Thiết kế anten dùng trong công nghệ truyền thông vô tuyến băng siêu rộng UWB sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Trần Thế Phương thiết kế anten dùng công nghệ truyền thông vô tuyến băng siêu rộng (UWB) sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt LUN VN THC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội – 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN THẾ PHƯƠNG thiÕt kÕ anten dïng c«ng nghƯ trun th«ng vô tuyến băng siêu rộng (UWB) sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt Chuyờn ngnh: K thut Vin thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ VĂN YÊM Hà Nội 2009 Lời cảm ơn Trc tiờn tụi mun bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo hướng dẫn TS Vũ Văn Yêm định hướng, góp ý q báu suốt q trình thực đồ án Sự hiểu biết sâu rộng lĩnh vực anten, vơ tuyến tận tình Thầy góp phần khơng nhỏ hỗ trợ tơi bước hồn thành nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn tới anh Phạm Đỗ Nhương người giúp đỡ tơi nhiều q trình chế tạo mẫu thiết kế Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới người thân gia đình bạn bè đồng nghiệp động viên, khích lệ, tạo điều kiện cho tơi suốt q trình nghiên cứu Trần Thế Phương TĨM TẮT ĐỒ ÁN Cơng nghệ vơ tuyến băng siêu rộng UWB thu hút ý cộng đồng nghiên cứu, phát triển sản phẩm giới UWB đem lại nhiều hứa hẹn môi trường truyền thông phạm vi cá nhân tốc độ cao Một thách thức kỹ thuật UWB thiết kế anten Khác với anten vô tuyến băng hẹp truyền thống, anten UWB hoạt động dải tần rộng với yêu cầu khắt khe công suất xạ độ méo dạng tín hiệu xung Bản đồ án đề xuất mẫu anten UWB dùng kiểu vi dải, dễ dàng chế tạo đặc biệt điều kiện kỹ thuật hạn chế Để nâng cao hiệu hoạt động anten, đồ án đề xuất sử dụng cấu trúc dải chắn điện từ EBG tích hợp thiết kế anten vi dải Đây minh chứng rõ rệt vai trò ứng dụng cấu trúc EBG – chủ đề nghiên cứu sôi giới Different from the traditional antennas for narrow-band wireless systems, an UWB antenna provides new challenges for designers such as how to achieve the very wide impedance bandwidth (7.5 GHz) while still maintain high radiation efficiency and minimize the pulse distortion An Archimedean monofilar microstrip antenna for UWB is presented in this research To have a low-profile, unidirectional radiation antenna, the thesis proposed using EBG substrate as the ground plane for the antenna As we can see, EBG also helps to improve the antenna performance significantly LỜI CAM ĐOAN Bản đồ án tơi nghiên cứu, thực hướng dẫn TS Vũ Văn m Để hồn thành đồ án này, tơi sử dụng tài liệu liệt kê phần tài liệu tham khảo Tôi cam đoan không chép cơng trình, thiết kế tốt nghiệp khác Nếu sai tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Hà Nội, ngày tháng Trần Thế Phương nm 2009 MC LC Lời cảm ơn TÓM TẮT ĐỒ ÁN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU 10 MỞ ĐẦU 11 Chương Hệ thống thông tin vô tuyến băng siêu rộng 13 1.1 Giới thiệu công nghệ UWB 13 1.2 Ưu điểm công nghệ UWB 14 1.3 Thách thức 16 1.4 Tín hiệu hệ thống UWB 18 1.4.2 Kỹ thuật UWB đa sóng mang 19 1.4.2.1 Hướng tiếp cận trải phổ .19 1.4.2.2 UWB đa băng 20 1.4.2.3 UWB đa băng dùng OFDM .20 1.4.3 Dạng sóng xung dùng UWB 21 1.4.4 Các phương pháp điều chế liệu 21 1.4.5 Các phương pháp đa truy nhập .23 1.4.5.1 Kỹ thuật nhảy thời gian 23 1.4.5.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số 24 1.4.5.3 Đa truy nhập xung trực giao 24 1.4.6 Kỹ thuật thu UWB 24 1.4.6.1 Tách lượng 24 1.4.6.2 Bộ thu tương quan 24 1.4.6.3 1.5 Bộ thu Rake .25 Các ứng dụng UWB 25 Chương Anten dùng UWB 26 2.1 Các tham số anten 26 2.2 Yêu cầu kỹ thuật anten UWB 28 2.3 Nền tảng lý thuyết thiết kế anten UWB 32 2.3.1 Phân loại anten UWB .32 2.3.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế anten UWB 32 2.3.2.1 Giới thiệu anten vi dải 32 2.3.2.2 Anten độc lập tần số 38 Chương Cấu trúc EBG ứng dụng thiết kế anten 44 3.1 Giới thiệu EBG 44 3.2 Cơ sở lý thuyết 45 3.2.1 Định lý Bloch đồ thị tán sắc 45 3.2.2 Các phương pháp số học mơ hình hóa cấu trúc EBG 48 3.3 Nghiên cứu cấu trúc EBG chiều 49 3.3.1 Giới thiệu cấu trúc EBG 49 3.3.2 Các mơ hình lý thuyết nghiên cứu cấu trúc EBG hình nấm 50 3.3.3 Đặc tính cấu trúc EBG hình nấm .53 3.3.4 Phân tích cấu trúc EBG hình nấm máy tính 59 3.4 Ứng dụng EBG thiết kế anten 66 3.4.1 Ứng dụng đặc tính pha phản xạ 67 3.4.2 Ứng dụng tính chất triệt sóng mặt 69 3.4.3 Ứng dụng EBG thiết kế anten vi dải .71 Chương Thiết kế, mô phỏng, chế tạo anten UWB 72 4.1 Thiết kế anten UWB 72 4.2 Thiết kế cấu trúc EBG .75 4.3 Chế tạo thử nghiệm 81 KẾT LUẬN CHUNG 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ADC Analog Digital Converter AMC Artificial Magnetic Conductor Balun Balanced to Unbalanced DS – CDMA Direct Sequence Code Division Multiplex Access EBG Electromagnetic Band Gap EMC Electromagnetic Compatibility EMI Electromagnetic Interference FB Fractional Bandwidth FDM Frequency Division Multiplexing FDTD Finite Difference Time Domain FSS Frequency Selective Surface ISI Intersymbol Interference MAI Multi Acess Interference MIMO Multiple Input Multiple Output OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OOK On – Off Keying PAM Pulse Amplitude Modulation PBG Photonic Band Gap PEC Pecfect Electric Conductor PG Processing Gain PMC Perfect Magnetic Conductor PPM Pulse Position Modulation PSM Pulse Shape Modulation PWE Plane Wave Expansion TH – IR Time – Hopping Impulse Radio TH – PPM Time Hopping Pulse Position Modulation TMM Transmission Matrix Method UWB Ultra – Wideband DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 UWB tồn hệ thống thông tin băng hẹp khác 16 Hình 1.2 Sơ đồ khối máy thu phát UWB dạng xung dùng kỹ thuật TH-PPM [8] 17 Hình 1.3 Các kỹ thuật trải phổ đa sóng mang dùng UWB [8] 19 Hình 1.4 Phân bổ băng tần theo đề xuất MBOA [8] 21 Hình 1.5 Dạng sóng miền thời gian xung Gaussian biến thể .22 Hình 1.6 Phổ xung miền tần số 22 Hình 1.7 Sơ đồ khối máy thu dùng kỹ thuật tách lượng 24 Hình 1.8 Bộ thu tương quan 25 Hình 2.1 Trở kháng vào anten 26 Hình 2.2 Minh họa hệ thống anten phát thu 29 Hình 2.3 Minh họa biến đổi dạng sóng xung theo hướng xạ 31 Hình 2.4 Cấu trúc anten vi dải kiểu phiến .33 Hình 2.5 Tiếp điện kiểu đầu dò đồng trục .34 Hình 2.6 Tiếp điện dùng đường vi dải 34 Hình 2.7 Tiếp điện kiểu ghép nối điện từ 35 Hình 2.8 Tiếp điện kiểu ghép nối qua khe 36 Hình 2.9 Tiếp điện dẫn sóng đồng phẳng 36 Hình 2.10 Các mạng biến đổi trở kháng thực tế 37 Hình 2.11 Minh họa lý thuyết vòng xạ 40 Hình 2.12 Anten xoắn ốc mặt theo nguyên lý tự bù 41 Hình 2.13 Minh họa anten Archimedean cánh tự bù .42 Hình 3.1 Minh họa cấu trúc EBG 3D, 2D (từ trái qua) 45 Hình 3.2 Cấu trúc EBG cấu trúc đơn vị .46 Hình 3.3 Một cấu trúc tuần hoàn chiều miền Brillouni 48 Hình 3.4 Cấu trúc EBG hình nấm .49 Hình 3.5 EBG mơ hình tương đương LC .50 Hình 3.6 Mơ hình đường truyền cho trường hợp sóng mặt 51 Hình 3.7 Mơ hình đường truyền áp dụng cho sóng phẳng 52 Hình 3.8 Phiến kim loại để tính trở kháng sóng mặt 54 Hình 3.9 Sự lan truyền sóng mặt phần giao hai vật liệu khơng đồng 54 Hình 3.10 Đồ thị tán sắc rút từ mơ hình LC [12] 56 Hình 3.11 Minh họa đồ thị pha phản xạ EBG [12] 59 Hình 3.12 Một unit cell .60 Hình 3.13 Mơ hình mơ tham số tán xạ 61 Hình 3.14 Tham số tán xạ S21(ω) cấu trúc EBG .61 Hình 3.15 Sự phụ thuộc dải chắn vào W [20] 62 Hình 3.16 Sự phụ thuộc dải chắn vào r [21] .62 Hình 3.17 Mơ hình mơ đồ thị tán sắc EBG 63 Hình 3.18 Đồ thị tán sắc cấu trúc EBG .64 Hình 3.19 Minh họa pha phản xạ cấu trúc EBG hình nấm (3.37) 64 Hình 3.20 Sự phụ thuộc pha phản xạ vào W .65 Hình 3.21 Sự phụ thuộc pha phản xạ vào g 65 Hình 3.22 Sự phụ thuộc pha phản xạ vào h 66 Hình 3.23 Sự phụ thuộc pha phản xạ vào số điện mơi .67 Hình 3.24 Lưỡng cực điện đặt gần PEC/PMC EBG 68 Hình 3.25 Tham số s11 trường hợp PEC, PMC, EBG [11] 68 Hình 3.26 Dải tần hiệu lưỡng cực pha phản xạ EBG [11] .69 Hình 3.27 Đồ thị xạ lưỡng cực khi: b đặt mặt phẳng đất 70 c đặt EBG tần số dải chắn – d tần số ngồi dải chắn [12] 70 Hình 4.1 Minh họa đường xoắn ốc vi dải Archimedean 73 Hình 4.2 Minh họa mơ hình anten phần mềm mô 74 Hình 4.3 Kết s11 trường hợp có đất 75 Hình 4.5 Mơ hình mơ anten có tích hợp EBG .76 Hình 4.6 Pha phản xạ cấu trúc EBG 77 Hình 4.7 S11 có EBG 77 Hình 4.8 Đồ thị phương hướng xạ mặt phẳng XZ 78 Hình 4.9 Đồ thị phương hướng xạ mặt phẳng YZ 78 Hình 4.10 Đồ thị S21 cấu trúc EBG khơng có vias 79 73 bán kính vịng xác định tần số fmax Trở kháng vào anten phụ thuộc độ rộng đường xoắn ốc – w khoảng cách tới mặt đất giống anten vi dải khác Phần thực trở kháng điều khiển độ rộng w, phần ảo khó điều khiển Hình 4.1 Minh họa đường xoắn ốc vi dải Archimedean Thành phần điện trở anten vi dải xoắn ốc Archimedean độ dài L tính tốn từ cơng thức: Rs 2w (4.1) π f (4.2) R= L ì Vi Rs l điện trở mặt xác định bởi: Rs = σ độ dẫn điện, σ = 5.8 × 107 đồng Chiều dài đường xoắn ốc từ tâm đến điểm bán kính r nằm cánh xoắn ốc xác định bởi:  1 r a2  rdφ  + = + L(r ) = dr   ∫  dr  2 2 a   (a + r ) 2ln(r + (a + r ))  r Trường hợp a nhỏ so với 1, (4.3) xấp xỉ bởi: (4.3) 74 r2 a + × ln(2r ) L(r ) = 2a (4.4) Trong thiết kế này, ta tối ưu hóa thành phần thực trở kháng vào cố định 50Ω, xác định độ rồng đường xoắn ốc w = 4.48 mm đế FR4 thông số Nghiên cứu cấu trúc anten vi dải xoắn ốc phần mềm mô ta rút số kết luận: • Nếu tăng mật độ xoắn ốc (giảm ∆s ), tăng ích anten giảm • Tăng số vịng xoắn ốc, tăng ích anten tăng • Tăng bán kính vịng ngồi, băng thơng anten mở rộng xuống vùng tần số thấp Trên sở tối ưu hóa phẩn mềm mơ ta xác định cấu trúc anten xoắn ốc vi dải với kích thước (hình 4.2): • Độ rộng đường xoắn ốc w = 4.48 mm • Số vịng xoắn N = • Bán kính vịng ngồi anten r2 = 50 mm • Khoảng cách vịng xoắn liên tiếp ∆s = 4.3 mm Hình 4.2 Minh họa mơ hình anten phần mềm mơ Để có xạ hướng tính, mặt sau đế điện mơi ăn mịn đồng làm mặt phẳng đất Như trình bày chương trước, có mặt mặt phẳng đất làm 75 giảm hiệu suất xạ anten Hình 4.3 minh họa kết s11 anten có sử dụng măt phẳng đất Hầu toàn lượng bị phản xạ ngược lại đầu vào anten S11 - dB -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 10 Tần số - GHz Hình 4.3 Kết s11 trường hợp có đất Hình 4.4 Minh họa unit cell mặt cắt cấu trúc EBG Để khắc phục tượng ta thay mặt đất cấu trúc EBG 4.2 Thiết kế cấu trúc EBG Cấu trúc EBG sử dụng gồm thành phần (hình 4.4): • Miếng kim loại hình vng đặt tuần hồn theo hai hướng x y • Đề điện mơi 11 76 • Mặt phẳng đất Lưu ý cấu trúc khơng có đường vias tiếp đất nên chế tạo đơn giản cấu trúc hình nấm EBG đặt thay cho mặt phẳng đất, cách đế anten mm Hình 4.5 minh họa cấu trúc anten có tích hợp EBG mơ hình mơ Hình 4.5 Mơ hình mơ anten có tích hợp EBG Từ hình 4.3 thấy anten phối hợp trở kháng vùng tần số thấp Do cấu trúc EBG nên có dải pha phản xạ 90o ± 45o nằm vùng tần thấp Sử dụng phần mềm mô tối ưu kích thước cấu trúc EBG cho anten phối hợp trở kháng tốt dải tần UWB ta thơng số: • EBG chế tạo đế FR4 có thơng số giống • Độ rộng miếng kim loại W = 12.5 mm • Chu kỳ tuần hồn P = 12.8 mm Hình 4.6 minh họa pha phản xạ cấu trúc EBG, tần số cộng hưởng gần GHz Hình 4.7 minh họa s11 trường hợp có EBG, có EBG anten phối hợp trở kháng tốt dải tần UWB 77 180 135 Pha phản xạ (độ) 90 45 -45 -90 -135 -180 10 Tần số - GHz Hình 4.6 Pha phản xạ cấu trúc EBG -5 S11 - dB -10 -15 -20 -25 -30 -35 10 Tần số - GHz Hình 4.7 S11 có EBG Hình 4.8, 4.9 minh họa đồ thị phương hướng xạ anten tần số 3.5 GHz, 6.5 GHz, GHz Dễ thấy tần số 3.5 GHz, xạ đuôi tương đối lớn, điều lý giải cách phân tích dải chắn sóng mặt cấu trúc EBG (hình 4.10) Căn vào hình 4.10, lấy ngưỡng -20dB, ta thấy dải chắn sóng mặt cấu trúc hẹp, khoảng lân cận 8GHz, 9GHz Đối chiếu với hình 4.8 4.9, rõ ràng tần số 9GHz, đồ thị phương hướng xạ bị méo dạng nhất, 78 xạ đuôi mức thấp Tần số 3.5GHz nằm ngồi dải tần triệt sóng mặt nên đồ thị phương hướng bị méo dạng nhiều, xạ đuôi lớn 10 Gain - dB -180 -5 -120 -60 60 120 180 f = 3.5 GHz -10 f = 6.5 GHz -15 f = GHz -20 -25 -30 -35 Theta Hình 4.8 Đồ thị phương hướng xạ mặt phẳng XZ 10 Gain - dB -180 -5 -120 -60 60 120 180 -10 f = 3.5 GHz -15 f = 6.5 GHz f = GHz -20 -25 -30 -35 Theta Hình 4.9 Đồ thị phương hướng xạ mặt phẳng YZ Hình 4.8, 4.9 cho thấy, méo dạng đồ thị phương hướng tượng xạ đuôi chủ yếu xảy vùng tần số thấp dải tần UWB 79 Để khắc phục tượng ta sửa đổi cấu trúc EBG để thực triệt sóng mặt dải tần thấp -5 S21 - dB -10 -15 -20 -25 -30 -35 10 11 Tần số - GHz Hình 4.10 Đồ thị S21 cấu trúc EBG khơng có vias 10 -10 S21 - dB -20 -30 -40 -50 -60 -70 10 Tần số - GHz Hình 4.11 Đồ thị S21 cấu trúc EBG có vias Cấu trúc EBG sửa đổi sử dụng kiểu cấu trúc hình nấm nghiên cứu chương 3, cách bổ sung đường tiếp đất vias vào cấu trúc EBG có Cấu trúc EBG phải đảm bảo đặc tính pha phản xạ có có dải chắn sóng 80 mặt tần số thấp Do ta giữ ngun kích thước kim loại, đế điện mơi, tối ưu thơng số bán kính đường vias S11 - dB -10 -20 -30 -40 -50 10 11 Tần số - GHz Hình 4.12 Đồ thị S11 anten với EBG có vias 10 Gain - dB -5 f = 3.5 GHz -10 f = 6.5 GHz -15 f = GHz -20 -25 -30 -35 -180 -120 -60 60 120 180 Theta (độ) Hình 4.13 Đồ thị phương hướng xạ anten EBG có vias mặt phẳng XZ Sử dụng phần mềm mơ tối ưu hóa cấu trúc EBG rút kích thước bán kính đường vias r = 1.7 Hình 4.11 minh họa dải chắn sóng mặt cấu trúc EBG có vias Dễ thấy, dải chắn từ 3.3 – 4.6 GHz, 9.2 – 9.7 GHz (ngưỡng -20dB) Hình 4.12 minh họa đồ thị s11 anten tích hợp EBG có vias, anten thỏa mãn điều 81 kiện phối hợp trở kháng dải tần UWB Hình 4.13, 4.14 minh họa đồ thị phương hướng xạ anten EBG tần số 3.5 GHz, 6.5 GHz, GHz hai mặt phẳng XZ, YZ 10 Gain - dB -5 -10 f = 3.5 GHz f = 6.5 GHz -15 f = GHz -20 -25 -30 -180 -120 -60 60 120 180 Theta (độ) Hình 4.14 Đồ thị phương hướng xạ anten EBG có vias mặt phẳng YZ So sánh với trường hợp cấu trúc EBG vias (hình 4.8, 4.9), tần số 3.5 GHz nằm dải chắn sóng mặt, tăng ích cải thiện nhiều (8dB), xạ thấp Nhìn chung đồ thị phương hướng xạ trường hợp EBG có vias méo dạng hơn, tăng ích lớn so với trường hợp khơng có vias 4.3 Chế tạo thử nghiệm Do điều kiện kỹ thuật hạn chế, việc chế tạo thử nghiệm thực với mẫu anten tích hợp cấu trúc EBG khơng có vias Anten EBG chế tạo đế điện môi FR4 với thơng số kỹ thuật: • Hằng số điện mơi tương đối – εr = 4.7 • Chiều dày đế: h = 1.6 mm • Chiều dày lớp đồng: 0.035 mm • Hệ số suy hao đế: tan δ = 0.02 Các kích thước anten: • Độ rộng đường xoắn ốc w = 4.48 mm 82 • Số vịng xoắn N = • Bán kính vịng ngồi anten r2 = 50 mm • Khoảng cách vịng xoắn liên tiếp ∆s = 4.3 mm Các kích thước xủa EBG: • Độ rộng miếng kim loại W = 12.5 mm • Chu kỳ tuần hồn P = 12.8 mm Hình 4.15 Ảnh chụp mẫu thiết kế Hiện anten trình đo kiểm phối hợp trở kháng 83 KẾT LUẬN CHUNG Đóng góp đồ án Mục đích nghiên cứu đưa mẫu thiết kế anten kiểu vi dải dùng cho cơng nghệ vơ tuyến băng siêu rộng UWB tích hợp cấu trúc dải chắn điện từ EBG nhằm cải thiện hiệu hoạt động anten Việc sử dụng cấu trúc EBG minh chứng rõ rệt khả ứng dụng rộng rãi EBG thiết kế anten Đồ án trước hết trình bày vấn đề then chốt công nghệ vô tuyến băng siêu rộng Từ rút yêu cầu kỹ thuật anten dùng UWB So với anten băng hẹp truyền thống, anten UWB đặt nhiều thách thức cho trình thiết kế mà chủ yếu bắt nguồn từ dải tần hoạt động rộng, giới hạn cơng suất phát địi hỏi khắt khe méo dạng tín hiệu Mặc dù thiết kế hoàn chỉnh phải xem xét toàn diện tương quan với hệ thống, đồ án đề xuất mẫu thiết kế đáp ứng tiêu kỹ thuật cơng nghệ UWB Mẫu thiết kế sử dụng kiểu anten độc lập tần số với cấu trúc hình học xoắn ốc Archimedean chế tạo dễ dàng đế điện môi FR4 sử dụng cách tiếp điện đầu dò đồng trục Để cải thiện hiệu anten, nghiên cứu đề xuất việc tích hợp cấu trúc dải chắn điện từ EBG Cấu trúc EBG thu hút nhiều ý cộng đồng nghiên cứu năm qua Với đặc tính điện từ độc đáo, EBG sử dụng rộng rãi thiết kế điện từ trường nói chung anten nói riêng Đồ án trình bày tương đối chi tiết sở lý thuyết EBG Trong sâu phân tích định tính định lượng cấu trúc EBG hai chiều hình nấm, nêu bật lên hai đặc tính quan trọng: dải tần triệt sóng mặt khả phản xạ sóng phẳng với pha phản xạ Cả hai đặc tính ứng dụng để cải thiện hoạt động anten Với pha phản xạ sóng phẳng 0, việc tích hợp EBG giúp chế tạo anten xạ hướng tính kích thước nhỏ gọn (có thể đặt gần mặt phản xạ) thay việc sử dụng hộp cộng hưởng phần tư bước sóng vốn cồng kềnh Đặc tính triệt sóng mặt giúp cải thiện đồ thị phương hướng xạ, nâng cao hệ số tăng ích G 84 anten Các kết mơ máy tính cho thấy mẫu anten có tích hợp cấu trúc EBG cải thiện nhiều khả phối hợp trở kháng đồ thị xạ so với trường hợp khơng có EBG Trên sở kết mô phỏng, mẫu anten chế tạo cụ thể để thực đo kiểm Do hạn chế thời gian điều kiện kỹ thuật, đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Tuy tin kết nghiên cứu có giá trị lý thuyết thực tiễn Hướng phát triển đồ án Việc sử dụng kiểu anten xoắn ốc Archimedean cánh có ưu điểm tiếp điện đơn giản khơng cần balun Tuy cấu trúc hình học tính đối xứng phần ảnh hưởng đến đồ thị phương hướng xạ Có thể nghiên cứu sử dụng kiểu anten xoắn ốc hai cánh tiếp điện balun để cải thiện vấn đề Anten xoắn ốc có băng thơng trở kháng lớn xây dựng từ nguyên lý độc lập tần số lại có tâm pha thay đổi theo đặc điểm hình học gây méo tín hiệu Vấn đề cần nghiên cứu kỹ lưỡng thông qua việc phân tích anten miền thời gian tương quan với hệ thống UWB Cấu trúc EBG có đặc tính triệt sóng mặt Tuy dải chắn sóng mặt hẹp (như trường hợp cấu trúc hình nấm) Để ứng dụng cho UWB cần nghiên cứu mở rộng dải tần triệt sóng mặt Có thể thực việc cách thay đổi cấu trúc hình học EBG 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Constantine A Balanis (3rd 2005), Antenna Theory Analysis and Design, Wiley – Interscience, New Jersey USA [2] Warren L Stutzman (1981), Antenna Theory and Design, John Wiley & Son, USA [3] Yi Huang, Kevin Boyle (2008), Antennas From Theory to Practice, John Wiley & Son, United Kingdom [4] Dr John L Volakis (4th 2007), Antenna Engineering Handbook, McGraw – Hill [5] Zhi Ning Chen and Michael Y W Chia (2006), Broadband Planar Antennas: Design and Applications, John Wiley & Son [6] Faranak Nekoogar (2005), Ultra – Wideband Communications: Fundamentals and Applications, Prentice Hall, USA [7] B Allen, M Dohler, E E Okon, W Q Malik, A K Brown, D J Edwards (2007), Ultra – Wideband Antennas and Porpagation for Communications, Radar and Imaging, John Wiley & Son, United Kingdom [8] Maria – Gabriella Di Benedetto, Thomas Kaiser, Andreas F Molisch, Ian Oppermann, Christian Politano and Domenico Porcino (2006), UWB Communication Systems A Comprehensive Overview, Hindawi Publishing Corporation, New York [9] M Ghavami, L B Michael, R Kohno (2nd 2007), Ultra Wideband Signals and Systems in Communication Engineering, John Wiley & Son, UK [10] Kazimierz Siwiak and Debra McKeown (2004), Ultra – Wideband Radio Technology, John Wiley & Son, USA [11] Fan Yang, Yahya Rahmat – Samii (2008), Electromagnetic Band Gap Structures in Antenna Engineering, Cambridge University Press, UK [12] Nader Engheta, Richard W Ziolkowski (2006), Metamaterials Physics and Engineering Explorations, John Wiley & Son, USA 86 [13] Hisamatsu Nakano, Yosuke Okabe, Hiroaki Mimaki and Junji Yamauchi (2003), “A monofilar Spiral Antenna Excited Through a Helical Wire”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol 51, No [14] Mohammed N Afsar, Yong Wang and Rudolf Cheung (2004), “Analysis and Measurement of a Broadband Spiral Antenna”, IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol 46, No [15] Magnus Karlsson and Shaofang Gong, “An intergrated spiral antenna system for UWB” [16] Christos Kinezos, Vichate Ungvichian (2003), “Ultra – Wideband Circular Polarized Microstrip Archimedean Spiral Antenna Loaded with Chip – registor”, IEEE (http://ieeexplore.ieee.org) [17] Jodie M Bell, Magdy F Iskander (2004), “A Low – Profile Archimedean Spiral Antenna using an EBG Ground Plane“, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol [18] Chaoyuan Ding, Chengli Ruan, Ling Peng, Jiahui Chu (2008), “A Novel Archimedean Spiral Antenna with Uniplanar EBG Substrate”, IEEE (http://ieeexplore.ieee.org) [19] Yongwei Zhang, A K Brown (2006), “Archimedean and Equiangular Slot Spiral Antennas for UWB Communications”, IEEE (http://ieeexplore.ieee.org) [20] L Liang, C H Liang, X W Zhao and Z J Su (2008), “A Novel Broadband EBG Using Multi – period Mushroom – like Structure”, IEEE (http://ieeexplore.ieee.org) [21] L Liang, C H Liang, L Chen and X Chen (2007), “A Novel Broadband EBG Using Cascaded Mushroom – like Structure”, IEEE (http://ieeexplore.ieee.org) [22] Peter Kovács, Zbynek Raida, Marta Martinez – Vazquez (2008), “Parametric Study of Mushroom – like and Planar Periodic Structures in terms of Simultaneous AMC and EBG Properties”, Radioengineering, Vol 17, No [23] Wei Song (2008), “Modelling of Electromagnetic Bandgap Structures using an Alternating Direction Implicit (ADI)/Conformal Finite – Difference Time – Domain Method”, A Thesis Submitted in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Doctor Philosophy, Queen Mary University of London 87 [24] Faris Sadek Alhorr (2007), “UWB Single Arm Spiral Antenna on an EBG Substrate”, A Thesis Submitted in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Electrical Engineering, Texas Tech University [25] Inanc Yildiz (2004), “Design And Construction Of Reduced Size Planar Spiral Antenna In The 0.5 – 18 GHz Frequency Range”, A Thesis Submitted in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Electrical and Electronics Engineering, Middle East Technical University [26] Ainor Khaliah Binti Mohd Isa (2007), “Electromagnetic Band Gap for Microstrip Antenna Design”, A Thesis Submitted in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Electrical and Electronics Engineering, Universiti Teknologi Malaysia ... - TRẦN THẾ PHƯƠNG thiÕt kÕ anten dïng c«ng nghƯ trun thông vô tuyến băng siêu rộng (UWB) sử dụng vật liệu có cấu trúc đặc biệt Chuyờn ngnh: K thut Viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN... 69 3.4.3 Ứng dụng EBG thiết kế anten vi dải .71 Chương Thiết kế, mô phỏng, chế tạo anten UWB 72 4.1 Thiết kế anten UWB 72 4.2 Thiết kế cấu trúc EBG .75 4.3 Chế... lưu tâm thiết kế anten UWB kích thước anten UWB chủ yếu hướng đến ứng dụng WPAN Anten cần thiết kế nhỏ gọn để dễ tích hợp thiết bị điện tử cầm tay Phần trình bày yêu cầu thiết kế anten UWB mặt