Anten mảng và kỹ thuật tạo búp sóng số

Anten mảng ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh vực thông tin với sự phát triển của kỹ thuật tạo búp sóng số (Digital Beamforming – DBF). Vì sử dụng kỹ thuật tạo búp sóng số có thể dễ dàng thay đổi pha hoặc trọng số của mỗi phần tử trong Anten mảng hay thay đổi cả hướng của búp sóng chính. Chúng ta có thể thay đổi đồ thị bức xạ của Anten bằng cách đơn giản là thay đổi các tham số của nó. Do đó Anten mảng được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị thông tin liên lạc. Với kỹ thuật tạo búp sóng số, các hoạt động dịch pha, thay đổi biên độ cho mỗi phần tử của mảng và phép lấy tổng cho máy thu, máy phát là đều bằng số. Vì vậy nó giúp cho Anten mảng linh hoạt hơn và chúng ta có thể thay đổi đồ thị Anten mà không cần thay đổi cả hệ thống Anten.

MỞ ĐẦU Anten mảng ngày trở nên phổ biến lĩnh vực thông tin với phát triển kỹ thuật tạo búp sóng số (Digital Beamforming – DBF) Vì sử dụng kỹ thuật tạo búp sóng số dễ dàng thay đổi pha trọng số phần tử Anten mảng hay thay đổi hướng búp sóng Chúng ta thay đổi đồ thị xạ Anten cách đơn giản thay đổi tham số Do Anten mảng ứng dụng rộng rãi thiết bị thông tin liên lạc Với kỹ thuật tạo búp sóng số, hoạt động dịch pha, thay đổi biên độ cho phần tử mảng phép lấy tổng cho máy thu, máy phát số Vì giúp cho Anten mảng linh hoạt thay đổi đồ thị Anten mà không cần thay đổi hệ thống Anten Xuất phát từ vấn đề trên, lựa chọn đề tài nghiên cứu “Kỹ thuật tạo búp sóng số cho Anten mảng” Mục tiêu khóa luận nghiên cứu lý thuyết tạo búp sóng số cho Anten mảng đáp ứng yêu cầu thay thơng số lối vào số búp sóng lối thay đổi Đối tượng phạm vi nghiên cứu khóa luận tập trung giải vấn đề sau:  Nghiên cứu thuật toán định dạng búp sóng số Anten mảng  Đánh giá hiệu việc sử dụng kỹ thuật số q trình tạo búp sóng so với kỹ thuật tương tự kỹ thuật khác  Nghiên cứu kỹ thuật nâng cao tiêu cho hệ thống Anten mảng khả ứng dụng cao kỹ thuật tạo búp sóng số lĩnh vực thông tin ngày Phương pháp nghiên cứu thực nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phần mềm matlab Nội dung khóa luận chia làm chương: Chương Tổng quan Anten: Giới thiệu tổng quan Anten, khái niệm búp sóng, kỹ thuật tạo búp sóng nói chung Chương Kỹ thuật tạo búp sóng số thuật tốn tạo búp sóng số: Giới thiệu kỹ thuật tạo búp sóng số, so sánh với kỹ thuật tạo búp sóng tương tự, ưu nhược điểm kỹ thuật tạo búp sóng số thuật tốn tạo búp sóng số Chương Kết mô phỏng: Mô thuật toán sử dụng phần mềm matlab CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ANTEN 1.1 Giới thiệu Anten Anten thiết bị dùng để xạ thu nhận lượng điện từ Đó thiết bị dùng để truyền lượng điện từ máy phát máy thu mà không cần phương tiện truyền dẫn tập trung IEEE định nghĩa Anten “phần hệ thống truyền hay nhận thiết kế để xạ hay nhận sóng điện từ” Nói cách khác Anten lấy tín hiệu RF(được sinh radio) xạ vào khơng khí hay Anten nhận sóng điện từ cho radio Như Anten phận quan trọng thiếu hệ thống vơ tuyến điện Để chọn lựa Anten đắn điều quan trọng phải hiểu số thuộc tính mơ tả Anten Chúng bao gồm dạng xạ, hướng tính, độ lợi, trở kháng đầu vào, phân cực độ rộng băng tần Anten Hướng tính Anten mơ tả cường độ xạ theo hướng xác định tương ứng với cường độ xạ trung bình Độ lợi diễn tả khái niệm hướng tính cịn bao gồm mát (về cơng suất) thân Anten Dạng xạ Anten mơ tả khác góc xạ khoảng cách cố định từ Anten Công suất xạ thật Anten công suất xạ hiệu dụng tính cách lấy độ lợi Anten ( tính theo dBd ) nhân với công suất mà máy phát cung cấp cho Anten Sự phân cực: Sóng điện từ phát Anten tạo dạng khác ảnh hưởng tới quảng bá Các hình dạng tùy thuộc vào phân cực Anten, phân cực tuyến tính hay phân cực vịng Trở kháng tỷ số điện áp dòng điện chạy qua Anten Độ rộng băng tần vùng tần số mà Anten cung cấp hiệu chấp nhận Các thuộc tính cuả Anten liên quan mật thiết với phụ thuộc lẫn Vì chọn lựa Anten cần xác định thuộc tính quan trọng cho việc nghiên cứu 1.2 Anten mảng 1.2.1 Giới thiệu anten mảng Trong nhiều ứng dụng, cần thiết phải thiết kế nhiều Anten với đặc tính chi phối (độ lợi cao) để đáp ứng yêu cầu cho truyền thông khoảng cách xa.Thơng thường, điều hồn thành cách tăng đặc tính điện anten Cách hiệu khác ghép thành phần xạ lại với hình thể cấu hình điện, khơng cần thiết phải tăng kích thước thành phần xạ riêng Nhiều thành phần xạ định nghĩa Anten mảng Như Anten mảng tập hợp gồm nhiều Anten thành phần bố trí vị trí khác khơng gian mảng Các Anten thành phần xếp theo cấu trúc hình học Tuỳ theo cách xếp mà mảng mảng đường ,mảng tròn hay mảng phẳng Anten mảng một, hai, ba chiều Dạng Anten mảng đơn giản Anten mảng tuyến tính Trong đó, phần tử Anten xếp dọc theo đường thẳng Nếu khoảng cách phần tử mảng đường thẳng mảng gọi mảng Anten dãy Dạng hình học Anten mảng yếu tố khác giản đồ phương hướng, hướng, phân cực phần tử có ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu chất lượng Anten mảng Đối với Anten mảng truyền thống, búp sóng qt tới hướng mong muốn, gọi anten mảng pha Các búp sóng qt thơng qua dịch pha trước dịch pha thường hoạt động tần số RF Về sau, trình gọi trình quét búp điện tử thay đổi pha dịng điện phần tử Anten Các anten mảng quét búp ngày có đồ thị định hình dựa theo tiêu tốt lúc mà thôi, gọi Anten thông minh Anten thơng minh cịn gọi Anten mảng qt búp sóng kỹ thuật số, Anten mảng thích nghi (khi áp dụng thuật tốn thích nghi) Sự thơng minh Anten tạo trình xử lý số tín hiệu đến phần tử Anten, kết hợp Anten với thuật tốn xử lý tín hiệu để tạo hệ thống Anten có tính linh hoạt Các tính linh hoạt giản đồ phương hướng có khả thay đổi theo chuyển động thuê bao… Hiện với sức mạnh xử lý tín hiệu số giá thấp, vi xử lý dùng cho mục đích thơng dụng ứng dụng mạch tích hợp đặc biệt…làm cho hệ thống Anten thông minh ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực truyền thông Đây ưu điểm vượt trội Anten mảng nói riêng Anten thơng minh nói chung so với Anten thường Như với Anten thường để thay đổi đồ thị xạ ta phải quay hệ thống Anten, với Anten mảng ta việc thay đổi thông số khoảng cách, biên độ, pha…là thay đổi đồ thị xạ Anten Điều khiến cho anten mảng ngày thông minh 1.2.2 Các loại Anten mảng Thông thường, phần tử Anten phân loại như: đẳng hướng, định hướng theo đặc tính xạ Anten mảng tham khảo Anten mảng pha, Anten mảng thích nghi theo chức hoạt động Anten mảng pha Anten sử dụng phần tử đơn kết hợp với tín hiệu tạo phần tử để tạo thành lối Hướng có độ lợi cực đại xảy điều khiển đặc tính biên độ pha thành phần khác Anten mảng thích nghi Anten có khả chống nhiễu tốt, thu tín hiệu xác tự hiệu chỉnh hệ thống truyền thông Đặc tính xạ Anten chuyển đổi thích nghi theo chuyển đổi mơi trường cách lái búp không giảm mức búp phụ hướng nhiễu, giữ đặc tính búp tín hiệu mong muốn 1.3 Khái niệm búp sóng Các vùng mẫu nơi mà tăng ích có vùng phủ cực đại gọi búp Búp sóng độ rộng tia tín hiệu RF mà Anten phát Búp sóng dọc đo theo độ vng góc với mặt đất cịn búp sóng ngang đượcđotheođộ song song vớimặt đất Ứng với kiểu Anten khác có búp sóng khác Do chọn lựa búp rộng hay hẹp định hình dạng vùng phủ sóng mong muốn Búp sóng hẹp tăng ích cao 1.4 Kỹ thuật tạo búp sóng 1.4.1 Khái niệm tạo búp sóng Theo cơng thức tín hiệu lối Anten mảng: S= Ta thấy s Nếu ta thay đổi pha tín hiệu( tức thay đổi ) đồ thị xạ Anten có búp sóng thay đổi Phương pháp làm thay đổi búp sóng Anten gọi kỹ thuật điều khiển định dạng búp sóng Để thay đổi ta thay đổi thành phần Anten có liên quan đến pha tín hiệu số điện môi ( ), độ dẫn từ ( ), tần số ( ), hay độ dài Anten mảng (d) theo công thức: =2 Với f = c: vận tốc ánh sáng truyền chân không : bước sóng tín hiệu Tuy nhiên cách làm có hạn chế phải thiết kế phần cứng phức tạp tốn nhiều chi phí Hiện phương pháp làm thay đổi đơn giản thay đổi số dựa xử lý số DSP hay FPGA…Vì kỹ thuật thay đổi pha tín hiệu số gọi kỹ thuật tạo búp sóng số - digital beamorming (DBF) Kỹ thuật tạo búp sóng kỹ thuật sử dụng dãy Anten để hướng búp sóng Anten phát hướng định (hướng thiết bị thu mobile ).khoảng cách Anten dãy nhỏ ½ bước sóng Kỹ thuật cịn gọi kỹ thuật Anten thông minh, dùng hệ thống đa truy nhập phân chia theo không gian (SPMA) nhằm tăng độ lợi Anten phát giảm can nhiễu Trước nghiên cứu vào kỹ thuật tạo búp sóng số, ta cần quan tâm đến kỹ thuật tạo búp sóng đơn giản 1.4.2 Các kỹ thuật tạo búp sóng 1.4.2.1 Bộ tạo búp sóng cổ điển Trong tạo búp cổ điển, trọng số tạo búp chỉnh tương đương với vectơ đap ưng mang cua tin hiêụ mong muốn Măcc̣ du bô c̣taọ bup cổđiển la lưạ chon ́ ́ ̉ ̉ ́ ̀ ́ ̀ tối ưu để hướng cưcc̣ đaịcủa búp sóng đến hướng tín hiệu mong muốn vectơ trongc̣ sốw cóthểdê ̃ dàng thu đươcc̣ nóthiế u khảnăng đểhướng búp khơng đến tiń hi ệu nhiễu Do tạo búp sóng khơng có hiệu 1.4.2.2 Bộ tạo búp sóng băng hẹp Kỹ thuật tạo búp sóng kỹ thuật xử lý không gian chung thực anten mảng Trong hệ thống mạng di động tổ ong, tín hiệu hữu ích cell thường bị tín hiệu cell khác trộn lẫn vào gây nên tượng nhiều giao thoa tín hiệu Bộ tạo búp sóng băng hẹp phân tách tín hiệu vùng giao thoa để lấy tín hiệu mong muốn cell Tín hiệu thu từ phần tử mảng tổng hợp lại chọn tín hiệu có chất lượng tốt w* (t) w* (t) l + w* (t) y(t) L * wL (t) Hình 1.1 Mơ hình kỹ thuật tạo búp sóng băng hẹp Theo hình vẽ tín hiệu ngõ dãy y(t) cho bởi: L y(t) = ∑w* x (t) = w =1 Với w = [w1, w2, , wL] Và x(t) = [x , x , , x ]T 12 H x (t) T L w* biểu thị trọng số phức phần tử thứ l xl(t) biểu thị tín hiệu nhận phần tử thứ (*) liên hợp phức H chuyển vị liên hợp phức vector hay ma trận 1.4.2.3 Bộ tạo búp sóng qt búp khơng Đó tạo búp sóng điều khiển búp khơng dùng để triệt tiêu sóng đến mặt phẳng từ hướng trước tạo điểm “không” đặc tuyến tương ứng với hướng đến mặt phẳng sóng Trong đồ thị hướng tính có búp sóng hướng mong muốn búp khơng hướng nhiễu giao thoa Điều thực cách ước lượng trọng số tạo búp sóng, sử dụng điều kiện ràng buộc thích hợp Mặc dù đồ thị hướng tính tạo tạo búp sóng có búp khơng hướng có nhiễu giao thoa, khơng thiết kế để tối giản nhiễu khơng tương quan đầu dãy 1.4.2.4 Bộ tạo búp sóng tối ưu Bộ tạo búp sóng tối ưu có khả khắc phục hạn chế tạo búp sóng qt búp khơng tạo búp sóng truyền thống đề cập Bộ tạo búp sóng tối ưu biết đến tạo búp sóng MVDR, khơng u cầu biết hướng mức công suất thành phần nhiễu giao thoa mức công suất nhiễu để làm cực đại SNR Nó u cầu hướng tín hiệu mong muốn Bộ tạo búp sóng tối ưu quét búp sóng đến hướng tín hiệu mong muốn, đồng thời điều khiển búp khơng đến nguồn nhiễu cách xác hiệu 1.4.3 Nhận xét Nguyên lý tạo búp sóng tức dựa vào liệu đầu vào để điều chỉnh tạo búp sóng phát phù hợp với hướng thu thiết bị Kỹ thuật tạo búp sóng thường thực cách sử dụng Anten mảng để quét, điều chỉnh độ rộng búp sóng … nhờ việc điều chỉnh trọng số phức phần tử Anten mảng Chính trọng số giúp anten tập trung xạ theo hướng mong muốn  Biên độ trọng số định độ rộng búp sóng búp bên  Pha trọng số định hướng búp sóng Trong tạo búp sóng, biên độ pha phần tử Anten điều khiển để điều chỉnh mức búp bên búp khơng tốt đạt cách điều khiển pha Tuy nhiên để thu tín hiệu có sai pha nhỏ băng thơng tín hiệu phải nhỏ nhiều lần thời gian truyền tín hiệu qua mảng, gọi băng hẹp (narrowband) Do thực mơ hình tạo búp sóng để giảm thiểu giao thoa băng thơng tín hiệu phải nằm giới hạn cho phép tượng băng hẹp 10 2.6.2 Thuật toán điều khiển búp phụ búp khơng 2.6.2.1 Thuật tốn Chebyshev Mục đích: nhằm trì mức búp phụ đồ thị xạ mức cho trước Điều cho phép nguồn nhiễu đến từ hướng khơng gian ngồi hướng búp thành phần không mong muốn bị thiết lập búp phụ mức thấp Hình 2.10 Thuật tốn Chebyshev cho phép đặt búp phụ mức cho trước Hình vẽ thể mảng 8x8 phần tử, phân cực tròn trái với mức búp phụ áp đặt 20dB, búp sóng hướng theo (0,0) Thuật tốn Chebyshev có ý nghĩa việc chống nhiễu Anten phát trình phát, giản đồ hướng sử dụng đơn giản búp sóng hướng phía máy thu Trong trường hợp cần biết trước góc mở búp sóng máy thu phải lưu ý đến môi trường xung quanh máy thu Đôi xảy việc ta muốn hạn chế tối thiểu tác động máy phát lên máy thu khác Đây tác động công suất xạ búp sóng phụ mà nhiễu khơng mong muốn hạn chế trường hợp cần áp dụng phương pháp làm giảm số búp sóng phụ, tăng độ suy giảm búp sóng phụ 24 Ta thấy rõ đặc điểm lọc Chebyshev mức búp sóng phụ đồng 2.6.2.2 Thuật toán SMI(Sample Matrix Inversion) Thuật toán SMI thuật toán biến đổi ngược ma trận lấy mẫu Nội dung: Thuật toán dánh giá trọng số mảng việc thay ma trận tương quan mạng R đánh giá Ma trận R có dạng: R(k) = H K−1 K (k) x(k)x k=0 Trong đó:   R(k) biểu thị đánh giá k thời điểm tức thời x(k) biểu thị mẫu tín hiệu mạng thời điểm tức thời thứ k Sự thiết lập R cập nhật có mẫu H R(k+1) = kR(k) + x(k+1)x (k+1) k+1 Sự thiết lập trọng số w(k+1) thời điểm tức thời k+1 thực Sử dụng lý thuyết biến đổi ngược ma trận ta có: R−1(k) = R−1(k − 1) Với: − R −1 H −1 (k−1)x(k)x (k)R (k−1) + xH(k)R−1(k−1)x(k) R−1(0) = I ε0 ε0 số dương nhỏ Khi số mẫu tăng, cập nhật ma trận tiệm cận tới trọng số thiết lập tiệm cận tới giá trị tối ưu 25 Tức khi: n→∞ R(k)→R Thì w(k)→w tối ưu Mục đích: Cho phép đặt búp khơng vị trí định đồ thị xạ Thuật tốn SMI tăng tỷ số tín hiệu tạp việc thiết lập đồ thị xạ theo hướng định, trì tham số khác Hình 2.11 Thuật tốn SMI cho phép đặt điểm khơng vị trí cho trước Đường nét đứt thể đồ thị xạ Anten mảng với búp sóng qt theo hướng (0,0), nguồn nhiễu đến theo hướng (0,30) Đường nét liền đồ thị xạ sau thay đổi vị trí búp khơng đến vị trí nhiễu (0,30) 2.6.2.3 Thuật toán kết hợp Các trọng số Chebyshev làm thay đổi dễ dàng mức búp phụ Trong thuật tốn SMI hướng búp sóng theo hướng 26 mong muốn, đặt búp không đồ thị xạ theo hướng nguồn gây nhiễu Khi sử dụng hai phương pháp cách đồng thời thu đồ thị xạ với mức búp phụ điều khiển vị trí búp khơng đặt vị trí cho trước Trong thực tế người ta thường kết hợp hai thuật toán việc định dạng điều khiển búp sóng Thuật tốn Chebyshev làm cho độ định hướng thấp lại đảm bảo mức búp phụ mức định Hình 2.12 So sánh thuật tốn SMI kết hợp thuật toán SMI với thuật toán Chebyshev Hình vẽ cho thấy so sánh thuật tốn SMI riêng thuât toán Chebyshev với mức búp phụ chọn 20dB 27 CHƯƠNG KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Để minh họa cho thuật tốn điều khiển búp sóng số, chương khóa luận đề cập số ví dụ mơ cho thuật tốn điều khiển búp sóng Các ví dụ mơ sử dụng phần mềm matlab 3.1 Mô thuật tốn điều khiển búp sóng Các thơng số mơ Anten mảng: Tần số sóng mang: f = 2,7.10 (Hz) Số phần tử Anten mảng: N = 10 Khoảng cách phần tử: d = 0,0556 (m) Hình 3.1 Đồ thị xạ với búp sóng hướng theo góc 20° 28 Hình 3.2 Đồ thị xạ thay đổi pha tín hiệu sang trái 10° Hình 3.3 Đồ thị xạ thay đổi khoảng cách phần tử 29 Hình 3.4 Đồ thị xạ thay đổi biên độ tín hiệu 3.2 Nhận xét o o o Trong khoảng từ −90 đến 90 góc nhọn đồ thị xạ có giá trị nhỏ vùng sau biên tăng nhanh Khi thay đổi pha tín hiệu ta thấy độ rộng búp sóng giữ nguyên, có hướng búp sóng thay đổi Như cách thay đổi pha tín hiệu ta qt búp đến hướng mà ta mong muốn Khi thay đổi khoảng cách phần tử độ rộng búp sóng thay đổi theo Búp sóng giữ ngun hướng cũ, hướng búp phụ lại thay đổi Càng hai biên thay đổi rõ rệt Khi thay đổi biên độ tín hiệu làm cho độ rộng búp sóng thay đổi Tuy nhiên lại khơng làm cho búp búp phụ thay đổi hướng Ta thấy cơng suất xạ thay đổi nhiều 30 Đứng quan điểm ứng dụng thực tiễn thường chấp nhận ứng dụng khoảng π ± , khoảng giản đồ hướng giữ nguyên hình dạng, thay đổi khơng nhiều hai bên góc phương vị Cịn trường hợp cần qt tồn khoảng sử dụng dãy anten thiết kế theo kiểu phức tạp Đây vấn đề phát triển khóa luận 31 KẾT LUẬN Khóa luận đề cập đến vấn đề anten mảng, kỹ thuật tạo búp sóng tương tự, tạo búp sóng số, thuật toán ưu nhược điểm kỹ thuật tạo búp sóng số Ứng dụng phát triển kỹ thuật thuật toán tạo điều khiển búp sóng cho hệ anten mảng nghiên cứu rộng rãi lĩnh vực vô tuyến Các thuật toán ứng dụng để tạo búp sóng với thuộc tính định trước cho anten phục vụ hoạt động nghiên cứu ứng dụng thuộc lĩnh vực kỹ thuật anten-truyền sóng siêu cao tần Tuy nhiên khn khổ giới hạn khóa luận, cịn số vấn đề bổ sung hồn thiện tiếp tục nghiên cứu như: Sự phát triển kỹ thuật DBF, thuật toán kỹ thuật để tạo búp sóng số việc nghiên cứu mở rộng góc phương vị vấn đề mà khóa luận chưa khai thác Ví dụ phương pháp định dạng búp sóng số SDMA Hình 4.1 Bộ thu cầu phương SDMA 32 Phương pháp dùng cho anten mảng N phần tử Có thể anten mảng tuyến tính tốt mảng ngẫu nhiên chiều việc lấy pha cho phần tử ứng với góc đến Tính lạ phương pháp có chất tín hiệu ( ), nhớ tín hiệu mảng đơn nhất, độ tương quan dựa hướng tín hiệu Bộ thu SDMA khơng xử lý tín hiệu đến phép dịch pha lái búp mà tìm hướng đến tương quan độ lớn dùng biệt số để xác định xem liệu tín hiệu có diện góc mong muốn θ k hay không Nếu biệt số vượt q ngưỡng định trước, tín hiệu cho diện pha xác định Việc ước lượng phép dịch pha làm tiết kiệm kinh phí… Vì kỹ thuật tạo búp sóng số cho anten mảng tiếp tục đề tài tìm hiểu phát triển tương lai 33 ` TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Phan Anh, (2003), Lý thuyết kỹ thuật anten, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hồng Đình Thun, (1998), Anten, Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự Trường Vũ Bằng Giang, Nghiên cứu ứng dụng số phương pháp điều khiển định dạng búp sóng cho anten thơng minh, Tạp chí Bưu viễn thơng & CNTT, Tập V-1, Số 1, tháng 04/2009 Tiếng Anh: John Litva and Titus Kwok-Yeung Lo, Digital Beamforming in Wireless Communications, Artech House, Norwood, MA, 1996 Warren L Stutzman and gary A Thiele, Antenna Theory and Design, John Wiley & Sons, New York, 1981 Frank Gross, Smart Antennas for Wireless Communications with Matlab, 2005 Sergey N Makarov, Antenna and EM Modeling with Matlab, 2002 Hubregt J Visser, Array and Phased Array Antenna basic, 2005 34 PHỤ LỤC CÁC CHƯƠNG TRÌNH VIẾT BẰNG MATLAB Phụ lục Chương trình mơ thuật tốn điều khiển búp sóng chính: % %%%%%%%%%%%%%%Búp sóng hướng theo góc 20° clear all close all j=sqrt(-1); c=3e08; % speed of light fc=2.7e9; % carrier frequency lambda= c/fc; % wavelength d=0.5*lambda; % element spacing k1=2*pi/lambda; % propagation constant for signal at original frequency N=10; % number of elements theta0 = 20; %inital steer angle in degrees, measured from the array axis theta=-pi/2:0.01:pi/2; % scan from to pi theta0= theta0*pi/180; % to convert from degrees to radians sum1=0; for n=0:N-1 value = exp(j*(n*k1*d*(sin(theta)-sin(theta0)))); sum1 = sum1 + value; end AF1=sum1/max(sum1); %normalised AF figure(1) plot((theta*180/pi),20*log10(AF1),'b');grid on; axis([-90 90 -80 1]) ylabel('Beam-pattern (dB)') xlabel('\theta (degrees)') title('Array Factor : Frequency =2.7e9; 10 element; d=0.5\lambda') % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Thay đổi pha tín hiệu: clear all close all j=sqrt(-1); c=3e08; % speed of light 35 fc=2.7e9; % carrier frequency lambda= c/fc; % wavelength d=0.5*lambda; % element spacing k1=2*pi/lambda; % propagation constant for signal at original frequency N=10; % number of elements theta0 = 20; %inital steer angle in degrees, measured from the array axis theta1 = 10; %inital steer angle in degrees, measured from the array axis theta=-pi/2:0.01:pi/2; % scan from to pi theta0= theta0*pi/180; % to convert from degrees to radians theta1= theta1*pi/180; % to convert from degrees to radians sum1=0; sum2=0; for n=0:N-1 value = exp(j*(n*k1*d*(sin(theta)-sin(theta0)))); value1 = exp(j*(n*k1*d*(sin(theta)-sin(theta1)))); sum1 = sum1 + value; sum2 = sum2 + value1; end AF1=sum1/max(sum1); %normalised AF AF2=sum2/max(sum2); %normalised AF plot((theta*180/pi),20*log10(AF1),'b');grid on;hold on; plot((theta*180/pi),20*log10(AF2),'r'); axis([-90 90 -80 1]) ylabel('Beam-pattern (dB)') xlabel('\theta (degrees)') title('Array Factor : Frequency =2.7e9; 10 element; d=0.5\lambda') legend('ban dau','dich pha') % %%%%%%%%%%%%%%Thay đổi khoảng cách phần tử: clear all close all j=sqrt(-1); c=3e08; % speed of light fc=2.7e9; % carrier frequency lambda= c/fc; % wavelength d=0.5*lambda; % element spacing d1=0.7*lambda; % element spacing k1=2*pi/lambda; % propagation constant for signal at original frequency N=10; % number of elements 36 theta0 = 20; %inital steer angle in degrees, measured from the array axis theta=-pi/2:0.01:pi/2; % scan from to pi theta0= theta0*pi/180; % to convert from degrees to radians sum1=0; sum2=0; for n=0:N-1 value = exp(j*(n*k1*d*(sin(theta)-sin(theta0)))); value1 = exp(j*(n*k1*d1*(sin(theta)-sin(theta0)))); sum1 = sum1 + value; sum2 = sum2 + value1; end AF1=sum1/max(sum1); %normalised AF AF2=sum2/max(sum2); %normalised AF plot((theta*180/pi),20*log10(AF1),'b');grid on;hold on; plot((theta*180/pi),20*log10(AF2),'r'); axis([-90 90 -80 1]) ylabel('Beam-pattern (dB)') xlabel('\theta (degrees)') title('Array Factor : Frequency =2.7e9; 10 element') legend('d=0.5\lambda','d=0.7\lambda') % %%%%%%%%%%%%%%%%%%Thay đổi biên độ tín hiệu clear all close all j=sqrt(-1); c=3e08; % speed of light fc=2.7e9; % carrier frequency lambda= c/fc; % wavelength d=0.5*lambda; % element spacing k1=2*pi/lambda; % propagation constant for signal at original frequency N=10; % number of elements theta0 = 20; %inital steer angle in degrees, measured from the array axis theta=-pi/2:0.01:pi/2; % scan from to pi theta0= theta0*pi/180; % to convert from degrees to radians sum1=0; sum2=0; for n=0:N-1 value = exp(j*(n*k1*d*(sin(theta)-sin(theta0)))); value1 = exp(j*(n*k1*d*(sin(theta)-sin(theta0))))+0.1; 37 sum1 = sum1 + value; sum2 = sum2 + value1; end AF1=sum1/max(sum1); %normalised AF AF2=sum2/max(sum2); %normalised AF plot((theta*180/pi),20*log10(AF1),'b');grid on;hold on; plot((theta*180/pi),20*log10(AF2),'r'); axis([-90 90 -80 1]) ylabel('Beam-pattern (dB)') xlabel('\theta (degrees)') title('Array Factor : Frequency =2.7e9; 10 element;d=0.5\lambda') legend('ban dau','thay doi bien do') 38 ... Tổng quan Anten: Giới thiệu tổng quan Anten, khái niệm búp sóng, kỹ thuật tạo búp sóng nói chung Chương Kỹ thuật tạo búp sóng số thuật tốn tạo búp sóng số: Giới thiệu kỹ thuật tạo búp sóng số, so... cứu vào kỹ thuật tạo búp sóng số, ta cần quan tâm đến kỹ thuật tạo búp sóng đơn giản 1.4.2 Các kỹ thuật tạo búp sóng 1.4.2.1 Bộ tạo búp sóng cổ điển Trong tạo búp cổ điển, trọng số tạo búp chỉnh... đổi số dựa xử lý số DSP hay FPGA…Vì kỹ thuật thay đổi pha tín hiệu số gọi kỹ thuật tạo búp sóng số - digital beamorming (DBF) Kỹ thuật tạo búp sóng kỹ thuật sử dụng dãy Anten để hướng búp sóng Anten