Đang tải... (xem toàn văn)
Anten tự cấu hình tần số là anten có thể điều chỉnh tự động tần số hoạt động của mình. Chúng đặc biệt hữu ích trong những tình huống mà nhiều hệ thống thông tin liên lạc hội tụ vì nhiều anten cần thiết có thể được thay thế bằng một anten cấu hình lại duy nhất. Trong phần này tiến hành thiết kế và mô phỏng anten tự cấu hình tần số hoạt động ở các cặp tần số 2.4 và 1.8 GHz; 1.8 và 0.9GHz. Từ các thiết kế của anten cơ sở, đề xuất phương pháp khắc bề mặt vi dải và thêm vào các diode PIN làm chuyển mạch giúp anten hoạt động ở các tần số khác nhau phụ thuộc vào trạng thái ONOFF của diode.
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .2 Phần .3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ANTEN 1.1 Khái niệm anten 1.2 Các kỹ thuật cấp nguồn cho anten .3 1.3 Giới thiệu anten tự cấu hình 1.4 Đặc tính anten tự cấu hình .4 1.5 Các loại anten tự cấu hình 1.5.1 Anten tự cấu hình tần số .4 1.5.2 Anten cấu hình xạ 1.5.3 Anten cấu hình phân cực .4 1.5.4 Anten tự cấu hình phối hợp 1.6 Công nghệ chuyển mạch anten 1.6.1 Chuyển mạch diode PIN .4 1.6.2 Chuyển mạch Transistor trường (FET) 1.6.3 Chuyển mạch khí .4 1.7 Anten vi dải 1.7.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động anten vi dải 1.7.2 Cơng thức tính tốn .4 1.7.4 Các thơng số anten cấu hình .Error! Bookmark not defined Phần .4 THIẾT KẾ ANTEN TỰ CẤU HÌNH TẦN SÔ .4 2.1 Giới thiệu 2.2 Thiết kế Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined LỜI NĨI ĐẦU Thơng tin xuất từ người biết dùng lửa, tiếng động, âm thanh, kí hiệu tượng hình để liên lạc trao đổi Trải qua trình phát triển nhu cầu thơng tin liên lạc người đòi hỏi phù hợp với thực tế nhanh, xác liên lạc khoảng cách xa Đóng góp vào thông tin liên lạc không kể tới vai trò anten, thiết bị dùng để truyền đạt thu nhận tín hiệu Để đáp ứng nhu cầu thơng tin liên lạc ngày phát triển cơng nghệ phát triển theo xu hướng thời đại nhỏ gọn đa ứng dụng Đây điều tất yếu anten phải nhỏ gọn để đáp ứng u cầu Chính mà anten vi dải phát triển từ năm 70 Đặc điểm bật anten nhỏ gọn, dễ chế tạo có độ định hướng tương đối cao đặc biệt dễ tích hợp với hệ thống xử lí tín hiệu Nội dung báo cáo gồm phần Phần 1: Giới thiệu tổng quan anten tự cấu hình tập trung trình bày lí thút anten, phân loại anten công nghệ chuyển mạch anten Phần 2: Thực thiết kế mơ anten tự cấu hình sử dụng phần mềm HFSS, kết đạt thảo luận Cuối đề tài trình bày kết thu định hướng phát triển đề tài Do kiến thức hạn hẹp nên q trình làm khơng thể tránh sai sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo bạn để đồ án chúng em hoàn thiện Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo ThS Nguyễn Thị Kim Thu tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm em thời gian qua Phần CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ANTEN 1.1 Khái niệm anten Anten thiết bị dùng để xạ sóng điện từ thu nhận sóng từ khơng gian bên Với phát triển kĩ thuật thơng tin, đa điều khiển…cũng đòi hỏi anten khơng đơn làm nhiệm vụ xạ hay thu sóng điện từ mà tham gia vào q trình gia cơng tín hiệu Trong trường hợp tổng qt, anten hiểu tổ hợp bao gồm nhiều hệ thống, chủ yếu hệ thống xạ cảm thụ sóng bao gồm phần tử anten ( dùng để thu phát), hệ thống cung cấp tín hiệu đảm bảo việc phân phối lượng cho phần tử xạ với yêu cầu khác ( trường hợp anten phát ), hệ thống gia cơng tín hiệu ( trường hơp anten thu ) 1.2 Các kỹ thuật cấp nguồn cho anten Do anten vi dải có thành phần xạ mặt đế điện môi nên kỹ thuật để cấp nguồn cho anten vi dải lúc ban đầu cách dùng đường truyền vi dải probe đồng trục xuyên qua mặt phẳng đất nối đến patch kim loại anten vi dải Việc lựa chọn cấp nguồn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Tuy nhiên, yếu tố quan trọng hiệu suất truyền lượng phần xạ phần cấp nguồn tức phải có phối hợp trở kháng hai phần với Ngoài ra, việc chuyển đổi trở kháng bước, việc uốn cong, làm phát sinh xạ rò suy hao sóng mặt Cấp nguồn đường truyền vi dải Việc kích thích cho anten vi dải đường truyền vi dải lớp cách lựa chọn tự nhiên patch xem đường truyền vi dải hở hai thiết kế mạch Tuy nhiên, kỹ thuật có vài hạn chế Đó phát xạ khơng mong muốn từ đoạn feed line kích thước đoạn feed line đáng kể so với mặt xạ Hình 1.1 mơ tả hình dạng cách cấp nguồn đường truyền vi dải cho anten vi dải Cách cấp nguồn cách cấp nguồn thông dụng anten vi dải Hình 1 Cấp nguồn dùng đường truyền vi dải Cấp nguồn cáp đồng trục Cấp nguồn qua cáp đồng trục phương pháp để truyền tải công suất cao tần Với cách cấp nguồn này, phần lõi đầu cấp nguồn nối với mặt xa, phần nối với đất Ưu điểm cách đơn giản q trình thiết kế, có khả cấp nguồn vị trí mặt xạ dễ dàng cho phối hợp trở kháng Tuy nhiên cách có nhược điểm là: Thứ dùng đầu cấp nguồn đồng trục nên có phần ăn phía ngồi làm cho anten khơng hồn tồn phẳng tính đối xứng Thứ hai cần cấp nguồn đồng trục cho dãy đòi hỏi số lượng đầu nối tăng lên thế việc chế tạo khó khăn độ tin cậy giảm Thứ ba cần tăng băng thơng anten đòi hỏi phải tăng bề dày lớp chiều dài cáp đồng trục Kết xạ rò điện cảm cáp đồng trục tăng lên Cấp nguồn dùng phương pháp ghép khe Aperture coupled Phương pháp cấp nguồn thường sử dụng nhằm loại bỏ xạ không cần thiết đường cấp nguồn vi dải Cấu trúc bao gồm hai lớp điện môi Mặt xạ đặt cùng, mặt đất có khe hở slot nhỏ, đường truyền cấp nguồn lớp điện môi Thông thường miếng điện mơi có số điện mơi thấp, lớp điện mơi có số điện mơi cao để nhắm mục đích tối ưu hóa xạ anten Tuy nhiên phương thức cấp nguồn khó thực hiên phải làm nhiều lớp làm tăng độ dày anten Phương pháp cấp nguồn cho băng hẹp Cấp nguồn dùng phương pháp ghép gần Proximity Coupled Cấu trúc gồm hai lớp điện môi, mặt xạ nằm miếng điện môi trên, đường cấp nguồn hai lớp điện mơi Phương thức có ưu điểm cao loại bỏ tối đa xạ đường cấp nguồn cho băng thơng rộng Hình Cấp nguồn dùng phương pháp ghép gần Proximity Coupled Phương pháp gọi phương pháp ghép điện từ Phương pháp chất ghép điện dung patch đường cấp nguồn Thông số hai lớp lựa chọn để cải thiện băng thơng giảm xạ rò đầu cuối hở đường truyền Cũng lí này, bề dày lớp điện môi thứ hai mỏng Bức xạ trường hợp lớn Tuy nhiên phương pháp phức tạp chế tạo sản xuất 1.3 Giới thiệu anten tự cấu hình Anten tự cấu hình anten có khả thay đổi dạng xạ, phân cực tần số hoạt động chuyển mạch (diode,transistor trường, khí), để phù hợp với nhiều tham số hệ thống Do vậy, có nhiều mục đích để sử dụng anten tự cấu hình Đối với nhiều nhu cầu hệ thống thông tin đại, anten tự cấu hình có khả thay đổi dạng xạ tần số hoạt động phân cực khác Các nhu cầu đòi hỏi chức (như điều khiển, chùm lái, tìm hướng radar) với điều kiện hạn chế việc phát thu 1.4 Đặc tính anten tự cấu hình Anten tự cấu hình có nhiều thuận lợi so với loại anten truyền thống khác Do đó, anten tự cấu hình sử dụng vào nhiều ứng dụng khoảng băng tần từ 100 MHz đến 100 GHz Anten tự cấu hình chứng tỏ thiết bị phát xạ hiệu cho nhiều ứng dụng với nhiều ưu điểm, nhiên, số khút điểm cần khắc phục Anten tự cấu hình có ưu điểm sau đây: - Có khối lượng kích thước nhỏ, bề dày mỏng - Chi phí sản suất thấp, dễ dàng sản xuất hàng loạt - Có khả phân cực tuyến tính với kỹ thuật cấp nguồn đơn giản - Các đường cung cấp linh kiện phối hợp trở kháng sản xuất đồng thời với việc chế tạo anten - Dễ dàng tích hợp với MIC khác vật liệu - Linh động phân cực tròn phân cực thẳng - Tương thích cho thiết bị di động cá nhân - Có thể dễ dàng thay đổi tần số hoạt động thay đổi diode pin Với ưu điểm vượt trội mà anten tự cấu hình trở nên thích hợp cho nhiều ứng dụng Tuy nhiên, anten tự cấu hình có nhược điểm như: - Anten tự cấu hình có băng thông hẹp vấn đề dung sai - Một số anten tự cấu hình có độ lợi thấp - Khả tích trữ cơng suất thấp - Có xạ dư từ đường truyền mối nối Một số ứng dụng anten tự cấu hình kể đến là: - Các anten dùng thông tin vô tuyến cần nhỏ gọn nên anten tự cấu hình thường dùng - Các radar đo phản xạ thường dùng dãy anten tự cấu hình phát xạ - Hệ thống thông tin hàng không vệ tinh dùng dãy anten tự cấu hình để định vị - Vũ khí thơng minh dùng anten tự cấu hình nhờ kích thước nhỏ gọn chúng - GSM hay GPS dùng anten tự cấu hình 1.5 Các loại anten tự cấu hình Có nhiều phương pháp để triển khai thực anten tự cấu hình Anten dựa thành phần chuyển mạch điện để thay đổi dòng bề mặt chúng gọi anten tự cấu hình theo dòng điện.Các anten dựa yếu tố chuyển mạch quang học gọi anten tự cấu hình theo quang học Các anten tự cấu hình theo tính vật lí thực việc thay đổi cấu trúc anten.Cuối anten tự cấu hình thực thơng qua việc sử dụng vật liệu thông minh Ferrites Liquid crystals`Khi thiết kế anten tự cấu hình, phải xác địng tính chất tự cấu hình (ví dụ.,tần số,dạng xa,tính phân cực phối hợp tính chất trên) cần sửa đổi Dựa tính chất đó, Anten tự cấu hình phân thành loại khác nhau: Anten tự cấu hình tần số Anten tự cấu hình phân cực Anten tự cấu hình dạng xạ Anten tự cấu hình phối hợp 1.5.1 Anten tự cấu hình tần số Anten tự cấu hình theo tần số cấu hình tần số cộng hưởng cách thay đổi cấu trúc, dạng xạ tính phân cực khơng đổi Anten tự cấu hình tần số ( gọi anten có khả điều chỉnh tần số) phân thành hai loại: Liên tục Chuyển mạch Anten tự cấu hình theo tần số liên tục cho phép chuyển đổi thuận lợi dải hoạt động mà không bị thay đổi đột ngột Anten tự cấu hình theo tần số sử dụng chuyển mạch, bên cạnh đó, sử dụng loại chế chuyển mạch để hoạt động dải tần số riêng biệt hay tách biệt Các loại anten phổ biến sử dụng chung lí thút hoạt động tính tự cấu hình, khác phạm vi độ dài hiệu dụng thay đổi hoạt động cho phép thông qua dải tần số khác thiết bị khác 1.5.2 Anten cấu hình xạ Các anten tự cấu hình dạng xạ tự cấu hình dạng xạ cách thay đổi cấu trúc tần số cộng hưởng phân cực khơng thay đổi Mơ hình xạ tự cấu hình dựa sửa đổi có chủ ý phân bố hình cầu mơ hình xạ Chùm lái ứng dụng mở rộng bao gồm đạo hướng xạ tối đa để tối đa hóa anten liên kết với thiết bị di động 1.5.3 Anten cấu hình phân cực Hướng dòng chảy anten chuyển đến phân cực điện trường trường xa anten Để đạt khả tự cấu hình phân cực, cấu trúc anten cấu hình cấp điện phải chuyển đổi cách làm thay đổi dòng chảy anten mà khơng cần đến thay đổi đặc tính riêng biệt quan trọng trở kháng tần số Tự cấu hình phân cực thay đổi loại khác phân cực tuyến tính, phân cực tròn quay phải phân cực tròn quay trái, phân cực tún tính, vòng phân cực elip Để thực tự cấu hình phân cực phần lớn dựa theo tương tự phần miêu tả tự cấu hình tần số trên, tất nhiên cách thực chúng khác Bởi việc chèn chuyển mạch ( FET hay PIN diode ) vào hình dạng anten, việc cẩn thận điều khiể hướng dòng chúng có phân cực khác Khả tự cấu hình có đạt tính đến chuyển mạch khe cấp điện kích thích bề mặt xạ… 1.5.4 Anten tự cấu hình phối hợp Khả anten để tự cấu hình đặc tính riêng biệt gồm tần số hoạt động lựa chọn, băng tần, hướng xạ phân cực xem anten tự cấu hình phối hợp Trên lí thút sở hoạt động anten tự cấu hình phối hợp khơng có khác biệt với anten tự cấu hình thơng thường, thiết kế điều khiển trường hợp chắn phức tạp Anten tự cấu hình phối hợp yếu tố đơn giản có tập trung vào phạm vi hoạt động chức bổ sung thực cách điều chỉnh cấu trúc trục Tuy nhiên, sở vấn đề việc tự cấu hình ,đặc tính tần số xạ xác địng với 1.6 Công nghệ chuyển mạch anten Phần đưa tổng quan thiết bị chuyển mạch RF có sẵn để sử dụng hệ thống anten Nó bao gồm thiết bị chuyển mạch sử dụng hai hệ thống anten cổ điển nhiều việc triển khai tự cấu hình Đặc biệt nghiên cứu thơng thường chuyển mạch khí chuyển mạch diode theo đề xuất nhà thiết kể để sử dụng thiết kế antentự cấu hình.Vai trò chuyển đổi chuyển tiếp thiết bị để thực phá vỡ chuyển mạch Trong thuật ngữ tĩnh bán tĩnh, chuyển mạch đơn giản hoạt động đường dẫn phá vỡ đường dẫn Tuy nhiên, chuyển sang hoạt động hệ thống RF bao gồm tính chất điện bổ sung Chuyển kháng, điện dung điện cảm dọc theo đường dẫn tín hiệu RF phải bao gồm phân tích hệ thống Trong hệ thống anten RF, chức chuyển đổi thường đòi hỏi kiểm sốt đạo dòng chảy lượng RF đường RF mong muốn Theo truyền thống, đường dẫn bao gồm hệ thống RF dẫn đến anten mạng lưới thức phân phối anten trường hợp mảng, mạng điện phân phối Việc giới thiệu anten tự cấu hình bổ sung thêm vào danh sách nơi chuyển mạch sử dụng để điều khiển hướng dòng chảy dòng RF Khơng phân biệt loại chuyển mạch sử dụng, có số đặc điểm quan trọng phải đánh giá cho tất ứng dụng RF chuyển đổi thiết kế anten đặc biệt tự cấu hình Tương tự chuyển mạch điện, RF chuyển mạch viba tự cấu hình cung cấp linh hoạt để tạo ma trận phức tạp tự động hệ thống thử nghiệm cho nhiều ứng dụng khác Dưới số chuyển mạch cấu hình: 1.6.1 Chuyển mạch diode PIN Việc chuyển mạch diode PIN ứng dụng phổ biến mạch sóng viba thời gian chuyển đổi nhanh chóng khả xử lý cao Thông thường chuyển mạch RF điện vốn tốc độ bị hạn chế quán tính liên quan với tác động tiềm ẩn Các diode PIN hoạt động tốc độ lệnh với cường độ nhanh so với chuyển mạch khí đặt gói đo phần nhỏ kích thước thiết bị chuyển mạch RF khí Các diode PIN với chuyển mạch trạng thái rắn khác sử dụng điểm nối bán dẫn điều khiển RF yếu tố cho gia tăng tốc độ chuyển đổi giảm gói kích thước Tốc độ chuyển mạch nhỏ 100 ns điển hình Một chất lượng quan trọng cho RF ứng dụng thực tế hoạt động kháng gần đối lập hoàn toàn tần số RF Vùng trở kháng thay đổi phạm vi khoảng 1-10k xu hướng với DC tần số thấp Xu hướng cần cho vào hoạt động thường vào thứ tự 10 mA Do đó, điện tiêu thụ cho toàn hệ thống sử dụng diode PIN Cấu trúc diode PIN bao gồm ba khu vực cụ thể pha tạp p, pha tạp n, lớp nội ( không-pha tạp ) lớp kẹp Cấu trúc diode PIN hiển thị sau: Hình 1.3 Cấu trúc Diode PIN 10 Lg �6h L Wg �6h W (1.6) Chiều dài chiều rộng đường feedline tính theo cơng thức: Wf h � r 1 � 2� 0.61 � ln( B 1) 0.39 �B ln(2 B 1) � � � � 2 r � r � � B 5.58 Lf 3.96 Wf (1.7) Vị trí cấp tín hiệu cho anten: y0 L 50 Cos 1 Rin (1.8) Phần THIẾT KẾ ANTEN TỰ CẤU HÌNH TẦN SƠ 14 2.1 Giới thiệu Anten tự cấu hình tần số anten điều chỉnh tự động tần số hoạt động Chúng đặc biệt hữu ích tình mà nhiều hệ thống thơng tin liên lạc hội tụ nhiều anten cần thiết thay thế anten cấu hình lại Trong phần tiến hành thiết kế mơ anten tự cấu hình tần số hoạt động cặp tần số 2.4 1.8 GHz; 1.8 0.9GHz Từ thiết kế anten sở, đề xuất phương pháp khắc bề mặt vi dải thêm vào diode PIN làm chuyển mạch giúp anten hoạt động tần số khác phụ thuộc vào trạng thái ON/OFF diode 2.2 Thiết kế Anten vi dải tự cấu hình hoạt động tần số 1.8 GHz 2.4 GHz a) Thiết kế mô anten hoạt động tần số 2.4 GHz Anten vi dải hình chữ nhật cho hình 2.1 tiếp điện đường truyền vi dải, miếng patch hình chữ nhật đồng (copper), lớp điện mơi có độ dày h=1.6 mm làm FR4-epoxy, lớp đồng dày khoảng 0.02 mm, số điện mơi ɛr=4.6 Hình 2.1 Anten vi dải Dựa vào cơng thức tính tốn kích thước anten cho (1.1 -1.8) với yêu cầu ban đầu f = 2.4 GHz, ɛr=4.6 h=1.6 mm ta tính thơng số anten 2.4 GHz trình bày bảng 2.1 15 Bảng 2.1 Kích thước anten Thơng số Tính W (mm) L (mm) Wf Lf 37,689 29,097 3,122 12,363 Wg (mm) Lg (mm) 47,649 39,057 y0 x0 (mm) 7.383 1.5 Từ bảng thông số anten tần số 2.4 GHz bảng 2.1 ta đưa vào phần mềm HFSS để vẽ mô hình ảnh kích thước anten thể hình 2.2 Hình 2.2 Hình ảnh anten HFSS Dưới kết sau vẽ mô hiệu chỉnh thông số anten cần thiết để đạt kết tốt Kết mô cho thấy anten hoạt động tần số trung tâm f = 2.37GHz, dải tần số hoạt động từ 2.34 GHz đến 2.4 GHz, băng thơng có giá trị 60 MHz thể hình 2.3 16 Hình 2.3 Dải tần hoạt động anten 2.4 GHz Khảo sát kết Gain Total, anten có độ lợi đạt G= 1.4784 dB thể hình 2.4 Hình 2.4 Độ lợi anten 17 Khảo sát kết đồ thị Smith, trở kháng đạt Z = 1.0073 + 0.0158i, phối hợp trở kháng xấp xỉ 50 đạt yêu cầu Hình 2.5 Phối hợp trở kháng b) Thiết kế mô anten hoạt động tần số 1.8 GHz Như biết, nếu tăng diện tích bề mặt lớp xạ anten tần số hoạt động anten giảm xuống Vì phần giữ ngun kích thước bề mặt đất, điện mơi chiều dài đường vi dải, tiến hành tăng diện tích bề mặt xạ phía sau anten Hình 2.6 Tăng mặt xạ cho anten 18 Khảo sát kết tần số hoạt động anten sau tăng mặt xạ, từ hình 2.7 cho ta thấy tần số hoạt động anten từ 2.4 GHz 1.8 GHz hay nói cách khác trạng thái thay đổi anten Hình 2.7 Tần số hoạt động anten c) Thiết kế anten tự cấu hình sử dụng diode PIN, hoạt động tần số 1.8 GHz 2.4 GHz Tần số hoạt động anten giảm xuống từ 2.37 Ghz xuống 1.82 Ghz Dựa vào nhận xét trên, tiến hành thiết kế anten tự cấu hình hoạt động độc lập hai tần số 2.4GHz 1.8GHz Thiết kế mơ HFSS có dạng hình 2.8 Hình 2.8 Anten tự cấu hình hoạt động tần số độc lập 19 Thiết kế anten tự cấu hình: mục đích anten làm việc tần số thay đổi: f1= 2.4 Ghz f2= 1.8 Ghz 2.3 Thiết kế Anten vi dải tự cấu hình hoạt động tần số 1.8 GHz 0.9 GHz a) Thiết kế Thiết kế mô anten hoạt động tần số 1.8 GHz Dựa vào công thức tính tốn kích thước anten cho (1.1 -1.8) với yêu cầu ban đầu f = 1.8 GHz, ɛr=4.6 h=1.6 mm ta tính thơng số anten 1.8 GHz trình bày bảng 2.2 Bảng 2.2 Kích thước anten Thơng số Tính W (mm) 50,252 L (mm) Wf Lf 38,979 3,122 12,363 Wg (mm) Lg (mm) 60,212 48,939 y0 x0 (mm) Từ bảng thông số anten tần số 1.8 GHz bảng 2.2 ta đưa vào phần mềm HFSS để vẽ mô hình ảnh kích thước anten thể hình 2.9 Hình 2.9 Hình ảnh anten HFSS 20 Kết mơ cho ta thấy sau: Hình 2.10 Tần số hoạt động anten Từ đồ thị hình 2.10 cho thấy anten hoạt động tần số trung tâm 1.8 GHz với hệ số suy hao đạt khoảng -18 dB, nhỏ hệ số suy hao yêu cầu nhỏ -10 dB băng thông anten đạt khoảng 40 MHz Khảo sát kết đồ thị Smith, trở kháng vào anten đạt Z = 1.0758 -0.3928i, phối hợp trở kháng xấp xỉ 50 đạt yêu cầu Hình 2.11 Trở kháng vào Khảo sát kết Gain Total, anten có độ lợi cực đại đạt G = 0.76283 dB thể hình 2.12 21 Hình 2.12 Độ lợi b) Thiết kế anten tự cấu hình sử dụng diode PIN, hoạt động tần số 0.9 GHz 1.8 GHz Có hai phương pháp để hai anten vừa thiết kế tự cấu hình tần số Nếu anten cộng hưởng tần số f = 0.9 GHz để cộng hưởng lên tần số 1.8 GHz thu hẹp mặt Patch thêm diode PIN vật liệu PEC Khi diode chế độ ON anten cộng hưởng tần số 1.8 GHz, diode chế độ OFF anten cộng hưởng tần số 0.9 GHz Với anten cộng hưởng tần số 1.8 GHz để 0.9 GHz mở rộng mặt Patch sau thêm diode Sau mô thiết kế anten tự cấu hình từ tần số 1.8 GHz 0.9 GHz Thiết kế anten tự cấu hình: mục đích anten làm việc tần số thay đổi: f1= 1.8 Ghz f2= 0.9 Ghz Tiến hành thiết kế mơ anten phần mềm HFSS có dạng hình 2.13 22 Hình 2.13 Anten tự cấu hình hoạt động tần số độc lập Kết mô cho thấy sau: Khi diode PIN chế độ OFF Chúng ta thấy diode chế độ OFF anten cộng hưởng tần số f = 1.8 GHz , kết mơ thể hình 2.14 Hình 2.14 Tần số làm việc anten diode pin OFF 23 Khi diode trạng thái OFF anten làm việc tần số f = 1.8 GHz, lúc trở kháng anten xấp xỉ 50 đạt yêu cầu, kết mô thể hình 2.15 Hình 2.15 Trở kháng vào Khảo sát kết Gain Total, anten có độ lợi cực đại đạt G = 7.6283 dB hướng xạ tập trung chủ yếu đỉnh anten, kết mơ thể qua hình 2.16 Hình 2.16 Độ lợi 24 Khi diode PIN chế độ ON Dưới kết sau vẽ mô hiệu chỉnh thông số anten cần thiết để đạt kết tốt Hình 2.17 Tần số làm việc anten diode pin OFF Nhìn vào hình 2.17 ta thấy, diode PIN trạng thái ON anten làm việc tần số 0.9 GHz hay nói cách khác trạng thái thay đổi anten với hệ số suy hao đạt khoảng -13.8 dB, nhỏ hệ số suy hao yêu cầu nhỏ -10 dB băng thông anten đạt khoảng 50 MHz Khi diode trạng thái ON, tức lúc anten làm việc tần số f = 0.9 GHz Khi trở kháng anten gần 50 đạt yêu cầu, kết mơ thể hình 2.15 25 Hình 2.18 Trở kháng vào Ta thấy tần số 0.9 GHz này, anten làm việc với hướng xạ cực đại 5.5383 dB với hướng xạ đỉnh anten Được biểu thi hình 2.19 Hình 2.19 Độ lợi 26 2.4 Kết luận Qua q trình thực đề tài chúng tơi tìm hiểu lý thuyết anten, sử dụng thành thạo phần mềm HFSS Tính tốn, thiết kế mơ anten vi dải tự cấu hình làm việc hai tần số thay đổi, tần số 2.4 GHz tần số 1.8 GHz; anten vi dải làm việc tần số 1.8 GHz tần số 0.9 GHz, đánh giá ưu, nhược điểm loại anten Trên sở thiết kế mô thành công anten tự cấu hình tần số sử dụng phương pháp chuyển mạch diode PIN cho tần sô hoạt động thay đổi Với thơng số tính tốn phần mền HFSS nhóm thiết kế hai anten cấu hình làm việc tần số thay đổi từ 1.8 Ghz đến 2.4 Ghz 0.9 GHz đến 1.8 GHz với tham số tần số làm việc, băng thông, độ lợi, phối hợp trở kháng nằm mức cho phép, sai lệch nhỏ thỏa mãn yêu cầu Tuy nhiên anten làm việc băng thơng thấp cần có biện pháp để mở rộng băng thông tăng tần số làm việc anten lên 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Anh, Lý thuyết kỹ thuật anten, NXB khoa học kỹ thuật, 2007 [2] Microstrip patch antenna calculator, emtalk.com [3] Varun, Joaroa, Patch antenna design tutorial with CST microwave, pp 8-9 (2014) [4] G Kanimozhhi, Dr.s Robinson, T Nagamoorthy, T Suganthi, Design and Analysis of Metamaterial Based Rectangular Patch Antenna For WIMAX Application, Vol 1, Iss 2, pp 263, (2014) [5] Bimal Garg, Rahul Dev Verma, Ankit Samadhiya, Design of Rectangula Microtrip Patch Antenna Incorporated with Innovative Metamaterial Structure for Dual band operation and Amelioration in Patch Antenna Parameters with Negative µ and ε, Internation Journal of Engineering and Technology, (3), pp 205-216, (2012) 28 ... mục đích anten làm vi c tần số thay đổi: f1= 2.4 Ghz f2= 1.8 Ghz 2.3 Thiết kế Anten vi dải tự cấu hình hoạt động tần số 1.8 GHz 0.9 GHz a) Thiết kế Thiết kế mô anten hoạt động tần số 1.8 GHz Dựa... thay đổi anten Hình 2.7 Tần số hoạt động anten c) Thiết kế anten tự cấu hình sử dụng diode PIN, hoạt động tần số 1.8 GHz 2.4 GHz Tần số hoạt động anten giảm xuống từ 2.37 Ghz xuống 1.82 Ghz Dựa... đó, Anten tự cấu hình phân thành loại khác nhau: Anten tự cấu hình tần số Anten tự cấu hình phân cực Anten tự cấu hình dạng xạ Anten tự cấu hình phối hợp 1.5.1 Anten tự cấu hình tần số Anten