Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phương pháp xác định các tham số của vật liệu sử dụng sóng điện từ ở dải siêu cao tần

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là Nghiên cứu đề xuất phương pháp, thuật toán, mô hình để xác định các tham số của vật liệu sử dụng kỹ thuật đường truyền vi dải và không gian tự do ở dải siêu cao tần.

BỘ QUỐC PHỊNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QN SỰ HỒ MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU  PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ  CỦA VẬT LIỆU SỬ DỤNG SĨNG ĐIỆN TỪ  Ở DẢI SIÊU CAO TẦN Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 9.52.02.03 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI  HỌC VIỆN KỸ THUẬT QN SỰ ­ BỘ QUỐC  PHỊNG    Người hướng dẫn khoa học:  PGS. TS Vũ Văn m Phản biện 1:    Phản biện 2:  Phản biện 3:       Luận  án  được bảo vệ  tại  Hội  đồng đánh giá  luận án cấp Học viện theo quyết định số    / ……, ngày … tháng … năm …… của Giám đốc  Học viện Kỹ  thuật qn sự, họp tại Học viện  Kỹ thuật qn sự vào hồi   giờ   ngày   tháng  …. năm … Có thể tìm hiểu luận án tại:     ­ Thư viện Học viện Kỹ thuật qn sự    ­ Thư viện Quốc gia MỞ ĐẦU Trong khi cơng nghệ quyết định cách sử dụng vật liệu điện  từ thì khoa học cố gắng để  giải mã sự tương tác của vật liệu với  trường điện từ. Các phản  ứng của vật liệu với trường  điện từ  được xác định chặt chẽ  bởi sự  dịch chuyển các điện tử  tự  do, bị  chặn của phản  ứng bằng các điện trường và sự  định hướng các  mơ­men ngun tử của phản  ứng bằng từ trường. Vật liệu có thể  được phân loại thành chất bán dẫn, chất dẫn, chất cách điện hoặc   vật liệu điện môi. Vật liệu điện môi được sử dụng rộng rãi trong   các mạch điện tử  làm việc   dải siêu cao tần như  các vật liệu  nền, các mạch cộng hưởng, các vật liệu hấp thụ hoặc các tụ điện   ở tần số cao v.v… Đặc biệt khi nghiên cứu phát triển, thiết kế các   mạch tích hợp ở dải siêu cao tần địi hỏi phải biết đầy đủ các đặc   tính của các loại vật liệu điện mơi được đưa vào sử  dụng trong   dải tần số này. Bởi vì hoạt động của tất cả các mạch ở tần số cao   phụ  thuộc vào tính chất điện mơi của vật liệu nền. Trong khi các  nhà sản xuất thường đưa ra một giá trị  điện mơi cho các vật liệu   nền ở tần số thấp hoặc một tần số nào đó, điều này khơng đủ  để  sử dụng ở tần số cao hoặc ở dải tần số rộng. Vì vậy, việc nghiên   cứu phương pháp xác định các tham số  của vật liệu là có ý nghĩa  quan trọng trong thực tiễn, đặc biệt khi thiết kế  các mạch   dải   siêu cao tần Đặc trưng cho đặc tính của vật liệu điện từ là tính chất điện  và từ  được thể  hiện bởi các tham số  điện môi và từ  thẩm. Dựa   trên mối quan hệ  giữa tham số tán xạ  S  và tham số  của vật liệu  các nhà khoa học trên thế giới đã xây dựng nhiều kỹ thuật đo và đi  kèm theo đó là các thuật tốn biến đổi khác nhau để xác định điện  mơi và từ  thẩm của vật liệu điển hình như: cộng hưởng vịng vi  dải [23], [28], [46], [59]; hốc cổng hưởng [11], [15], [19]; đầu dị  đồng trục hở  mạch đầu cuối [3], [4], [10], [20], [31], [39], [50];   đường truyền vi dải [16], [24], [33], [42], [64];  ống d ẫn sóng [6],  [55], [63]; khơng gian tự do [1], [8], [21], [22], [45], [53] Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn trên cũng như mục tiêu nghiên   cứu phát triển phương pháp xác định tham số của vật liệu sử dụng  sóng điện từ ở dải siêu cao tần. Nội dung của luận án chủ yếu tập   trung vào nghiên cứu phương pháp sử dụng kỹ thuật đường truyền  vi dải và khơng gian tự  do để  xác định các tham số  của vật liệu  làm tiền đề cho nghiên cứu đề xuất mơ hình mới, thuật tốn mới Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu đề  xuất phương pháp, thuật tốn, mơ hình để  xác định các tham số của vật liệu sử dụng kỹ thuật đường truyền  vi dải và khơng gian tự do ở dải siêu cao tần Đối tượng nghiên cứu: Tính chất điện mơi và từ  thẩm của vật liệu điện từ; đường   truyền vi dải và khơng gian tự do; thuật tốn độ phân giải cao Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp sử dụng đường truyền vi dải để xác định tham   số  của vật liệu   dải siêu cao tần; phương pháp sử  dụng sóng  điện từ trong khơng gian tự do để xác định tham số của vật liệu ở  băng tần X Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng mơ hình, đề  xuất, cải tiến   các thuật tốn kết hợp giữa mơ phỏng và thực nghiệm đo đạc Cấu trúc của luận án:   Luận án bao gồm: phần mở đầu; chương 1, 2, 3; kết luận và  hướng nghiên cứu tiếp theo. Cuối cùng là các cơng trình khoa học   đã cơng bố và tài liệu tham khảo. Tổng số 102 trang, 7 bảng biểu,   63 hình vẽ và đồ thị (khơng kể phần phụ lục) Những đóng góp của luận án:            1) Đề  xuất mơ hình một đường truyền và hai đường truyền  cho phương pháp sử  dụng kỹ  thuật đường truyền vi dải để  xác  định các tham số của vật liệu ở dải siêu cao tần 2) Đề  xuất mơ hình hai đường truyền và thuật tốn độ  phân  giải   cao   cho   phương   pháp   sử   dụng   truyền   sóng   điện   từ   trong  khơng gian tự  do để   ước lượng các tham số  của vật liệu   băng  tần X, cho phép cải thiện độ chính xác của ước lượng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ  CỦA VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC  THAM SỐ CỦA VẬT LIỆU SỬ DỤNG SĨNG ĐIỆN TỪ 1.1. Tổng quan về tính chất điện từ của vật liệu 1.1.1. Khái niệm về tính chất điện từ của vật liệu Dựa vào tính chất điện từ  của từng loại vật liệu mà người   ta chia thành chất cách điện, chất bán dẫn và chất dẫn [14].  Tính chất điện từ của vật liệu được biểu diễn thơng qua hai  tham số phức là điện mơi () và từ thẩm () được định nghĩa:   Equation   Section   1\* MERGEFORMAT (.)   \* MERGEFORMAT (.) Trường điện từ  tương tác với vật liệu theo hai dạng năng  lượng tích trữ  và tiêu hao. Năng lượng tích trữ  bao gồm các tham  số ,  mơ tả một phần mất mát năng lượng trong q trình trao đổi   giữa trường điện từ  với vật liệu. Tiêu hao năng lượng bao gồm  các tham số  ,    xảy ra khi năng lượng điện từ  bị  hấp thụ  bởi vật   liệu [14] 1.1.2. Tính chất điện mơi của vật liệu Điện mơi của vật liệu khơng phải là một hằng số mà là một  hàm phụ  thuộc vào tần số  [41]. Điện mơi của vật liệu liên quan   đến một loạt các hiện tượng vật lí như  sự  dẫn điện tích, sự  phân   cực lưỡng cực, sự phân cực ngun tử và điện tử [36], [37], [44] 1.1.3. Tính chất từ thẩm của vật liệu Sự phụ thuộc tần số của các vật liệu từ tính là khá phức tạp  và một số cơ chế góp phần vào tính chất từ thẩm của một vật liệu  vẫn chưa được xem xét đầy đủ. Tuy nhiên,   dải siêu cao tần từ  thẩm của vật liệu có liên quan đến các hiện tượng vật lí như sự từ  hóa và vịng từ trễ, từ thẩm vơ hướng [27], [44], [49] 1.2. Tổng quan về phương pháp xác định các tham số  của vật  liệu 1.2.1. Giới thiệu Phương pháp xác định các tham số  của vật liệu sử  dụng   sóng điện từ  có thể  chia làm hai loại là các phương pháp khơng   cộng hưởng và cộng hưởng. Trong mỗi loại phương pháp lại chia   ra thành các phương pháp tương ứng với từng kỹ thuật cụ thể.  1.2.2. Phương pháp sử dụng kỹ thuật đường truyền vi dải Hình 1.5 thể  hiện một  mạch vi dải  bao gồm một  đường  truyền vi dải với chiều rộng  w, chiều dày lớp đồng t và một mặt  phẳng đất được ngăn cách nhau bởi một chất nền điện môi với   chiều dày h và được chế tạo bằng công nghệ mạch in PCB εr x w εr t h y Hình 1.5: Mơ hình của một mạch vi dải [14] Trong thiết kế kỹ thuật, người ta coi sóng truyền trên đường  vi dải có mode sóng tựa TEM và sử dụng phương pháp bán tĩnh để  tính tốn điện dung phân bố; sau đó tính tốn hằng số truyền sóng,  trở kháng đặc tính của đường vi dải [24], [25], [26] 1.2.3. Phương pháp sử dụng kỹ thuật khơng gian tự do Mơ hình truyền sóng điện từ trong khơng gian tự do thì ăng­ ten đóng vai trị quan trọng trong việc bức xạ  sóng điện từ  [7],   [12], [61], [65]. Các mẫu ăng­ten được sử dụng trong phương pháp  này chủ yếu là các mẫu ăng­ten như hình 1.8 (a) (b) (c) Hình 1.8: Các mẫu ăng­ten điển hình: (a) ống dẫn sóng chữ nhật,   (b) loa tháp, (c) loa nón [7] Một ống dẫn sóng chữ nhật như hình 1.8a có thể được dùng   làm ăng­ten để  đo đặc tính của vật liệu bằng phương pháp phản  xạ. Trong khi, các loại ăng­ten loa tháp và nón như  hình 1.8b và   1.8c     sử   dụng     việc   đo   đặc   tính     vật   liệu     phương pháp truyền/phản xạ trong không gian tự do 1.3. Đặt vấn đề nghiên cứu Nghiên   cứu   đề   xuất   mơ   hình     đường   truyền     hai  đường truyền cho phương pháp sử  dụng kỹ  thuật vi dải để  xác  định các tham số của vật liệu ở dải siêu cao tần Nghiên cứu đề xuất mơ hình hóa, mơ hình hai đường truyền   và thuật tốn độ phân giải cao cho phương pháp sử dụng sóng điện  từ trong khơng gian tự do để xác định tham số của vật liệu ở băng  tần X 1.4. Kết luận chương 1 Chương 1 đã trình bày tổng quan về  tính chất điện từ  của   vật liệu, kỹ thuật đường truyền vi dải, kỹ thuật khơng gian tự  do  và cuối cùng là đặt vấn đề  nghiên cứu cho các chương tiếp theo  của luận án.   CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐƯỜNG TRUYỀN  VI DẢI ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CỦA VẬT LIỆU Ở  DẢI SIÊU CAO TẦN 2.1. Đề  xuất dụng mơ hình một đường truyền vi dải để  xác   định các tham số của vật liệu  2.1.1. Mơ hình thuật tốn một đường truyền vi dải Hình 2.1 thể hiện mẫu mạch điện với một đường truyền vi  dải với chiều rộng w, chiều dài L và đặc tính trở kháng Z w Cổng Cổng L Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện với một đường vi dải Từ mơ hình trên có thể xác định ma trận tán xạ  S [14]. Theo  [34], [63] hằng số truyền sóng phức γ và trở kháng đặc tính Z của  đường truyền vi dải được xác định thông qua ma trận tán xạ  S.  Điện   môi   hiệu   dụng   phức     chất       tính   tốn     phương trình sau: 10                 Equation Section 2.13Equation Chapter (Next) Section 1Equation Section 2.13(2.13) Theo [29] quan hệ  giữa  điện mơi hiệu dụng và điện mơi  tương đối của chất nền cho bởi phương trình sau:                          Equation Section 2.13Equation Chapter (Next) Section 1Equation Section 2.13(2.14)  2.1.2. Kết quả mô phỏng Đề xuất đã sử dụng phần mềm CST để thiết kế, mô phỏng  cho mẫu mạch vi dải với chất nền RO­4350B   dải tần (0,5 –   12,5)GHz.  Bảng 2.1 Kí hiệu Giá trị L 6,5mm h 0,254mm w 0,5mm h t 18µm ' εr 3,65 (tại 10GHz) tanδe 0,0037 (tại 10GHz) w t L t Hình 2.2: Mạch một đường truyền vi dải thiết kế bằng CST Kết quả xác định điện mơi phức của vật liệu nền như sau: Lý thuyết ầ th n h P cự đ ệ m in i p ô h Mô Tần số [GHz] Hình 2.3: Phần thực điện mơi tương đối phức của RO­4350B Hình 2.3 cho thấy phần thực điện mơi phức của mẫu khá ổn   định; tỉ  lệ  sai số  giữa mơ phỏng và lý thuyết nhỏ  nhất là 0,98%,   lớn nhất là 2,92% và trung bình là 1,7% 16 3.1.3. Kết quả mơ phỏng Kết quả tính tốn điện mơi phức và từ thẩm phức của mẫu.  2.8 ầ th n h P cự đ ệ m in i ô r Tần số [GHz] Hình 3.4: Phần thực điện mơi phức của mẫu vật liệu Hình 3.4 cho thấy phần thực điện mơi phức của mẫu khá ổn   định; tỉ lệ sai số trung bình là 0,82% và ở tần số 10GHz là 0,14% r r ầ o n h P ảđ ệm in i ô r r 0.14 0.28 0.84 Tần số [GHz] Hình 3.5: Phần ảo điện mơi phức của mẫu vật liệu Hình 3.5 cho thấy phần  ảo điện mơi phức là khơng được ổn   R caủ tn E S M ổh ao đ ệ m in i định như phần thực của điện mơi phức Tần số [GHz] Hình 3.6: RMSE của tổn hao điện mơi 17 Hình 3.6 cho thấy mẫu có tổn hao điện mơi cao hơn thì kết   quả RMSE nhỏ hơn so với mẫu có tổn hao điện mơi thấp hơn 1.0 n h P th ầ cự từth ẩ m r Tần số [GHz] Hình 3.7: Phần thực từ thẩm phức của mẫu vật liệu Hình 3.7 cho thấy phần thực từ  thẩm phức của mẫu khá   ổn định, tỉ lệ sai số trung bình 1,5% và ở tần số 10GHz là 0,53% r r ầ o n h P ảtừth ẩ m r r 0.14 0.28 0.84 Tần số [GHz] Hình 3.8: Phần ảo từ thẩm phức của mẫu vật liệu Hình 3.8 cho thấy phần  ảo từ  thẩm phức của mẫu tương   R   caủ tn E S M ổh ao từth ẩ m đối ổn định, tỉ lệ sai số là nhỏ trong toàn bộ dải tần số Tần số [GHz] Hình 3.9: RMSE của tổn hao từ thẩm 18 Hình 3.9 cho thấy mẫu vật liệu với tổn hao từ  thẩm khác  nhau ảnh hưởng rất nhỏ đến kết quả xác định Kết quả của đề xuất hồn tồn tương đồng với các kết quả  đã được kiểm chứng bởi thực nghiệm [22]. Đề  xuất này có thể  mang lại nhiều lợi ích trong việc học tập, nghiên cứu phát triển  phương pháp, kiểm chứng thuật tốn mới, giảm được thời gian,   chi phí và cơng sức trong q trình thực nghiệm 3.2. Đề  xuất mơ hình hai đường truyền sóng điện từ  trong   khơng gian tự do để xác định tham số của vật liệu 3.2.1. Mơ hình thuật tốn hai đường truyền trong khơng gian tự  Hình 3.10 biểu diễn hai đường truyền với hai mẫu vật liệu   phẳng có chiều dày d1 và d2 (d2 > d1) được đặt trong khơng gian tự  do giữa hai ăng­ten 1, 2 T1 X Y Ăng­ten 2 Ăng­ten 1 11  Ẫ U M V Ệ Ậ IU  L T S Cổng 1 S21 Không gian tự do Cổng 2 Không gian tự do d0 d0 d1 X T2 Y Ăng­ten 2 11 S Cổng 1  Ẫ U M V Ệ Ậ IU  L T Ăng­ten 1 Cổng 2 Khơng gian tự do Khơng gian tự do d0 S212 d2 d0 Hình 3.10: Mơ hình của hai đường truyền Tương tự  như  mơ hình hai đường truyền vi dải,   điện mơi  phức của chất nền được cho bởi:                         (3.16) 3.2.2. Kết quả mơ phỏng 19 Đề  xuất sử dụng mơ hình hóa ở mục 3.1.2 với các mẫu vật  liệu điện mơi được lựa chọn tại tần số 10GHz như sau: chiều dài  và chiều rộng là 150mm;  d1  = 7mm,  d2  = 12mm; phần thực điện  mơi phức là 2,8 tương ứng với các giá trị của phần ảo thay đổi lần  lượt là (0; 0,14; 0,28; 0,84).  Kết quả  tính tốn điện mơi phức của mẫu từ  ma trận tham   số tán xạ S nhận được trong mơ phỏng như sau:  Hình 3.11 chỉ ra rằng phần thực điện mơi phức của mẫu rất   ổn định; tỉ lệ sai số trung bình là 0,2% và ở tần số 10GHz là 0,13% 2.8 ầ th n h P cự đ ệ m in i ô r Tần số [GHz] ầ o n h P ảđ ệ m in i Hình 3.11: Phần thực điện mơi phức của mẫu vật liệu r r r r 0.14 0.28 0.84   caủ tn E S M R ổh ao đ ệ m in i Tần số [GHz] Hình 3.12: Phần ảo điện mơi phức của mẫu vật liệu Hình 3.12 cho thấy phần  ảo điện mơi phức của mẫu cũng  rất ổn định; tỉ lệ sai số rất là nhỏ trong tồn bộ dải tần số Tần số [GHz] 20 Hình 3.13: RMSE của tổn hao điện mơi Hình 3.13 cho thấy mẫu có tổn hao điện mơi khác nhau thì  kết quả RMSE là nhỏ, đặc biệt với mẫu có tổn hao điện mơi thấp sốđ S ệ m in i p ô h r r 2.8 0.84 r r r 0.28 0.14 Hiệu chiều dày [mm] Hình 3.14: Sai số hiệu số chiều dày của hai mẫu vật liệu Hình   3.14   cho   thấy   hiệu   số   chiều   dày     hai   mẫu   ảnh   hưởng khơng đáng kể  đến kết quả  xác định điện mơi phức của  mẫu vật liệu trong dải tần số từ 8,0GHz đến 12,0GHz (băng X) Mơ hình đề xuất có thể giảm thiểu được các hiệu ứng phản   xạ, tán xạ  và nhiễu xạ  do mẫu đo và ăng­ten gây ra; có  ưu điểm   khi xác định điện mơi phức của các mẫu vật liệu có tổn hao điện   mơi thấp.  3.3. Đề  xuất thuật tốn độ  phân giải cao để   ước lượng điện  mơi phức 3.3.1. Mơ hình truyền sóng điện từ trong khơng gian tự do 21 Hình 3.15 thể  hiện một mẫu vật liệu có chiều dày  d  được  đặt giữa hai ăng­ten loa phát và thu trong khơng gian tự do Ăng­ten phát Ăng­ten thu S21 Không gian tự d0 Ệ Ậ IẪ L T  V U M TX d RX Không gian tự d0 Hình 3.15: Mơ hình xác định tham số S của mẫu vật liệu Tín hiệu tại máy thu RX  nhận được có thể  viết dưới dạng  ma trận như sau:                                 (3.36) Trong đó: là véc­tơ đầu ra Mx1 được xác định bởi hệ thống; là một  véc­tơ của k tín hiệu tới; là một ma trận “tham số” có kích thước   MxD; T là kí hiệu phép chuyển vị 3.3.2. Thuật tốn độ phân giải cao Trong cơng trình nghiên cứu [47] đã chỉ  ra tín hiệu và nhiễu  nhận được bao gồm khơng gian con tín hiệu và khơng gian con  nhiễu Do đó, thuật tốn khai thác tính chất trực giao để  cơ lập  khơng gian con tín hiệu và khơng gian con nhiễu. Kết hợp hàm tự  tương quan của khơng gian con tín hiệu với thuật tốn MUSIC, ta   có:         (3.47) Kết quả   ước lượng điện mơi phức của mẫu vật liệu được  lựa chọn tại điểm đỉnh phổ giả của hàm PMUSIC 3.3.3. Kết quả mơ phỏng Đề  xuất sử  dụng mơ hình hóa   mục 3.1.2 với ba mẫu vật   liệu điện mơi được lựa chọn   tần số  10GHz như  sau: Taconic   HT­1.5 (2,35 – j0,0059), Gil GML­1000 (3,2 – j0,0128), FR­4 (4,3 –  22 j0,1075); ba mẫu này có cùng kích thước chiều dài, chiều rộng là   150mm và chiều dày d thay đổi từ 10mm đến 300mm Kết quả mơ phỏng ba mẫu với d khác nhau:  ổg h P iả [d ]  B   r r hổ giả [dB P ]  Hình 3.16: Phổ giả của mẫu Taconic HT­1.5 với d = 10mm r r ổg h P iả [d ]  B Hình 3.18: Phổ giả của mẫu Taconic HT­1.5 với d = 60mm r r Hình 3.21: Phổ giả của mẫu Taconic HT­1.5 với d = 300mm Hình 3.16 và 3.21 có thể  thấy rằng sự  thay đổi chiều dày  của mẫu  ảnh hưởng đến độ  sắc nét và vị  trí của đỉnh phổ  giả   Chiều dày của mẫu  ảnh hưởng đến mức độ  chính xác của việc   ước lượng cả phần thực và phần ảo điện mơi phức 23 Hình 3.22 và 3.23 cho thấy thuật tốn có thể  giải quyết khi   chiều dày d khác nhau nhưng chính xác hơn với các mẫu có d lớn r sốp S ầ th n h cự đ ệ m in i ô r r Chiều dày [mm] Hình 3.22: Sai số phần thực điện môi của ba mẫu khi d thay đổi r sốp S ầ o n h ảđ ệ m in i ô r r Chiều dày [mm] Hình 3.23: Sai số phần ảo điện môi của ba mẫu khi d thay đổi Kết quả mô phỏng ba mẫu với băng thông (BW) khác nhau r sốp S ầ th n h cự đ ệ m in i ô r r sốp S ầ o n h ảđ ệ m in i ô r Băng thơng [MHz] r r Hình 3.30: Sai số phần thực điện mơi của ba mẫu khi BW thay đổi Băng thơng [MHz] 24 Hình 3.31: Sai số phần ảo điện mơi của ba mẫu khi BW thay đổi Hình 3.30 và 3.31 cho thấy mức độ chính xác của thuật tốn  ước lượng có thể được cải thiện bằng cách mở rộng băng thơng Kết quả mơ phỏng ba mẫu với số điểm tần số fi khác nhau:   r r sốp S ầ o n h ảđ ệ m in i ô r Số điểm tần số Hình 3.32: Sai số phần ảo điện mơi của ba mẫu khi fi thay đổi Hình 3.32 cho thấy sự gia tăng của số điểm tần số giúp cho  việc ước lượng phần ảo điện mơi được chính xác hơn. Trong khi,   phần thực điện mơi phức khơng bị   ảnh hưởng khi fi thay đổi từ 6  đến 201 điểm 3.3.4. Kết quả thực nghiệm Mẫu POM­C 3,8 (tại 1MHz)  0,0304 (tại 1MHz) r Chiều dày 50mm Chiều dài 220mm Chiều rộng 220mm Thơng số r 25 Hình 3.34: Hệ thống thực nghiệm Kết quả ước lượng điện môi phức của mẫu POM­C ở băng  hổ giả [dB P ]  X với số điểm tần số từ 51 đến 801 điểm r r ổg h P iả [d ]  B Hình 3.35: Phổ giả của mẫu POM­C với 51 điểm tần số r r ổg h P iả [d ]  B Hình 3.36: Phổ giả của mẫu POM­C với 101 điểm tần số r r ổg h P iả [d ]  B Hình 3.37: Phổ giả của mẫu POM­C với 201 điểm tần số r r 26 ổg h P iả [d ]  B Hình 3.38: Phổ giả của mẫu POM­C với 401 điểm tần số r r Hình 3.39: Phổ giả của mẫu POM­C với 801 điểm tần số Kết quả   ước lượng điện mơi phức của mẫu hội tụ  khi số    caủ đ E S M R ệ m in i p ô h điểm tần số lớn hơn hoặc bằng 201 điểm.  r r Số điểm tần số Hình 3.40: RMSE của mẫu POM­C với số điểm tần số thay đổi Hình 3.40 cho thấy RMSE của phần thực tương đối nhỏ khi  số  điểm tần số  lớn hơn hoặc bằng 201 điểm. Tuy nhiên, RMSE  của phần ảo cũng ổn định nhưng sai số khơng nhỏ như phần thực.  Từ  kết quả  cho thấy thuật tốn độ  phân giải cao đã giải   quyết  được vấn  đề   pha khi  chiều dày  mẫu  lớn  hơn nhiều lần  bước sóng và giảm thiểu sự ảnh hưởng của hiện tượng đa đường  do mẫu đo gây ra 27 3.4. Kết luận chương 3 Chương       đề   xuất   mơ   hình   hóa,   mơ   hình   hai   đường  truyền và thuật tốn độ  phân giải cao cho phương pháp sử  dụng  đường truyền sóng điện từ trong khơng gian tự do để xác định các  tham số của vật liệu ở băng tần X KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận của luận án: Luận án đã đề xuất mơ hình, thuật tốn cho phương pháp sử  dụng   kỹ   thuật   đường   truyền   vi   dải     phương   pháp   sử   dụng  đường truyền sóng điện từ trong khơng gian tự do để xác định các  tham số  của vật liệu như  mơ hình một đường truyền vi dải, mơ   hình hai đường truyền vi dải, mơ hình cộng hưởng vịng vi dải, mơ  hình hóa và mơ hình hai đường truyền sóng điện từ  trong khơng  gian tự do. Đồng thời đề xuất thuật tốn độ  phân giải cao để  ước  lượng các tham số của vật liệu sử dụng sóng điện từ trong khơng  gian tự do. Các đề xuất đã đạt được những kết quả chính sau đây: 1) Đề  xuất mơ hình một đường truyền và hai đường truyền  cho phương pháp sử  dụng kỹ  thuật đường truyền vi dải để  xác  định     tham   số     vật   liệu   RO­4350B     dải   tần   số   (0,5   ­  12,5)GHz và vật liệu FR4­KB­6160   dải tần số  (0,5 ­ 9,5)GHz   Đồng thời đề  xuất mơ hình cộng hưởng vịng vi dải để  xác định  các tham số của vật liệu FR4­KB­6160 ở các tần số (1,0 ­ 6,0)GHz   Các kết quả  này được đăng tải   các cơng trình số  [2], [3], [4]   trong danh mục các cơng trình cơng bố của tác giả 2) Đề  xuất mơ hình hai đường truyền và thuật tốn độ  phân  giải   cao   cho   phương   pháp   sử   dụng   truyền   sóng   điện   từ   trong  không gian tự  do để   ước lượng các tham số  của vật liệu   băng  tần X. Đồng thời đề xuất mơ hình hóa đường truyền sóng điện từ  28 trong khơng gian tự do để xác định các tham số của vật liệu ở băng  tần X. Các kết quả này được đăng tải ở các cơng trình số [1], [5],   [6], [7] trong danh mục các cơng trình cơng bố của tác giả Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án: Để  tiếp tục nghiên cứu, phát triển những kết quả   đã đạt   được, mở rộng phạm vi ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khoa  học cơng nghệ, hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án như sau: 1) Nghiên cứu thuật tốn ước lượng để xác định các tham số    vật   liệu   dựa     hệ   số   phản   xạ   nhận     từ   mơ   hình  phương pháp sử dụng truyền sóng điện từ trong khơng gian tự do 2) Nghiên cứu bài tốn xác định các tham số của vật liệu có  bề mặt khơng phẳng sử dụng kỹ thuật khơng gian tự do DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐàCƠNG BỐ [1] Ho   Manh   Cuong,   Vu   Van   Yem,   “Modeling   method   for  determining complex permittivity and complex permeability of  materials using electromagnetic wave propagation in free space  at X­band”,  Journal of Military Science and Technology, No.  43, pp. 24­32, June 2016 [2] Dang Cao Quyen,  Ho Manh Cuong, Vu Van Yem, “Design  and   implementation   of   a   microstrip   ring   resonator   for  measurement   of   complex   permittivity   of   FR4   substrate”,  International   conference   on   science   and   technology,   Hanoi,  Vietnam, pp. 748­754, November 2016 [3] Ho   Manh   Cuong,   Nguyen   Le   Cuong,   Vu   Van   Yem,  “Measurement   of   the   complex   permittivity   of   FR4   substrate  using two microstrip line technique”,  National conference on   electronics,   communications   and   information   technology   (REV2016), Hanoi, Vietnam, pp. 58­60, December 2016 [4] Ho   Manh   Cuong,   Vu   Van   Yem,   “A   novel   model   for  determining   the   reflection   and   transmission   characteristics   of  RO­4350B   materials   by   microstrip   line   technique”,  EPU  Journal of Science and Technology for Energy, No. 12, pp. 67­ 72, May 2017 [5] Ho Manh Cuong, Vu Van Yem, “A novel method based on  two different thicknesses of the sample for determining complex  permittivity   of   materials   using   electromagnetic   wave  propagation in free space at X­band”, VNU Journal of Science,  No. 1(33), pp 55­60, 2017 [6] Ho   Manh   Cuong,   Vu   Van   Yem,   “Estimation   of   complex  permittivity   of   non­magnetic   materials   using   electromagnetic  wave   propagation   in   free   space   at   X­band   and   MUSIC  algorithm”,  MTA Journal of Science and Technique, No. 186,  pp. 75­86, October 2017 [7] Ho   Manh   Cuong,   Nguyen   Trong   Duc,   Vu   Van   Yem,  “Measurement   of   complex   permittivity   of   materials   using  electromagnetic wave propagation in free space and super high­ resolution   algorithm”,  Proceedings   of   the   2017   International   Conference   on   Advanced   Technologies   for   Communications,   Quy Nhon, Vietnam, pp. 156­160, October 2017 ... truyền vi? ?dải? ?và khơng gian tự do; thuật tốn độ phân giải? ?cao Phạm vi? ?nghiên? ?cứu: Phương? ?pháp? ?sử? ?dụng? ?đường truyền vi? ?dải? ?để? ?xác? ?định? ?tham   số ? ?của? ?vật? ?liệu? ? ? ?dải? ?siêu? ?cao? ?tần; ? ?phương? ?pháp? ?sử ? ?dụng? ?sóng? ? điện? ?từ? ?trong khơng gian tự do để? ?xác? ?định? ?tham? ?số? ?của? ?vật? ?liệu? ?ở? ?... cứu? ?phát triển? ?phương? ?pháp? ?xác? ?định? ?tham? ?số? ?của? ?vật? ?liệu? ?sử? ?dụng? ? sóng? ?điện? ?từ? ?ở? ?dải? ?siêu? ?cao? ?tần.  Nội dung? ?của? ?luận? ?án? ?chủ yếu tập   trung vào? ?nghiên? ?cứu? ?phương? ?pháp? ?sử? ?dụng? ?kỹ? ?thuật đường truyền  vi? ?dải? ?và khơng gian tự  do để ? ?xác? ?định? ?các? ?tham? ?số. ..  phân giải? ?cao? ?cho? ?phương? ?pháp? ?sử ? ?dụng? ? đường truyền? ?sóng? ?điện? ?từ? ?trong khơng gian tự do để? ?xác? ?định? ?các? ? tham? ?số? ?của? ?vật? ?liệu? ?ở? ?băng? ?tần? ?X KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết? ?luận? ?của? ?luận? ?án: Luận? ?án? ?đã đề xuất mơ hình, thuật tốn cho? ?phương? ?pháp? ?sử? ?