Nghiên cứu tính chất bức xạ điện từ các anten có cấu trúc vi dải

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Quốc Tự Kiều NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT BỨC XẠ ĐIỆN TỪ CÁC ANTEN CĨ CẤU TRÚC VI DẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Quốc Tự Kiều NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT BỨC XẠ ĐIỆN TỪ CÁC ANTEN CÓ CẤU TRÚC VI DẢI Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến điện tử Mã số: 60440105 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐỖ TRUNG KIÊN Hà Nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới TS Đỗ Trung Kiên, thầy tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình làm luận văn Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo môn Vật lý Vô tuyến, thầy, cô Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG Hà Nội Cảm ơn thầy, tận tình giảng dạy, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập trường môn Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, người thân bạn môn, bạn làm thực hành môn người giúp đỡ, chia sẻ động viên tơi q trình hồn thành luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Tôi xin chân thành cảm ơn! Trần Quốc Tự Kiều MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU Chƣơng LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ANTEN 1.1 Giới thiệu chung anten 1.2 Hệ phƣơng trình Maxwell nghiệm 11 1.3 Quá trình vật lý xạ sóng điện từ anten 13 1.4 Các thông số đặc trƣng anten 13 1.4.1 Hàm tính hướng 13 1.4.2 Đồ thị phương hướng độ rộng búp sóng 14 1.4.3 Giản đồ xạ 16 1.4.4 Trở kháng vào anten 19 1.4.5 Hệ số định hướng hệ số tăng ích 20 1.4.6 Mật độ công suất xạ cường độ xạ 21 1.4.7 Công suất xạ đẳng hướng tương đương 23 1.4.8 Hiệu suất anten 23 1.4.9 Tính phân cực anten 24 Chƣơng ANTEN VI DẢI VÀ ANTEN MẢNG VI DẢI 26 2.1 Giới thiệu chung anten vi dải 26 2.1.1 Định nghĩa anten vi dải 26 2.1.2 Nguyên lý hoạt động anten vi dải 27 2.1.3 Ưu nhược điểm anten vi dải 28 2.1.4 Các ứng dụng anten vi dải 29 2.1.5 Trường xạ anten vi dải 29 2.1.6 Các hình dạng anten vi dải 30 2.1.7 Các kỹ thuật tiếp điện cho anten vi dải 31 2.2 Anten mảng vi dải 34 2.2.1 Định nghĩa anten mảng vi dải 34 2.2.2 Hệ thống tiếp điện mảng anten vi dải 35 Chƣơng THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ KIỂM TRA CÁC THÔNG SỐ CỦA ANTEN VI DẢI BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SIÊU CAO TẦN ADS VÀ MATLAB 40 3.1 Giới thiệu phần mềm mô ADS (Advanced Design System) 40 3.2 Các thông số cần thiết thiết kế mô anten vi dải mảng anten vi dải 40 3.2.1 Chiều rộng patch 41 3.2.2 Chất 41 3.2.3 Kỹ thuật tiếp điện 42 3.2.4 Điện dẫn 43 3.2.5 Trở kháng vào tần số cộng hưởng 45 3.3 Thiết kế mô anten vi dải sử dụng phần mềm mô ADS Matlab 47 3.3.1 Mô anten đơn 48 3.3.2 Mô mảng anten 49 3.3.3 Kiểm tra thông số anten vi dải 50 3.3.4 Kiểm tra thông số quan trọng mảng an ten vi dải 52 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Các thông số anten thiết kế 40 Bảng 3.2: Các thơng số sau tính tốn anten vi dải 47 Bảng 3.3: Sự phụ thuộc hệ sô phản xạ (S11) vào độ rộng khe (Gpf) 50 Bảng 3.4: Sự phụ thuộc hệ sô phản xạ (S11) vào độ dày lớp điện môi (h) 51 Bảng 3.5: Thông số hệ số phản xạ theo tần số anten vi dải mảng anten vi dải 53 Bảng 3.6: Độ lợi độ định hƣớng anten đơn mảng anten 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Anten - thiết bị thu nhận xạ sóng điện từ Hình 1.2: Đồ thị phƣơng hƣớng hệ tọa độ vuông góc 15 Hình 1.3: Đồ thị phƣơng hƣớng hệ tọa độ cực 15 Hình 1.4: Độ rộng đồ thị phƣơng hƣớng 16 Hình 1.5: Hệ thống tọa độ để phân tích anten 16 Hình 1.6: Giản đồ xạ vơ hƣớng anten 17 Hình 1.7: Giản đồ xạ mặt phẳng E mặt phẳng H cho anten loa 17 Hình 1.8: Các búp sóng anten xạ hƣớng tính 18 Hình 1.9: Sự quay vector điện trƣờng 24 Hình 1.10: Các loại phân cực 25 Hình 2.1: Cấu tạo anten vi dải 26 Hình 2.2: Trƣờng xạ E H anten vi dải 27 Hình 2.3: Điện trƣờng anten vi dải nhìn từ xuống 30 Hình 2.4: Điện trƣờng anten nhìn ngang 30 Hình 2.5: Các dạng anten vi dải thơng dụng 30 Hình 2.6: Cấp nguồn dùng đƣờng truyền vi dải 32 Hình 2.7: Cấp nguồn dùng cáp đồng trục 33 Hình 2.8: Cấp nguồn dùng phƣơng pháp ghép khe - Aperture coupled 33 Hình 2.9: Cấp nguồn dùng phƣơng pháp ghép gần - Proximity Coupled 34 Hình 2.10: Dàn anten phần tử 35 Hình 2.11: Phối hợp trở kháng đoạn phần tƣ bƣớc sóng 35 Hình 2.12: Mảng anten tiếp điện nối tiếp phần tử 37 Hình 2.13: Cấu trúc mảng anten tiếp điện song song phần tử 38 Hình 2.14: Hệ thống tiếp điện song song chiều 39 Hình 3.1: Lƣu đồ tính tốn thơng số 41 Hình 3.2: Tiếp điện đƣờng truyền vi dải 43 Hình 3.3: Patch chữ nhật mạch tƣơng đƣơng mơ hình đƣờng truyền 44 Hình 3.4: Patch hình chữ nhật 46 Hình 3.5: Khởi tạo giá trị ban đầu 48 Hình 3.6: Tạo file lƣu trữ thông số chất thiết lập độ dày cho chất 48 Hình 3.7: Thiết lập dải tần số hoạt động anten 49 Hình 3.8: Tạo file chứa anten vi dải 49 Hình 3.9: Tạo đƣờng truyền cho mảng anten vi dải 50 Hình 3.10: Đồ thị thể phụ hệ số phản xạ vào độ rộng khe 51 Hình 3.11: Đồ thị thể phụ hệ số phản xạ vào độ dày lớp điện mơi 52 Hình 3.12: Đồ thị phụ thuộc hệ số phản xạ S11 vào tần số anten vi dải 52 Hình 3.13: Đồ thị phụ thuộc hệ số phản xạ S11 vào tần số mảng anten vi dải 53 Hình 3.14: Đồ thị dải băng thông thiết kế anten vi dải 54 Hình 3.15: Đồ thị dải băng thông thiết kế mảng anten vi dải 54 Hình 3.16: Đồ thị xạ anten vi dải 55 Hình 3.17: Đồ thị xạ anten mảng vi dải 55 Hình 3.18: Đồ thị Smith biểu diễn phối hợp trở kháng anten vi dải 56 Hình 3.19: Đồ thị Smith biểu diễn phối hợp trở kháng mảng anten vi dải 56 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ý NGHĨA TÊN TỪ VIẾT TẮT DCS Digital Communication System PCS Personal Communication System UMTS Universal Mobile Telecommunication System WLAN Wireless Local Area Network ADS Advanced Design System RF Radio Frequency EIRP Equivalent Isotropically Radiated Power - Công suất xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng CW Clockwise CCW Counterclockwise MTA Microstrip Traveling-Wave Antennas MỞ ĐẦU Truyền thông không dây phát triển nhanh năm gần đây, bên cạnh yêu cầu kỹ thuật ngày cao, anten chế tạo việc quan tâm tới giá thành sản xuất, tính tiện dụng anten nhƣ độ bền, trọng lƣợng anten phải nhẹ, kích thƣớc anten phải nhỏ gọn…cũng mối quan tâm hàng đầu Các anten phẳng, chẳng hạn nhƣ anten vi dải (microstrip antenna) có ƣu điểm hấp dẫn nhƣ kích thƣớc nhỏ, chi phí thấp, dễ chế tạo dễ tích hợp lên access-point hay thiết bị di động Cũng lí này, kỹ thuật thiết kế anten phẳng thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu anten Gần đây, đặc biệt sau năm 2000, nhiều anten phẳng đƣợc thiết kế thỏa mãn yêu cầu băng thông hệ thống truyền thông di động tế bào, bao gồm GSM (Global System for Mobile communication, 890 - 960 MHz), DCS (Digital Communication System, 1710 - 1880 MHz), PCS (Personal Communication System,1850 - 1990 MHz) UMTS (Universal Mobile Telecommunication System, 1920 - 2170 MHz), đƣợc phát triển xuất nhiều tài liệu liên quan [7] Anten phẳng thích hợp ứng dụng thiết bị truyền thông cho hệ thống mạng cục không dây (Wireless Local Area Network, WLAN) dải tần 2.4 GHz (2400 - 2484 MHz) 5.2 GHz (5150 - 5350 MHz) Anten vi dải vốn có băng thơng hẹp nên việc mở rộng băng thông thƣờng yêu cầu quan trọng ứng dụng thực tế Do đó, việc giảm kích thƣớc mở rộng băng thông xu hƣớng thiết kế cho ứng dụng thực tế anten vi dải Luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế anten vi dải hình chữ nhật đồng, cấp nguồn theo kiểu đƣờng truyền vi dải có đƣờng dây dẫn vào phần mềm mô siêu cao tần ADS (Advanced Design System) Matlab nhằm làm rõ đặc trƣng nhƣ đặc tính xạ,băng thông trở kháng … anten vi dải Luận văn đƣợc trình bày thành ba chƣơng Chƣơng tìm hiểu trình bày tổng quan anten: giới thiệu chung, đặc tính, thơng số đặc trƣng anten… Hình 3.3: Patch chữ nhật mạch tƣơng đƣơng mơ hình đƣờng truyền Khe #2 đƣợc xem nhƣ đồng khe #1, dẫn nạp tƣơng đƣơng nó: Y1=Y2 G1=G2 B1=B2 Điện dẫn khe tính cách phân tích trƣờng xạ theo mơ hình hốc cộng hƣởng Khi điện dẫn đƣợc tính theo công thức: G1  (3.7) Pr ad | V |2 Sử dụng công thức trƣờng điện xa ta có lƣợng xạ: (3.8) k 0W    sin( cos )  | V0|  Pr ad    sin  d 2 0  cos    Vì vậy, điện dẫn tính bằng: G1  (3.9) I1 120 Trong đó:    k 0W    sin   cos     sin  d I1    cos      (3.10) = -2 + cos(X) + XSi(X) + 44   W 2    ;W  0  90  G1       W  120    ;W  0  0  (3.11) 3.2.5 Trở kháng vào tần số cộng hưởng Dẫn nạp vào tính cách phản ánh dẫn nạp khe thứ đầu đầu vào công thức phản ánh trở kháng đƣờng truyền Trong trƣờng hợp lý tƣởng, hai khe cách khoảng λ/2 với λ bƣớc sóng điện môi Tuy nhiên , hiệu ứng viền chiều dài điện patch dài chiều dại thực Do khoảng cách khe nhỏ λ/2 Nếu giảm chiều dài dẫn nạp khe là: ~ ~ Y2 = G + j B = G1 − jB1 (3.12) Vì dẫn nạp cộng hƣởng là: Yin= Y1 + Y ˜2 = 2G1 (3.13) Khi dẫn nạp vào tổng số thực, trở kháng vào cộng hƣởng số thực : Zin  1  Rin  Yin 2G1 (3.14) Trở kháng vào cộng hƣởng đƣợc phƣơng trình khơng tính đến hiệu ứng qua lại hai khe Nếu kể đến tác động ta hiệu chỉnh cơng thức nhƣ sau: Rin  2(G1  G 2) (3.15) Trong đó, dấu‟+‟ ứng với mode phân bố điện áp cộng hƣởng lẻ (không đối xứng ) bên dƣới patch khe, dấu‟- ‟ dùng cho mode phân bố điện áp cộng hƣởng chẵn (đối xứng) Điện dẫn tƣơng hỗ G12 đƣợc định nghĩa giới hạn trƣờng vùng xa nhƣ sau: G12  Re  E1  H 2* ds | Vo | S 45 (3.16) Trong đó, E1 trƣờng điện xạ khe 1, H2 trƣờng từ xạ khe 2, V0 điện áp qua khe tích phân đƣợc lấy mặt cầu có bán kính lớn Sử dụng số kết có, G12 đƣợc tính:   koW  cos      sin    Jo(koL sin  )sin  d   G12   120  cos     (3.17) Trong J0 hàm Bessel loại bậc Điện trở cộng hƣởng diễn tả khe Điện trở cộng hƣởng đƣợc thay đổi cách ghép đƣờng cấp nguồn đƣa vào khoảng y0 từ khe Hình 3.4: patch hình chữ nhật Kỹ thuật sử dụng hiệu để phối hợp trở kháng với đƣờng cung cấp Trở kháng đƣờng truyền đƣợc cho công thức : Zo  120  Wo  Wo  ereff   1.393  0.667   1.444    h   h (3.18) Trong W0 bề rộng đƣờng truyền vi dải Trở kháng ghép đƣợc tính bởi: Rin( y  yo)    G12  B12  B 2  cos ( y o )+ sin ( yo)  sin( yo)   2(G1  G12)  L Yc L Yc L  (3.19) Trong Yc= 1/Zc Thƣờng phối hợp trở kháng với điện trở 50Ω nên ta có Rin(y  yo)        cos y o   Rin( y  0)cos  yo      G1  G    L  L  46 (3.20) 3.3 Thiết kế mô anten vi dải sử dụng phần mềm mô ADS Matlab Dựa vào phần thiết kế trên, học viên mô thiết kế anten vi dải hình chữ nhật đồng, cấp nguồn theo kiểu đƣờng truyền vi dải có đƣờng dây dẫn vào Miếng patch hình chữ nhật đƣợc lựa chọn cấu trúc đơn giản Miếng patch hình chữ nhật đƣợc chọn cấu trúc đơn giản Các thơng số kỹ thuật vật lý đƣợc sử dụng trình thiết kế: Tần số cộng hƣởng (f0) 2.45 GHz Chất đƣợc sử dụng cho anten FR4 với số điện môi εr=4.3 độ dày h= 1.6 mm Độ dày mặt phẳng đất (Cu) Mt=35μm Kích thƣớc đƣờng truyền điều chỉnh đảm bảo trở kháng anten 50Ω (kích thƣớc khe ảnh hƣởng đến trở kháng) Các thông số biết: εr, f0, z, h Các thơng số cần tìm là: W, L Bảng 3.2: Các thơng số sau tính tốn anten vi dải Tần số hoạt động(f0) 2.45 GHz Hằng số điện môi (εr) 4.3 (FR4) Chiều dài patch (L) 29.1383 mm Chiều rộng patch (W) 37.5839 mm Độ dày chất (h) 1.6 mm Độ dày mặt phẳng đất 0.035 mm Chiều rộng đƣờng truyền (W0) 3.11896 mm Chiều dài đƣờng truyền (L0) 12.2828 mm Điểm cấp nguồn (y0) 6.7 mm Độ rộng khe (Gpf) 1.46 mm Trở kháng đầu vào 50 Ω Mơ hình phân tích Mơ hình đƣờng truyền 47 3.3.1 Mơ anten đơn Bước 1: Tính tốn chiều dài ,chiều rộng patch Để tạo đƣợc chất điện môi, trƣớc hết ta phải tạo chứa chƣơng trình mà ta cần mơ kích vào biểu tƣợng „W+‟ công cụ Khi tạo đƣợc file chứa ta vào biểu tƣợng có cửa sổ mở Kích vào Lumped-Components chọn TLines-Microstrip Kích vào Tools LinecalcStart Linecalc Nhập thơng số εr, h, f0, Z0(trở kháng đầu vào),T (độ dày miềng đồng), TanD (loss tangent) synthsize ta đƣợc kết W0, L0 Hình 3.5: Khởi tạo giá trị ban đầu Bước 2: Tạo chất điện môi dải băng tần cho anten Kích vào “MLOC”, “MLIN”, ”Maclin3”‟ biểu tƣợng để thiết lập thông số chiều dài, chiều rộng, điểm cấp nguồn, độ rộng khe Khi thiết lập xong kích Layout Gennerate/update Layout Ok Kích EM Simulation setup Substrate (mơ tạo chất điện môi )New (tạo file lƣu trữ thơng số chất điện mơi) Kích vào Thickness (thiết lập độ dày cho chất nền) Hình 3.6: Tạo file lƣu trữ thông số chất thiết lập độ dày cho chất 48 Kích vào Frequency plan (thiết lập dải tần số hoạt động anten từ đến GHz)  Simulate để bắt đầu mơ dải băng tần hệ số S11 Hình 3.7: Thiết lập dải tần số hoạt động anten 3.3.2 Mô mảng anten Bước 1: Tạo file chứa anten vi dải Edit Component  Create Hierarch  Nhập Cell Name Hình 3.8: Tạo file chứa anten vi dải Bước : Tạo đường truyền cho mảng anten vi dải Dùng “MLOC”, ”MLIN”, ”Mcurve”,”MTEE” đƣợc thiết lập cách: Kích vào Tools LinecalcStart Linecalc Nhập thơng số εr, h, f0, Z0 (trở kháng đầu vào), T (độ dày miềng đồng), TanD (loss tangent) synthsize ta đƣợc kết W0, L0 (chú ý: phối hợp trở kháng cho trở kháng đầu vào anten 50Ω) 49 Hình 3.9: Tạo đƣờng truyền cho mảng anten vi dải Bước 3: Tạo chất điện môi dải băng tần cho mảng anten: Ta lặp lại bƣớc phần 3.3.3 Kiểm tra thông số anten vi dải Bảng 3.3: Sự phụ thuộc hệ sô phản xạ (S11) vào độ rộng khe (Gpf) W (mm) 37.58 L W0 (mm) (mm) 23.24 3.12 L0 (mm) 27.4 Y0 (mm) h (mm) 6.7 1.6 50 Độ rộng khe (mm) S11(dB) 1,2 -20,14 2.013 1,36 -20,56 1.304 1,38 -20,57 1.201 1,4 -20,58 1.168 1,42 -20,58 1.142 1,44 -20,58 1.121 1,46 -20,59 1.119 1,48 -20,57 1.115 1,5 -20,56 1.097 1,52 -20,55 1.111 1,54 -20,53 1.109 1,62 -20,44 1.097 1,8 -20.00 1.109 Hệ số sóng đứng Hình 3.10: Đồ thị thể phụ hệ số phản xạ vào độ rộng khe Nhận xét: Khi thay đổi độ rộng khe hệ số phản xạ anten có xu hƣớng giảm dần tới giá trị cực tiểu (hệ số phản xạ thấp tốt) tăng dần Nhƣ hệ số phản xạ phụ thuộc vào thay đổi độ rộng khe Bảng 3.4: Sự phụ thuộc hệ sô phản xạ (S11) vào độ dày lớp điện môi (h) W L W0 L0 Y0 h Khe S11 Hệ số sóng (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) đứng 6.80 0.8 1.46 37.58 23.47 1.54 27.4 -9.76 1.96 23.40 2.33 6.80 1.2 -13.82 1.51 23.24 3.12 6.70 1.6 -26.72 1.10 23.21 3.86 6.68 2.0 -22.07 1.17 23.00 5.50 6.66 2.6 -18.16 1.28 22.90 5.86 6.65 3.0 -15.93 1.38 22.88 7.10 6.54 3.6 -13.24 1.56 22.80 7.95 6.62 4.0 -12.03 1.67 51 S11 Hình 3.11: Đồ thị thể phụ hệ số phản xạ vào độ dày lớp điện môi Nhận xét: Khi tăng độ dày lớp điện môi hệ số phản xạ giảm đến giá trị h=1.6 mm (giá trị mà hệ số phản xạ nhỏ giá trị độ dày lớp điện môi lựa chọn để tối ƣu cho S11 nhỏ ) hệ số sóng đứng tăng trở lại 3.3.4 Kiểm tra thông số quan trọng mảng an ten vi dải Hệ số phản xạ mảng anten vi dải Tiến hành kiểm tra phụ thuộc hệ số phản xạ vào tần số anten vi dải mảng anten vi dải với thông số anten vi dải đƣợc cho bảng 3.2 ta có kết sau: Hình 3.12: Đồ thị phụ thuộc hệ số phản xạ S11vào tần số anten vi dải 52 Hình 3.13: Đồ thị phụ thuộc hệ số phản xạ S11vào tần số mảng anten vi dải Nhận xét: Hệ số phản xạ S11= -23.807 dB 2.45 GHz mảng anten vi dải cho thấy anten không tổn thất nhiều trình truyền Trong thiết kế này, kết hệ số phản xạ mảng anten có cải tiến so với anten vi dải đơn hình chữ nhật (S11= - 20.594 dB) (kết so sánh với anten đơn vi dải chƣa thay đổi thông số lựa chọn ban đầu) Bảng 3.5: Thông số hệ số phản xạ theo tần số anten vi dải mảng anten vi dải Anten đơn Tần số (GHz) Anten mảng S11 (dB) Tần số (GHz) S11 (dB) 2.325 -3.18 2.325 -5.878 2.35 -4.247 2.35 -7.067 2.375 -5.995 2.375 -8.918 2.4 -9.066 2.4 -12.033 2.425 -15.285 2.425 -18.043 2.45 -20.594 2.45 -23.807 2.475 -11.562 2.475 -14.917 2.5 -7.444 2.5 -10.567 2.525 -5.277 2.525 -8.155 2.55 -3.918 2.55 -6.675 2.575 -3.095 2.575 -5.714 53 Hệ số sóng đứng Dựa vào cơng thức tình hệ số sóng đứng: Ta có hệ số sóng đứng mảng patch anten SVWR = 1.123 phối hợp anten đƣờng truyền dây dẫn tốt (Nằm khoảng 1.1 < SVWR < 1.5 giá trị VSWR tốt) Băng thông Tiến hành kiểm tra băng thông anten vi dải mảng anten vi dải với thông số anten vi dải đƣợc cho bảng 3.2 ta có kết sau: Hình 3.14: Đồ thị dải băng thơng thiết kế anten vi dải Hình 3.15: Đồ thị dải băng thông thiết kế mảng anten vi dải 54 Băng thông dải tần số mô tả phạm vi tần số anten nhận truyền lƣợng, nơi mà S11 nhỏ -6 dB Vậy băng thông khoảng 250 MHz (tần số lớn 2.575 GHz tần số thấp 2.325 GHz) Nhƣ băng thông anten đƣợc tăng lên đáng kể so với băng thông anten đơn khoảng 150 MHz (tần số lớn 2.375GHz tần số nhỏ 2.525 GHz) Đồ thị xạ Tiến hành kiểm tra đồ thị xạ anten vi dải mảng anten vi dải với thông số anten vi dải đƣợc cho bảng 3.2 ta có kết sau: Các tín hiệu vơ tuyến xạ anten hình thành trƣờng điện từ với giản đồ xác định, phụ thuộc vào loại anten đƣợc sử dụng.Giản đồ xạ thể đặc tính định hƣớng anten Hình 3.16: Đồ thị xạ anten vi dải Hình 3.17: Đồ thị xạ anten mảng vi dải 55 Hình 3.18: Đồ thị Smith biểu diễn phối hợp trở kháng anten vi dải Hình 3.19: Đồ thị Smith biểu diễn phối hợp trở kháng mảng anten vi dải Bảng 3.6: Độ lợi độ định hƣớng anten đơn mảng anten Thông số Anten đơn Độ định hƣớng (dBi) 6.44819 7.793 Độ lợi (dBi) 0.629757 1.49286 Mảng patch anten Nếu bỏ qua tổn thất anten (do lớp điện môi, điện trở, tính phân cực tổn thất hệ số sóng đứng) tính định hƣớng độ lợi xấp xỉ Qua kết mô ta thấy độ lợi tính định hƣớng ( , patch anten đƣợc cải thiện so với anten đơn vi dải hình chữ nhật 56 ) mảng KẾT LUẬN Trong suốt thời gian nghiên cứu thực luận văn, với hƣớng dẫn tận tình TS Đỗ Trung Kiên, toàn nội dung luận băn hoàn thiện đáp ứng đƣợc yêu cầu đề Luận văn trình bày đặc trƣng anten anten vi dải,so sánh đƣợc ƣu điểm,nhƣợc điểm loại anten vi dải nhƣ kỹ thuật thiết kế loại Trong q trình tính tốn,thiết kế anten vi dải, luận văn tập trung vào phân tích ảnh hƣởng tham số đặc trƣng nhƣ độ dày chất nền,hằng số điện mơi,hình dạng patch…đến khả xạ, băng thơng anten…để đƣa mơ hình anten hợp lý cho thiết kế trình bày cơng thức liên quan để tính tốn thơng số Song song với q trình nghiên cứu lý thuyết anten, luận văn vào tìm hiểu sử dụng phần mềm mơ ADS để phục vụ cho q trình mơ anten đƣợc thiết kế Trong phần trình bày mơ thiết kế ADS, luận văn nêu chi tiết bƣớc tiến hành nhằm làm rõ cấu trúc anten đƣợc thiết kế Trên sở kết thu đƣợc, luận văn đƣợc phát triển theo hƣớng nhƣ sau: - Tối ƣu hóa anten vi dải thiết kế ADS để thu đƣợc kết xác - Nghiên cứu phƣơng pháp tăng băng thông antennhƣ tăng độ dày chất nền,dùng thành phần xạ xếp chồng … - Nghiên cứu phƣơng pháp cải thiện mức độ phối hợp trở kháng cho anten 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phan Anh (2002), Lý thuyết kỹ thuật anten, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội [2] Phan Anh (2002), Trƣờng điện từ truyền sóng, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Tiếng Anh [3] Constantine A.Balanis Antenna Theory Analysis and Design, 2rd ed, John Wiley & Sons, Inc, 2005 [4] P Bhartia, I Bahl, R Garg, and A Ittipiboon, “Microstrip Antenna Design Handbook”, Artech House Inc Norwood, MA 2001 [5] I.J.Bahl, P.Bhartia (1980), Microstrip Antennas, Artech House [6] David M Pozar (1997), Microwave Engineering, 2nd edition, John Wiley & Sons, Inc [7] S.-W Su “Printed loop antenna integrated into a compact, outdoor Wlan access point with dual-polarized radiation,” Progress In Electromagnetics Research C, Vol 19, pp.25-35, 2011 58 ... hoạt động anten vi dải 27 2.1.3 Ưu nhược điểm anten vi dải 28 2.1.4 Các ứng dụng anten vi dải 29 2.1.5 Trường xạ anten vi dải 29 2.1.6 Các hình dạng anten vi dải ... Hiệu suất anten 23 1.4.9 Tính phân cực anten 24 Chƣơng ANTEN VI DẢI VÀ ANTEN MẢNG VI DẢI 26 2.1 Giới thiệu chung anten vi dải 26 2.1.1 Định nghĩa anten vi dải ... KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Quốc Tự Kiều NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT BỨC XẠ ĐIỆN TỪ CÁC ANTEN CĨ CẤU TRÚC VI DẢI Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến điện tử Mã số: 60440105 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC