Thiết kế và mô phỏng, anten vi dải, cho điện thoại di động, băng GSM900, Trường điện từ, anten và truyền sóng vô tuyến
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - BÁO CÁO Môn học: Trường điện từ, anten truyền sóng vơ tuyến Đề Tài: Thiết kế mô anten vi dải cho điện thoại di động băng GSM900 Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Xuân Vũ Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Văn Trình Hà Nội, 1/2018 20134116 MỤC LỤC I.Tổng quan anten vi dải 1.Khái niệm Anten vi dải bao gồm patch kim loại mỏng đặt cách mặt đất khoảng nhỏ Patch anten vi dải thiết kế để có đồ thị xạ cực đại Điều thực cách lựa chọn mode trường xạ vùng không gian bên patch Patch đất tách biệt lớp điện mơi Có nhiều loại điện mơi dùng để thiết kế anten vi dải ( số khoảng [2,2 ; 12] Trong đề tài em sử dụng anten patch vi dải Anten patch vi dải bao gồm patch dẫn điện dạng hình học phẳng mặt miếng đế điện môi đất nằm mặt phẳng lại đế Anten patch vi dải thường có dạng hình chữ nhật hình tròn 2.Trường xạ anten vi dải Trường xạ từ anten vi dải giống tường dọc theo chu vi patch Sự xạ anten vi dải giống xạ đường truyền vi dải hở mạch Đồ thị xạ đầu hở tương tự đồ thị xạ dipole Hertz Lý thuyết thực nghiệm cho thấy tần số cao, suy hao xạ cao nhiều so với suy hao điện dẫn điện môi Bức xạ mạnh chế tạo với lớp điện mơi dày có số điện mơi thấp Hình Anten vi dải Hình Đồ thị xạ 3D anten vi dải Hình Đồ thị xạ anten vi dải theo H-plane E-Plane 3.Độ định hướng anten vi dải Độ định hướng anten định nghĩa : 4.Tính tốn kích thước anten: Với , , đồ dày nền, độ dày lớp đồng 0.035mm Chiều rộng mặt xạ (patch) Với vận tốc ánh sáng Hằng số điện môi hiệu dụng : Chiều dài hiệu dụng patch: Độ tăng chiều dài patch: Chièu dài patch : Kích thước mặt đất (Wg Lg) xác định theo công thức: Wg = 2*W Lg = 2*L 5.Tiếp điện cho anten 5.1 Tiếp điện cáp động trục Trong phương pháp tiếp điện cho angten vi dải cáp đồng trục lõi cáp hàn tiếp xúc với mặt phẳng xạ, vỏ cáp tiếp xúc với mặt phẳng đất Vị trí tiếp điện tốt tính tốn xác định có tọa độ (L4, W/5) Phương pháp tiếp điện có ưu nhược điểm dễ thực khơng có xạ phụ 5.2 Tiếp điện đường truyền vi dải Trong kỹ thuật tiếp điện này, dải dẫn kết nối trực tiếp đến cạnh mặt xạ Chiều rộng dải dẫn nhỏ nhiều so với kích thước mặt xạ Vị trí tiếp điện có tọa độ (L/2, 0) Chiều rộng dải dẫn: Trong Kích thước Lf = λ/4 II Mô anten path cho tần số 900MHz Các bước thực 1.1 Khởi động chương trình,tạo project - Khởi động chương trình CST STUDIO SUITE - Chọn File =>New để tạo project - Chọn Microwaves&RF=>Antennas>Planar=>Time Domain Sau chọn Unit phù hợp 1.2 Thiết lập thông số đối tượng - Điềm vào bảng Parmeter List giá trị thiết kế : - Chọn tab Modeling => khối Brick công cụ Sau double click để chọn điểm khối: Khối Ground: vật liệu Copper Khối Subtrate: vật liệu FR4 (lossy) Khối Path: gồm khối vật liệu Copper Với kích thước: Khi ta anten dạng : 1.3 Thiết lập nguồn cho Anten Ở ta cấp nguồn theo cách đường truyền vi dải: - Chọn Simulation=>Pick=> Pick Egde chọn mặt hình: - Sau chọn Simulation=>Waguide Port Và thiết lập thơng số : 1.4 Chọn khoảng tần số khảo sát cho anten Chọn Simulation=>Frequency nhâp: Fmin = 700 Fmax=1100 Kết mô với CST Chọn Home=>Start Simulation Sau chạy xong thấy kết tab Navigation Tree: Ta có kết sau 2.1 Đồ Thi S11 2.2 Đồ Thị VSWR: 2.3 Đồ Thị Phương Hướng Bức Xạ 3D Đánh giá kêt +Đồ thị phương hướng xạ anten path có dạng tương lý thuyết +Đồ thị S11 xác,tần số cộng hưởng gần với 900 MHz +Hệ số định hướng anten gần với TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Antenna Theory-Analysis And Design 3rd, JOHN WILEY & SONS, INC [2] http://www.antenna-theory.com