 50 2.2.4 Đánh giá 51 2.3 Cấu trúc DGS kép hình phức hợp cho anten băng tần milimet 52 2.3.1 Anten đa băng 28GHz 38GHz sử dụng cấu trúc DGS kép 52 2.3.2 Kết 54 2.4 Kết luận chương 56 CHƯƠNG 3: ANTEN MIMO SỬ DỤNG CẤU TRÚC DS-EBG 58 3.1 Giới thiệu chương 58 3.2 Cấu trúc DS-EBG hình chữ H cho anten MIMO truyền thông 4G 59 3.2.1 Cấu trúc DS-EBG hình chữ H 59 3.2.2 Cấu trúc DS-EBG hình chữ H ứng dụng thiết kế anten MIMO đa băng 64 3.2.2.1 Anten MIMO 2.6GHz 5.7GHz 64 3.2.2.2 Kết mô 64 3.2.2.3 Kết thực nghiệm 67 3.2.3 Đánh giá 68 3.3 Cấu trúc DS-EBG tròn cho anten MIMO băng tần milimet cho truyền thông 5G 70 3.3.1 Cấu trúc DS-EBG tròn 70 3.3.2 Cấu trúc EBG tròn ứng dụng cho thiết kế anten đa băng 28GHz 38GHz 73 3.3.2.1 Anten đơn 73 3.3.2.2 Anten MIMO 73 3.3.2.3 Kết mô 74 3.3.2.4 Kết thực nghiệm 78 3.3.3 Đánh giá 80 3.4 Kết luận chương 81 CHƯƠNG 4: ANTEN ĐA BĂNG KÍCH THƯỚC NHỎ SỬ DỤNG CẤU TRÚC CRLH-CPW 83 4.1 Giới thiệu chương 83 4.2 Anten CRLH-CPW cho truyền thông 5G băng tần 6GHz 83 v 4.2.1 Nguyên lý hoạt động 84 4.2.2 Kết mô 85 4.2.3 Kết thực nghiệm 88 4.2.4 Đánh giá 89 4.3 Cấu trúc đường biến đổi cho anten MIMO CRLH-CPW 89 4.3.1 Cấu trúc đường biến đổi 90 4.3.2 Anten MIMO CRLH sử dụng cấu trúc đường biến đổi 91 4.3.2.1 Cấu trúc anten MIMO CRLH 91 4.3.2.2 Kết mô 92 4.3.2.3 Kết thực nghiệm 94 4.3.3 Đánh giá 95 4.4 Kết luận chương 96 KẾT LUẬN 98 DANH MỤC CẤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Mô tả tiếng Anh Mô tả tiếng Việt 5G 5rd Generation Thế hệ thứ ACM Artifical Magnetic Conductor Vật dẫn từ nhân tạo AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng CPW CoPlanar Waveguide Ống dẫn sóng đồng phẳng CRLH -TL Composite Right/ Left Handed Transmissiom Line Đường truyền dẫn siêu vật liệu điện từ phức hợp CST Computer Simulation Technology Phần mềm mô anten DGS Defected Ground Structure Cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DNG Double Negative material Vật liệu mà hai thông số số điện môi độ từ thẩm âm DS-EBG Double Side EBG Cấu trúc EBG hai mặt ECC Enveloped Correlation Coefficient Hệ số tương quan EBG Electromagnetic Band Gap Structure Cấu trúc dải chắn điện từ FDTD Finite Difference Time Domain Phương pháp sai phân miền thời gian GND Ground Plane Mặt phẳng đất GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System for Mobile Hệ thống di động tồn cầu HAC Hearing Aid Compability Tương thích thiết bị trợ thính IFA Inverted-F Antenna Anten hình chữ F ngược vii IoT Internet of Things Internet vạn vật IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ITS Intelligent Transportation System Hệ thống giao thông thông minh LAN Local Area Network Mạng máy tính cục LH Left Handed material Một loại siêu vật liệu LTE Long-term Evolution Sự phát triển dài hạn (Một chuẩn công nghệ thông tin di động tiền 4G) LTE-A Long Term Evolution Advanced Sự phát triển dài hạn - Nâng cao (Một chuẩn công nghệ thông tin di động 4G) MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu NFC Near Field Communicatons Truyền thơng tầm ngắn NL Neutralization Line Đường trung tính NRI Negative Refractive Index material Vật liệu có số khúc xạ âm NWA New Wireless Access Truy nhập vô tuyến hệ PBG Photonic Band-Gap structure Cấu trúc dải chắn photon PEC Perfect Electric Conductor Vật dẫn điện hồn hảo PIFA Planar Inverted-F antenna Anten hình chữ F ngược mặt phẳng PMC Perfect Magnetic Conductor Vật dẫn từ hoàn hảo RFID Radio Frequency Identify Nhận dạng qua tần số vô tuyến RL Return Loss Tổn hao ngược SAR Specific Absorption Rate Mức độ hấp thụ đặc biệt SRR Split Ring Resonator Cộng hưởng vòng khe chẻ TE Transverse Electric Điện trường ngang TM Transverse Magnetic Từ trường ngang UE User Equipment Thiết bị đầu cuối người dùng viii UWB Ultra Wideband Băng siêu rộng VNA Vecto Network Analyzer Máy phân tích mạng véc-tơ VSWR Voltage Standing Wave Radio Hệ số sóng đứng điện áp WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Một công nghệ truy nhập băng rộng không dây diện rộng WLAN Wireless Local Area Network Mạng LAN không dây WMS Wireless Mobile Systems Các hệ thống di động không dây WWAN Wireless Wide Area Network Mạng diện rộng không dây ZOR Zeroth Oder Resonator Cộng hưởng bậc khơng ix DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU TT Kí hiệu Đơn vị C (F) E (V/m) Điện trường H (H/m) Từ trường h (mm) Chiều cao chất điện môi k (l/m) Hệ số sống không gian tự (k=2/) L (mm) Chiều dài L (H) Điện dung R () Trở kháng W (mm) Chiều rộng 10 Z () Trở kháng 11  - 12  (m) Bước sóng 13  (l/m) Hằng số truyền sóng 14  - Mô tả Điện dung Hằng số điện môi 141592653589793285 x DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.Tiến trình phát triển hệ thống truyền thông không dây [3],[19] Hình 1.2 M519 – mẫu thiết kế năm 2017 cho dòng điện thoại dùng anten lắp ngồi 10 Hình 1.3 Mẫu anten hai băng đề xuất lần năm 1996 [56] 11 Hình 1.4 Các dáng chẻ mặt patch anten PIFA [57] 11 Hình 1.5 Phân loại vật liệu hệ tọa độ (,) [64] 14 Hình 1.6 Các loại hình cấu trúc EBG [17] 15 Hình 1.7 Đặc tính dải chắn băng tần pha phản xạ cấu trúc EBG [17], [49] 17 Hình 1.8 Mơ hình hóa cấu trúc EBG hình nấm [35] 18 Hình 1.9 Mơ hình hóa cấu trúc EBG uni phẳng [71] 19 Hình 1.10 Phân loại DGS [83] 22 Hình 1.11 DGS hình tạ [84] 22 Hình 1.12.Đặc tính đường truyền vi dải DGS [84] 23 Hình 1.13 Đồ thị tham số S mô cấu trúc đơn vị DGS hình tạ [16] 23 Hình 1.14 Sơ đồ thiết kế phân tích cấu trúc DGS [16] 24 Hình 1.15 Mơ hình đường truyền cho mơ hình hóa cấu trúc DGS [85] 25 Hình 1.16 Mạch RLC tương đương cho đơn vị DGS truyền thống [86] 27 Hình 1.17 Mạch chữ π cho đơn vị DGS hình tạ truyền thống [87] 27 Hình 1.18 Phương pháp phân tích Quasi static cho đơn vị DGS truyền thống [88] 28 Hình 1.19 Cấu trúc cell CRLH-TL [96] 31 Hình 1.20 Phổ tán sắc cấu trúc cộng hưởng CRLH gồm N cell đơn vị [96] 33 Hình 1.21 Anten CRLH hai băng sử dụng chế độ cộng hưởng m=1 [97] 34 Hình 2.1 Cấu trúc DGS hình chữ nhật kép 37 Hình2.2 Mơ hình mạch tương đương cấu trúc DGS kép hình chữ nhật anten vi dải 37 Hình 2.3 Cấu trúc anten đơn DGS sử dụng tiếp điện cáp đồng trục 38 Hình 2.4 Anten đơn DGS với tiếp điện đường truyền vi dải 39 Hình 2.5 Anten MIMO DGS sử dụng phương pháp tiếp điện cáp đồng trục 40 Hình 2.6 Anten MIMO DGS sử dụng tiếp điện đường truyền vi dải 40 Hình 2.7 Phân bố mật độ dòng anten 3,5GHz 41 Hình 2.8 Tham số S11 anten đơn 3,5GHz 41 Hình 2.9 Bức xạ 3D anten 3,5 sử dụng phương pháp tiếp điện cáp đồng trục 42 Hình 2.10 Bức xạ 2D anten 3,5 GHz mặt phẳng yz 42 Hình 2.11 Anten 3,5 GHz sử dụng phương pháp tiếp điện đường truyền vi dải 42 Hình 2.12 Đồ thị S11 anten đơn 3,5 sử dụng phương pháp tiếp điện cáp đồng trục dường truyền vi dải 43 xi Hình 2.13 Phân bố trường gần mặt phẳng E anten MIMO sử dụng phương pháp tiếp điện đường truyền vi dải 43 Hình 2.14 Tham số S anten MIMO sử dụng phương pháp đường truyền vi dải với khoảng cách hai điểm tiếp điện thay đổi 44 Hình 2.15 Các tham số S anten MIMO đơn băng 3,5GHz sử dụng phương pháp tiếp điện cáp đồng trục đường truyền vi dải 44 Hình 2.16 Bức xạ 3D, 2D anten MIMO sử dụng cấu trúc DGS 45 Hình 2.17 Chế tạo anten đơn sử dụng khơng sử dụng cấu trúc DGS 45 Hình 2.18 Chế tạo anten MIMO DGS kép 45 Hình 2.19 So sánh kết thực nghiệm mô anten DGS 3,5GHz 46 Hình 2.20 Anten MIMO đa băng 2,6GHz 5,7GHz sử dụng cấu trúc DGS 47 Hình 2.21 Phân bố mật độ dòng anten MIMO đa băng 2,6GHz 5,7GHz 48 Hình 2.22 Đồ thị tham số S anten MIMO đa băng 2,6GHz 5,7GHz 48 Hình 2.23 Đồ thị xạ 3D 2D anten MIMO đa băng tần số hoạt động 2,6GHz 49 Hình 2.24 Đồ thị xạ 3D 2D anten MIMO đa băng tần số hoạt động 5,7GHz 49 Hình 2.25 Chế tạo anten MIMO DGS kép băng tàn 2,6GHz 5,7GHz 50 Hình 2.26 So sánh kết thực nghiệm mô anten MIMO hai băng 50 Hình 2.27 Cấu trúc DGS phức hợp 53 Hình 2.28 Anten đơn 5G sử dụng cấu trúc DGS kép 53 Hình 2.29 Anten MIMO 5G sử dụng cấu trúc DGS kép 54 Hình 2.30 Phân bố mật độ dòng anten 5G sử dụng cấu trúc DGS kép 54 Hình 2.31 Đặc tính tương hỗ anten 5G sử dụng cấu trúc DGS kép 55 Hình 2.32 Đồ thị xạ 2D anten MIMO 5G sử dụng DGS kép mặt phẳng yz 55 Hình 2.33 Đồ thị xạ 3D anten MIMO 5G sử dụng cấu trúc DGS kép 56 Hình 3.1 Tiến trình thiết kế cấu trúc DS-EBG hình chữ H đề xuất 59 Hình 3.2 Cấu trúc cel DS-EBG hình chữ H đề xuất 59 Hình 3.3 Mơ hình mạch tương đương cấu trúc DS-EBG hình chữ H đề xuất 60 Hình 3.4 Tần số làm việc cell DS-EBG hình chữ H theo tham số kích thước 63 Hình 3.5 Cấu trúc DS-EBG hình chữ H 2x7 cell 63 Hình 3.6 Đồ thị tham số S cấu trúc 2x7 cell DS-EBG hình chữ H 63 Hình 3.7 Anten MIMO đa băng 2,6GHz 5,7GHz sử dụng cấu trúc DS-EBG 64 Hình 3.8 Đồ thị tham số S anten MIMO có có cấu trúc DS-EBG hình chữ H 65 Hình 3.9 Phân bố dòng điện bề mặt anten MIMO 2,6GHz 5,7GHz 65 Hình 3.10 Đường cong tương hỗ ECC anten MIMO sử dụng cấu trúc DS-EBG 66 xii Cả hai đề xuất anten CRLH cấu trúc giảm tương hỗ sử dụng đường biến đổi đều chứng minh dựa mơ hình mạch tương đương, mô thực nghiệm Kết mô thực nghiệm tương đồng nhau, đảm bảo tính khả thi mơ hình đề xuất 97 KẾT LUẬN Nội dung luận án tìm hiểu anten thiết bị đầu cuối di động với thông số bản, đặc trưng để đánh giá độ khả thi thiết kế anten; công nghệ kỹ thuật tiên tiến đã, tiếp tục sử dụng hệ thống truyền thông tiên tiến tương lai kỹ thuật giảm nhỏ kích thước, kỹ thuật anten đa băng kỹ thuật đa anten thu phát Bên cạnh đó, nội dung luận án nghiên cứu cấu trúc đặc biệt cấu trúc dải chắn băng tần EBG, cấu trúc mặt đất khuyết DGS, cấu trúc siêu vật liệu CRLH, gần thu hút nhiều quan tâm, nghiên cứu nhà khoa học nước, nhằm giảm nhỏ kích thước anten, nâng cao độ tương hỗ anten MIMO mà không làm suy giảm nhiều thông số khác anten Trên sở đó, luận án tập trung vào nghiên cứu đề xuất cấu trúc dựa đặc tính cấu trúc vật liệu có cấu trúc đặc biệt EBG, DGS CRLH nhằm mục đích giảm nhỏ kích thước anten đơn, nâng cao độ cách ly anten MIMO đồng thời cải thiện thêm một vài thông số khác anten nâng cao độ khuếch đại, mở rộng băng thông, nâng cao hiệu suất xạ Các đề xuất áp dụng cho anten vi dải, đơn giản cho chế tạo, chi phí thấp, áp dụng cho điều kiện chế tạo Việt nam Các kết phần lớn chứng minh mơ hình mạch tương đương, mơ thực nghiệm nhằm đảm bảo khả ứng dụng thực tế đề xuất Đóng góp khoa học luận án Luận án có đóng góp khoa học sau: Đề xuất cấu trúc DGS kép khơng làm giảm nhỏ kích thước anten mà nâng cao độ cách ly anten MIMO đơn băng, đa băng đồng thời tạo đa băng cho anten đa băng Đề xuất áp dụng cho hình dáng DGS khác cho anten hoạt động băng tần khác nhau, ứng dụng truyền thông di động 4G truyền thông 5G băng tần milimet Kết đề xuất công bố cơng trình số [1] [3] Đề xuất cấu trúc dải chắn băng tần DS-EBG, giảm đáng kể kích thước EBG nhờ hiệu ứng xạ hai mặt mà đơn giản thiết kế, chế tạo, ứng dụng làm giảm sâu ảnh hưởng tương hỗ phần tử xạ anten MIMO Bên cạnh đó, cấu trúc cải thiện hệ số tăng ích, mở rộng băng thơng cho thiết kế anten Đặc biệt, cấu trúc DS-EBG không làm suy giảm hiệu suất xạ anten Kết đề xuất chứng minh dựa mơ hình mạch tương đương, mô thực nghiệm để đảm bảo tính khả thi cấu trúc cơng bố cơng trình số [2] [5] Đề xuất cấu trúc anten CRLH sử dụng phương pháp tiếp điện đồng phẳng Anten đề xuất có cấu trúc nhỏ gọn gần 90% so với cấu trúc anten vi dải thông thường với băng thông rộng, đáp ứng cho truyền thông di động 5G băng tần thấp 5G Wifi 802.11ac Bên cạnh đó, để giảm sâu tương hỗ cho anten MIMO với khoảng cách nhỏ 0,5 băng tần rộng anten CRLH, cấu trúc giảm tương hỗ sử dụng đường biến đổi đề xuất Cả cấu trúc anten cấu trúc 98 giảm tương hỗ chứng minh mơ hình mạch tương đương, mô thực nghiệm để đảm bảo tính khả thi đề xuất Kết đề xuất cơng bố cơng trình số [4] Hướng phát triển luận án Hướng phát triển luận án bao gồm: − Phát triển kỹ thuật DS-EBG cho cấu trúc đa băng với số lượng băng tần lớn hai điều chỉnh băng tần tần số hoạt động mong muốn tần số lại nhằm nâng cao đặc tính cải thiện độ cách ly hệ số tăng ích cho băng tần cao − Phát triển kiến trúc anten mảng, anten MIMO, massive MIMO băng tần milimet sử dụng cấu trúc DGS kép, DS-EBG nhằm cải thiện tham số cho anten giảm sai số kết thực nghiệm kết mô 99 DANH MỤC CẤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN A Các cơng trình cơng bố kết trực tiếp luận án Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Van Hoc, Hoang Quan and Vu Van Yem (2016), “Compact MIMO Antenna with Low Mutual Coupling Using Defected Ground Structure”, 2016 IEEE Sixth International Conference on Communications and Electronics (IEEE ICCE 2016), pp.242-247, 27-29 July 2016, Ha Long, Vietnam (Hội nghị quốc tế có Kỷ yếu hội nghị danh mục scopus) Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Van Hoc, Pham Dinh Son and Vu Van Yem, (2017), “Design and Implementation of Dual-Band MIMO Antenna with Low Mutual Coupling using Electromagnetic Band Gap Structures for Portable Equipments”, International Journal of Engineering and Technology Innovation, 1.2017, vol.7, no.1, pp.48-60, (Tạp chí Q3) Duong Thi Thanh Tu, Pham Dinh Son, Vu Van Yem (2018), “28/38 GHz Dualband MIMO Antenna with Low Mutual Coupling Using A Couple of DGS”, Journal of Heat and Mass Transfer, Special Volumn, Issue 1, Advances in Mechanical System and ICT-convergence, 6.2018, pp.47-53, (Tạp chí Q4) Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Tuan Ngoc, Vu Van Yem (2018) High Isolation Dual-band MIMO Antenna Based on a Novel Structure of Gradient Lines, International Journal of Microwave and Optical Technology, 7.2018, vol 13, no 4, (Tạp chí ISI, Q3) Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Thi Bich Phuong, Pham Dinh Son and Vu Van Yem (2018) Improving Characteristics of 28/38 GHz MIMO Antenna for 5G Applications by Using Double-Side EBG Structure, Journal of Communications, accepted, (Tạp chí Q4) B Các cơng trình cơng bố có liên quan đến luận án Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Ngoc Tu and Vu Van Yem (2017) Design of a Compact Triple-Band Fractal Planar Inverted F Antenna for Handheld Applications, Journal of Military Science and Technology, Rapid Communication in Advanced Science and Technology, (5.2017), Special Issue, no.48A, pp.40-47 Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Tuan Ngoc, Vu Van Yem, Forest Zhu, Diep N Nguyen, Eryk Dutkiewicz (2017) Quad-Band Antenna for GSM/WSN/WLAN/LTE-A Application in IoT Devices, 17th International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT2017), pp.353-357, 25-27 September, 2017, Cairns, Australia Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Gia Thang, Nguyen Thi Bich Phuong and Vu Van Yem (2017) Compact Triple-Band MIMO Antenna Design with High Isolation for Handheld Application, VNU Journal of Science: Computer Science and Communication Engineering, (10.2017), vol.33, no.1, pp.45-54 100 Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Gia Thang, Nguyen Tuan Ngoc, Nguyen Thi Bich Phuong and Vu Van Yem (2017) 28/38 GHz Dual-Band MIMO Antenna with Low Mutual Coupling using Novel Round Patch EBG Cell for 5G Applications, International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC2017), pp.64-69, 18-20 October 2017, Quy Nhon, Vietnam 10 Duong Thi Thanh Tu, Nguyen Tuan Ngoc and Vu Van Yem (2018) Compact, Wide-Band and Low Mutual Coupling MIMO Metamaterial Antenna using CPW Feeding for LTE/Wimax Applications, Journal on Information Communications Technology: Research and Development on Information & Communications Technology", accepted 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] Kyohei Fujimoto and Hishasi Morisita (2013), “Modern Small Antenna”, Cambridge University Press Chi-Yuk Chiu, Murch; R.D (2011), “Overview of multiple antenna designs for handheld devices and base stations”, Antenna Technology (iWAT), 2011 International Workshop on, Hong Kong, China, pp.74-77 Gupta, A and Jha, R.K (2015), “A Survey of 5G Network: Architecture and Emerging Technologies”, Access, IEEE (Volume:3 ), 7.2015, pp 1206 - 1232 Cheng-Xiang Wang, Haider, F Xiqi Gao, Xiao-Hu You (2014), “Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communication networks”, IEEE Communications Magazine, 2.2014, vol 52 , issue 2, pp 122-130 Al-Fuqaha, A Guizani, M Mohammadi, M Aledhari (2015), “Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications”, IEEE Communication Surveys and Tutorials, 6.2015, vol 17, issue.4, pp 2347 - 2376 R B Waterhouse, S D Targonski and D M Kokotoff (1998), “Design and performance of small print antenna”, IEEE Trans Antennas Propag., 11.1998, vol 46, no 11, pp 1629-1633 M.C Huynh and W.Stutzman (2003), “Ground plane effects on planar inverted-F antenna (PIFA) performance”, Microw Antennas Propag 8.2003, vol 4, no.11, pp.209-213 Chao Sun; Huili Zheng, Lingfei Zhang, Ying Liu (2014), “Analysis and Design of a Novel Coupled Shorting Strip for Compact Patch Antenna With Bandwidth Enhancement”, Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE Journals & Magazines, vol 13, pp 1477-1481 D.Schaubẻt, F Farar, A Sindoris and S Hayes (1981), “Microstrip antennas with frequency agility and polarization diversity”, IEEE Trans Antennas Propag., 1.1981, vol 29, no 1, pp.118-123 C.R Rowell and R.D Murch (1997), “A capacitively loaded PIFA for compact mobile telephone handsets”, IEEE Trans Antennas Propag., 5.1997, vol.45, no.5, pp.837-842 M.C Scardelletti, G.E Ponchak, S.Merritt, J.S.Minor, and C.A.Zorman (2008), “Electrically small folded slot antenna utilizing capacitive loaded slot lines”, 2008 IEEE Radio and Wireless Symposium, pp 731-734 C P Baliarda, J Romeu and A Cardama (2000), “The Koch monopole: a small fractal antena”, IEEE Trans Antenna Propag., 11.2000, vol 48, no 11, pp 17731781 R Azadegan and K Sarabandi (2003), “A novel approach for miniaturization of slot antennas”, Antenna Propag IEEE Trans On, 3.2003, vol 51, no 3, pp.421 – 429 F Merli, L Bolomey, J Zurcher, G Corradini, E Meurville and A K Skrivervik (2011), “Design, realization and measurements of a miniature antenna for 102 [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] implantable wireless communiaction system”, Antenna Propag IEEE Trans On, vol 59, no 10, pp.3544 - 3555 Bhavna Thakur, Ashwini Kunte (2018), “A Survey of Antenna Miniaturization Techniques Using Metamaterials”, International Journal of Engineering Research in Computer Science and Engineering, vol.5, issue 3, pp.191-197 Makesh Kumar Khandelwal, Binod Kumar Kanaujia and Shachin Kumar (2017), “Review Article - Defected Ground Structure: Fundamentals, Analysis, and Applications in Modern Wireless Trends”, International Journal of Antenna and Propagation, Volumn 2017, pages Md Shahidul Alam, Norbahiah Misran, Baharudin Yatim, and MohammadTariqul Islam (2013), “Review Article - Development of Electromagnetic Band Gap Structures in the Perspective of Microstrip Antenna Design”, International Journal of Antenna and Propagation, Volumn 2013, 22 pages Istvan Szini, Alexandru Tatomirescu, and Gert Frølund Pedersen (2015), “On Small Terminal MIMO Antennas, Harmonizing Characteristic Modes with Ground Plane Geometry”, IEEE Antenna Propag Trans On, vol 63, no 4, pp.1487 - 1497 Mohammad S Sharawi (2014), “Printed MIMO Antenna Engineer”, Artech House Leeladhar malviya, Rajib kumar panigrahi and M V Kartikeyan (2017), “MIMO antennas with diversity and mutual coupling reduction techniques: a review”, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, Tutorial and review paper, 10.2017, vol 9, issue.8, pp.1763-1780 Ghosh, S., Thanh-Ngon Tran, Tho Le-Ngoc (2014), “Dual-Layer EBG-Based Miniaturized Multi-Element Antenna for MIMO Systems”, Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, IEEE Journals & Magazines, vol.62, issue 8, pp 3987-3997 Mu’ath J Al-Hasan, Tayeb A Denidni and Abdel-Razik Sebak (2015), “Millimeterwave compact EBG structure for Mutual- Coupling Reduction Applications”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2.2015, vol 63, no 2, pp 823 – 828 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 Antenna and Propagation, vol.2015, Article ID 851904, pages Niraj Kumar and Usha K Kommuri (2018), “MIMO Antenna Mutual Coupling Reduction for WLAN Using Spiro Meander Line UC-EBG”, Progress In Electromagnetics Research C, Vol 80, 65–77 Raghad Ghalib Saadallah Alsultan and Gưlge Ưgücü Yetkin (2018), “Mutual Coupling Reduction of E-Shaped MIMO Antenna with Matrix of C-Shaped Resonators”, International Journal of Antennas and Propagation, Volume 2018, Article ID 4814176, 13 pages L Matekovits et al (2017), “Mutual Coupling Reduction Between Implanted Microstrip Antennas on a Cylindrical Bio-Metallic Ground Plane”, IEEE Access, Special section on body area networks, vol.5, pp.8804 - 8811 103 [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] Mahmoud Niroo-Jazi1, Tayeb A Denidni, Mohammad Reza Chaharmir, Abdel R Sebak (2014), “Meta-surfaces and antennas' radiation characteristics enhancement: planar microstrip and microstrip-based quasi-aperture antennas”, IET Microwaves, Antennas & Propagation, 9.2014, vol.8, issue: 12, pp 901-911 Sameer Kumar Sharma, Ashish Gupta and Raghvendra Kumar Chaudhary (2015) “Epsilon Negative CPW-Fed Zeroth-Order Resonating Antenna With Backed Ground Plane for Extended Bandwidth and Miniaturization Antennas and Propagation”, IEEE Transactions on, IEEE Journals & Magazines, vol.63, issue 11, pp 5197-5203 Sharma S.K., Gupta A., Chaudhary R.K (2014), “Compact CPW-fed CHSSR antenna for WLAN”, Microwave and RF Conference (IMaRC), 2014 IEEE International, pp.115-117 Gupta A., Sharma S.K., Chaudhary R.K (2015), “A compact CPW-fed metamaterial antenna for high efficiency and wideband applications Communications”, 2015 Twenty First National Conference on, IEEE Conference Publications, pp.1-4 Yong Li, Chunting Wang, Hongwei Yuan, Ning Liu, Hualong Zhao, and Xiali Li (2016), “A 5G MIMO Antenna Manufactured by 3D Printing Method”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 6.2016, vol.16, pp 657-660 Ming-Yang Li, Zi-Qiang Xu, Yong-Ling Ban, Qing-Ling Yang, and Qiang-Qiang zhou (2016), “Eight-port dual-polarized MIMO antenna for 5G smartphone applications”, Antennas and Propagation (APCAP), 2016 IEEE 5th Asia-Pacific Conference on, 7.2016, pp.195-196 Qian Wang, Ning Mu, LingLi Wang, Safieddin Safavi-Naeini, and JingPing Liu (2017), “5G MIMO Conformal Microstrip Antenna Design”, Wireless Communications and Mobile Computing, vol 2017, Article ID 7616825, 11 pages Vũ Văn Yêm (2010), “Phân tích, thiết kế chế tạo anten kích thước nhỏ sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt cho hệ thống vô tuyến băng thông rộng”, Đề tài nghị định thư với nước ngoài, 11/355/2008/HĐ-NĐT Huỳnh Nguyễn Bảo Phương (2014), “Nghiên cứu phát triển cấu trúc EBG ứng dụng cho hệ thống thông tin vô tuyến hệ mới”, Luận án tiến sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà nội Pham Trung Minh, Nguyen Trong Duc, Phan Xuan Vu, Nguyen Thanh Chuyen, and Vu Van Yem (2017), “Low Profile Frequency Reconfigurable PIFA Antenna using Defected Ground Structure”, REV Journal on Electronics and Communications, 10.2017, vol 7, no 1–2, pp 9-17 Nguyễn Khác Kiểm (2016), “Nghiên cứu phát triển anten MIMO cho thiết bị đầu cuối di động hệ mới”, Luận án tiến sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà nội Đặng Như Định (2017), “Nghiên cứu, phát triển lọc thông dải, chia công suất, anten sử dụng đường truyền phức hợp, vòng cộng hưởng hiệu ứng viền siêu 104 [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] vật liệu”, Luận án tiến sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông, Đại học Bách Khoa Hà nội Luong Xuan Truong, Nguyen Cong Tien, Tran Minh Tuan, and Truong Vu Bang Giang (2015), “Design a log periodic fractal Koch microstrip antenna for S band and C band applications”, Advanced Technologies for Communications (ATC), 2015 International Conference on, 10.2015, pp.556-560 Luong Xuan Truong, Vu Quang Tao, Tran Minh Tuan, and Truong Vu Bang Giang (2015), “Design a microstrip antenna with defected ground structure”, Advanced Technologies for Communications (ATC), 2015 International Conference on, 10.2015, pp.160-163 Nhu Huan Nguyen, Thi Duyen Bui, Anh Dung Le, Anh Duc Pham, Thanh Tung Nguyen, Quoc Cuong Nguyen, and Minh Thuy Le (2018), “A Novel Wideband Circularly Polarized Antenna for RF Energy Harvesting in Wireless Sensor Nodes”, International Journal of Antenna and Propagation, vol.2018, Article ID 1692018, pages Dinh-Khanh Ho, Ines Kharrat, Van-Duc Ngo, Tan-Phu Vuong, Quoc-Cuong Nguyen, Minh-Thuy Le (2016), “Dual-band rectenna for ambient RF energy harvesting at GSM 900 MHz and 1800 MHz”, 2016 IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies (ICSET), 11.2016, pp.306-310 Dang Tien Dung, Quoc Dinh Nguyen, Do Quoc Trinh, and Yoshihide Yamada (2018), “Investigating Equations Used to Design a Very Small Normal-Mode Helical Antenna in Free Space”, Wireless Communications and Mobile Computing, vol 2018, Article ID 7967468, pages Rasyidah Hanan Binti Mohd Baharin, Yoshihide Yamada, Kamilia Binti Kamardin, Nguyen Quoc Dinh, Naobumi Michishita (2017), “Input resistances of small normal-mode helical antennas in dielectric materials”, 2017 IEEE Asia Pacific Microwave Conference (APMC), 11.2017, pp.1175-1178 Nguyen Quoc Dinh, Le Trong Trung, Xuan Nam Tran, Naobumi Michishita (2016), “A Compact MIMO UWB Antenna Using Different Types of Dipoles with Low Mutual Coupling”, IEICE Transactions on Communications, 11.2016, vol.E99-B, no.11, pp.2381-2389 Nguyen Quoc Dinh, Le Trong Trung, Xuan Nam Tran, Naobumi Michishita (2016), “A compact MIMO ultra-wide band antenna with low mutual coupling”, Applied Computational Electromagnetics Society Journal, 3.2016, vol.31, no.3, pp.252-260 Nguyen Viet Hung, Sharajha Ala (2017), “Miniaturied Antenna by Using dielectric thin film based capacitor”, Journal of Science and Technology on Information and Communications, vol 1, no 3-4, pp 42-47 V H Nguyen and T P Vuong (2014), “Miniaturization of a folded dipole by applying slow-wave effect”, 2014 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2014), 10.2014, pp 94-98 Fan Yang and YahyaRahmat-Samii (2008), “Electromagnetic Band Gap Structures in Antenna Engineering”, The Cambbridge RF and Microwave Engineering Series 105 [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] Kuttathati Srinivasan Vishvaksenan, Kaliyappa Mithra, Ramalingam Kalaiarasan, and Kaliyappa Santhosh Raj (2017), “Mutual Coupling Reduction in Microstrip Patch Antenna Arrays Using Parallel Coupled-Line Resonators”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 3.2017, vol 16, pp.2146-2149 Shruti Dhamanka, Snahal Lopes (2016), “Mutual Coupling Reduction Techniques in Microstrip Patch Antennas: Survey”, International Research Journal of Engineering and Technology, vol.3, issue 3, pp 1064- 1069 Mohammad Naser-Moghadasi, Rahele Ahmadian, Zahra Mansouri, Ferdows B Zarrabi, and Maryam Rahimi (2014), “Compact EBG Structures for Reduction of Mutual Coupling in Patch Antenna MIMO Arrays”, Progress In Electromagnetics Research C, vol.53, pp.145-154 Abdolmehdi Dadgarpour, Milad Sharifi Sorkherizi, Ahmed A Kishk (2016), “Wideband, Low loss Magneto Electronic Dipole Antenna for 5G Wireless Network with Gain Enhancement Using Meta Lens and Gap Waveguide Technology Feeding”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.64, no 12, pp 5094 - 5101 Almir Souza e Silva Neto (2017), “Dual Band Patch Antenna for 5G Applications with EBG Structure in the Ground Plane and Substrate”, from book Recent Advances in Information Systems and Technologies: Volume (pp.1044-1049) Kyohei Fujimoto (2008), “Mobile Antenna Systems Handbook”, Artech House Inc Ying Z (1996), “Multi-Band Non-Uniform Helical Antennas”, International Pattern Ying Z and Andersson (2003), “Multi-Band Multi Antenna Systems for a Modern Mobile Phone”, Proc Nordic Antenna Symposium, Kamar, Swiden Lizhong Zheng and D.N.C Tse (2003), “Diversity and multiplexing: a fundamental tradeoff in multiple-antenna channels”, Information Theory, IEEE Transactions on, 49(5):1073–1096 A Constantinides A Goldsmith A PaulRaj H Vincent Poor E Biglieri, R Calderbank (2007), “MIMO Wireless Communications”, Cambridge University Press Leeladhar et al (2016), “A 2x2 Dual-Band MIMO Antenna with Polarization Diversity for Wireless Applications”, Progress In Electromagnetics Research C, vol.61, pp.91-103 A Lai, K.M.K.H Leong, and T.Itoh (2007), “Infinitive Wavelength Resonant Antennas with Monopolar Radiation Pattern Based on Periodic Structures”, IEEE Trans Antennas Propag., vol.55, no.3, pp.868-876 M P Karaboikis, V C Papamichael, G F Tsachtsiris, and V T Makios (2008), “Integrating compact printed antennas onto small diversity/MIMO terminals”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 56, pp 2067-2078 3GPP TS 36.101, V8.3.0 (2008), “EUTRA User Equipment Radio Transmission and Reception” Christophe Caloz, Tatsuo Itoh (2005), “Electromagnetic Metamaterials Transmission Line Theory and Microwave Applications”, Wiley-IEEE Press 106 [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] F Yang and Y Rahmat-Samii (2002), “Applications of electromagnetic band-gap (EBG) structures in microwave antenna designs”, in Proceedings of the 3rd International Conference on Microwave and MillimeterWave Technology, pp 528– 531 D Sievenpiper (2006), “Review of theory, fabrication, and applications of high impedance ground planes”, in Metamaterials: Physics and Engineering Explorations, N Engheta and R Ziolkowski, Eds., chapter 11, JohnWiley & Sons, NewYork, NY,USA L Liang,C.H Liang, L.Chen, andX.Chen (2008), “Anovel broadband EBG using cascaded mushroom-like structure”, Microwave and Optical Technology Letters, vol 50, no 8, pp 2167–2170 X Mu, W Jiang, S X Gong, and F W Wang (2011), “Dual-band low profile directional antenna with high impedance surface reflector”, Progress in Electromagnetics Research Letters, vol 25, pp 67–75 Nagendra kushwaha and Raj Kumar (2014), "Study of different shape Electromagnetic Band Gap (EBG) structures for single and dual band applications", Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, vol 13, no 1, pp.16-31 Hossein Malekpoor and Shahrokh Jam (2018), "Design, analysis, and modeling of miniaturized multi-band patch arrays using mushroom-type electromagnetic band gap structures", International Journal of RF and Microwave Computer-Aided and Engineering, 13 pages Ki Hyuk Kim, José E Schutt-Ainé (2008), "Analysis and Modeling of Hybrid Planar-Type Electromagnetic-Bandgap Structures and Fisibility Study on Power Distribution Network Application", IEEE Transactions on Microwave theory and Techniques, vol 56, no1, pp.178-187 M S Alam, M T Islam, and N Misran (2011), “Design analysis of an electromagnetic bandgap microstrip antenna”, TheAmerican Journal of Applied Sciences, vol 8, no 12, pp 1374–1377 S D Assimonis, T V Yioultsis, and C S Antonopoulos (2012), “Computational investigation and design of planar EBGstructures for coupling reduction in antenna applications”, IEEE Transactions on Magnetics, vol 48, no 2, pp 771–774 Y Q Fu and N C Yuan (2005), “Reflection Phase and Frequency Bandgap Characteristics of EBG Structures with Anisotropic Periodicity”, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol.19, issue 14 A Aminian, F Yang, and Y Rahmat-Samii (2003), “In-phase reflection and EM wave suppression characteristics of electromagnetic band gap ground planes,” in Proceedings of the IEEE International Antennas and Propagation Symposium, pp 430–433 A Sanada, C Caloz, and T Itoh (2004), "Characteristics of the composite right/lefthanded transmission lines", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol 14, pp 68-70 107 [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] R B Waterhouse and D Novak (2006), “A small electromagnetic bandgap structure”, in Proceedings of the IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, San Francisco, Calif, USA, pp 602–605 B.Q.Lin, X.Y.Ye, X Y Cao, and F.Li (2008), “Uniplanar EBGstructure with improved compact and wideband characteristics”, Electronics Letters, vol 44, no 23, pp 1362–1363 M S.Alam, M T Islam, and N.Misran (2012), “Anovel compact split ring slotted electromagnetic bandgap structure for microstrip patch antenna performance enhancement”, Progress in Electromagnetics Research, vol 130, pp 389–409 Sanae Dellaouia, Abdelmoumen Kaabala, Mustapha El Halaouia, AdelAsselmana (2017), “Patch array antenna with high gain using EBG superstrate for future 5G cellular networks”, Procedia Manufacturing Volume 22, 2018, 11th International Conference Interdisciplinarity in Engineering, pp 463-467 Osama Haraz, AYaman Elboushi, Saleh Alshebeili, and Abdel Razik Sebak (2014), “Dense Dielectric Patch Array Antenna with Improved Radiation Characterizes Using EBG Ground Structure and Dielectric Ground Superstrate for Future 5G Cellular Network”, IEEE Access, vol.2, pp.909-913 Jing Zang et al (2016), “5G milimeter-wave Antenna Array: Design and Challenges”, IEEE Wireless and Communication Magazine, pp.2-8 D Guha, S Biswas, and Y M M Antar (2011), "Defected Ground Structure for Microstrip Antennas", in Microstrip and Printed Antennas: New Trends, Techniques and Applications, JohnWiley & Sons, London, UK, pp.307 -434 Ashwini K Arya, M.V Kartikeyan , A.Patnaik (2010), "Defected Ground Structure in the perspective of Microstrip Antennas": A Review, in Frequenz -Berlin- 64(5-6), pp.79-84 C Caloz, H Okabe, T Iwai, andT Itoh (2004), “A simple and accurate model for microstrip structures with slotted ground plane”, IEEE Microwave Wireless Components Lett., vol 14, no 4, pp 133–135 D Ahn, J.-S Park, C.-S Kim, J Kim, Y Qian, and T Itoh (2001), “A design of the low-pass filter using the novel microstrip defected ground structure” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 49, no 1, pp 86–93 J.-S Park, J.-H Kim, J.-H Lee et al (2002), “A novel equivalent circuit and modeling method for defected ground structure and its application to optimization of a DGS lowpass filter”, in Proceedings of the IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, vol 1, pp 417–420, IEEE, Washington, DC, USA N.C.Karmakar, S.M Roy, andI.Balbin (2006), “Quasi-staticmodeling of defected ground structure”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 54, no 5, pp 2160–2168 Chirg Garg, Magandeep Kaur (2014), “A review of Defected Ground Structure (DGS) in Microwave Design”, International Journal of Inovative Research in Electrical, Electronic, Instrumentation and Control Engineering, Vol 2, Issue 108 [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] J.-S Kuo and K.-L.Wong (2001), “A compact microstrip antenna with meandering slots in the ground plane”, Microwave and Optical Technology Letters, vol 29, no 2, pp 95–97 U Chakraborty, S K Chowdhury, and A K Bhattacharjee (2013), “Frequency tuning and miniaturization of square microstrip antenna embedded with ‘T’-shaped defected ground structure”, Microwave and Optical Technology Letters, vol 55, no 4, pp 69–872 Salehi et al (2016), “Mutual coupling reduction of microstrip antenna using defected ground structure”, IEEE Singapore International Conference on Communication System, pp.1-5 M A Antoniades and G V Eleftheriades (2008), “A compact multiband monopole antenna with a defected ground plane”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 7, pp 652–655 A P Saghati, M Azarmanesh, and R Zaker (2010), “A novel switchable singleand multifrequency triple-slot antenna for 2.4-GHz bluetooth, 3.5-GHz WiMax, and 5.8-GHz WLAN”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 9, pp 534– 537 M K Khandelwal, B K Kanaujia, S Dwari, S Kumar, and A K Gautam (2015), “Triple band circularly polarized compact microstrip antenna with defected ground structure for wireless applications”, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol 8, no 6, pp 943–953 Christophe Caloz (2011), "Metamaterial Antennas and Radiative Systems", in Microstrip and Printed Antennas: New Trends, Techniques and Applications, JohnWiley & Sons, London, UK, pp.346 -386 S Otto, C Caloz, A Sanada, and T Itoh (2004), “A dual-frequency composite right/left-handed half-wavelength resonator antenna”, in Proc IEEE Asia Pacific Microwave Conf, New Delhi A Rennings, T Liebig, S Abielmona, C Caloz, and P Waldow (2007), “Tri-band and dual-polarized antenna based on (unpublished) CRLH transmission line”, in Proc IEEE European Microwave Conf, Munich, pp 720–723 A Rennings, S Otto, J Mosig, C Caloz, and I Wolff (2006), “Extended composite right/left-handed (ECRLH) metamaterial and its application as quadband quarterwavelength transmission line”, in Proc IEEE Asia Pacific Microwave Conf., Yokohama Upadhyay, D K and S Pal (2013), "An improved full scanning antenna using lefthanded materials", Microwave and Optical Technology Letters, Vol 55, pp.261265 Po-Wei Chen and Fu-Chiarng Chen (2012), “Asymmetric Coplanar Waveguide (ACPW)Zeroth-Order Resonant (ZOR) Antenna WithHigh Efficiency and Bandwidth Enhancement”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol.11 Xue Li, Quan-Yuan Feng, and Qian-Yin Xiang (2013), “A Novel Vialess Resonant Type Antenna Based on Composite Right/Left Handed Trasmission Line (CRLH-TL) 109 [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] Unit Cell with Defected Ground Structure”, Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol 38, pp.55-64 T Jang, J Choi, and S Lim (2011), “Compact coplanar waveguide (CPW)-fed zeroth-order resonant antennas with extended bandwidth and high efficiency on vialess single layer”, IEEE Trans Antennas Propag., vol.59, no 2, pp 363–372 Pei-Ling Chi, Member, IEEE, and Yi-Sen Shih (2015), “Compact and BandwidthEnhanced Zeroth-Order Resonant Antenna”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, pp.1-4 Mohamed I Ahmed, A Sebak and Esmat A Abdallah (2012), “Mutual Coupling Reduction Using Defected Ground Structure (DGS) for Array Applications”, Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM 2012) Javier Pablos Abelairas and Fabián Molina Martín (2010), “Techniques to reduce the Mutual Coupling and to improve the Isolation between antennas in a Diversity System”, Project Period, AALBORG University M A Khayat, J T Williams, D R Jackson, and S A Long (2000), “Mutual coupling between reduced surface-wave microstrip antennas”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol 48, no 10, pp 1581–1593 A Diallo P Le Thuc R Staraj A Chebihi, C Luxey (2009, “A new method to increase the portto-port isolation of a compact two-antenna umts system”, IEEE Antennas and Propagation Letters Prabhat Sharmaa and Taimoor Khan (2013), "A Compact MIMO Antenna with DGS Structure", International Journal of Current Engineering and Technology, Vol.3, No.3, pp.780-783 Asieh Habashi, Javad Nourinia, Changiz Ghobadi (2012), "A Rectangular Defected Ground Structure (DGS) for Reduction of Mutual Coupling Between ClosedlySpaced Microstrip Antennas", 20th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE2012), pp.1347-1350 Satish K Jain, Ayush Shrivastava, and Gautam Shrivas (2015), “Miniaturization of Microstrip Patch Antenna using Metamaterial loaded with SRR”, Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 2015 International Conference on, pp.12241227 Z Z Abidin, Y Ma, R A Abd-Alhameed, K N Ramli, D Zhou, M S Bin-Melha, J M Noras, and R Halliwell (2011), “Design of 2x2 U-shape MIMO slot antennas with EBG material for mobile handset applications”, Progress In Electromagnetics Research (PIER), vol.7, no.1, pp.81-85 Ho Anh Tuy (1996), “Giáo trình Lý thuyết mạch”, tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Mohammad S Sharawi, Ahmed B Numan, Muhammad U Khan, and Daniel N Aloi (2012), “A Dual-Element Dual-Band MIMO Antenna System with Enhanced Isolation for Mobile Terminals”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters (AWPL), vol 11, pp 1006-1009 110 [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] Mohammad S Sharawi, Ahmed B Numan, and Daniel N Aloi (2013), “Isolation Improvement in a Dual-Band Dual-Element MIMO Antenna System Using Capacitive Loaded Loops”, Progress in Electromagnetic Research (PIER), vol.134, pp.247-266 K Fujimoto, J L Volakis, and C C Chen (2010), “Small Antenna: Miniaturization Techniques & Applications”, Mc Graw Hill Sanae Dellaoui, Abdelmoumen Kaabal, Mustapha El halaoui, and Adel Asselman (2017), “Patch array antenna with high gain using EBG superstrate for future 5G cellular networks”, 11th International Conference Interdisciplinary in Engineering, pp.463-467 Mohammad S Sharawi, Symon K Podilchak, Mohamed T Hussain and Yahia M.M Antar (2017), “Dielectric Resonator Based MIMO Antenna System Enabling Millimeter-Wave Mobile Devices”, IET Microwaves, Antennas & Propagation, vol.11, no.2, pp 287 – 293 Ahsan Altaf, M A Alsunaidiy, and Ercument Arvas (2017), “A Novel EBG Structure to Improve Isolation in MIMO Antenna”, USNC-URSI Radio Science Meeting (2017 URSI), pp 105-106, July 2017 ITU-T (2015), “Provisional Final Acts: Frequency allocation”, World Radio Communication Conference (WRC-15), Geneva, Switzerland, pp.2-55 Christopher L Holloway, Edward F Kuester et al (2012), “An Overview of the Theory and Applications of Metasurfaces: The Two-Dimensional Equivalents of Metamaterials”, IEEE Antenna and Propagation Magazine, vol.54, no 2, pp.10-35, July 2012 Maryam Rahimi, Ferdows B Zarrabi et al (2014), “Miniaturization of Antenna for Wireless Application with Difference Metamaterial Structures”, Progress in Electromagnetics Research, vol 145, pp 19-29, Feb 2014 Saou-Wen Su, Cheng-Tse Lee, and Fa-Shian Chang (2012), “Printed MIMOAntenna System Using Neutralization-Line Technique for Wireless USB-Dongle Applications”, IEEE Antenna Propag Trans On, vol 60, no 2, pp.456 - 463 Xu-bao Sun and Mao-yong Cao (2017), “Mutual coupling reduction in an antenna array by using two parasitic microstrip”, AEU - International Journal of Electronics and Communications, vol.74, pp.1-4 Prakash Kumar Panda and Debalina Ghóh (2018), “Isolation and Gain Enhancement of Patch Antenna using EMNZ superstrate”, AEU - International Journal of Electronics and Communications, vol.86, pp 164-170 Mahmoud A Abdalla and Ahmed A Ibrahim (2013), “Compact and Closely Spaced Metamaterial MIMO Antenna with High Isolation for Wireless Applications”, IEEE Antenna and wireless Propag Letter, vol.12, pp 1452-1455 Chung-Yi Hsu, Lih-Tyng Hwang, Fa-Shian Chang, Shun-Min Wang, Chih-Feng Liu (2016), “Investigation of a single-plate π-shaped multiple-input–multiple-output antenna with enhanced port isolation for GHz band applications”, IET Microw Antennas Propag., vol 10, issue 5, pp 553–560 111 ... 13 1.3 Vật liệu có cấu trúc đặc biệt thiết kế anten kích thước nhỏ Vật liệu có cấu trúc đặc biệt hay gọi siêu vật liệu, thường vật liệu nhân tạo, nhờ cấu trúc đặc biệt vật liệu mà tạo đặc tính... hình anten sử dụng công nghệ mạch in khác thiết bị đầu cuối di động Vật liệu có cấu trúc đặc biệt cấu trúc dải chắn điện từ EBG, cấu trúc mặt đất khuyết DGS, cấu trúc đường truyền siêu vật liệu. .. dụng cấu trúc đường biến đổi với đề xuất anten MIMO kích thước nhỏ trước 95 xv MỞ ĐẦU Anten kích thước nhỏ vật liệu có cấu trúc đặc biệt Khái niệm anten nhỏ hay anten kích thước nhỏ sử