Nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng anten mimo kích thước nhỏ gọn cho các ứng dụng uwb

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG ANTEN MIMO KÍCH THƯỚC NHỎ GỌN CHO CÁC ỨNG DỤNG UWB Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐÌNH CƯƠNG Lớp: 54K2 - KTĐTTT Giảng viên hướng dẫn: ThS PHAN DUY TÙNG Nghệ An, 05-2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG ANTEN MIMO KÍCH THƯỚC NHỎ GỌN CHO CÁC ỨNG DỤNG UWB Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐÌNH CƯƠNG Lớp: 54K2 - KTĐTTT Giảng viên hướng dẫn: ThS PHAN DUY TÙNG Cán phản biện: ThS NGUYỄN PHÚC NGỌC Nghệ An, 05-2018 LỜI MỞ ĐẦU Truyền thông không dây phát triển nhanh năm gần đây, theo yêu cầu thiết bị di động trở nên ngày chặt chẽ Vậy nên yếu tố tốc độ truyền dẫn, chất lượng tín hiệu, băng thơng hệ thống kích thước thiết bị đầu cuối… yêu cầu mặt thiết kế Cũng lí này, kỹ thuật thiết kế anten MIMO phẳng băng rộng anten MIMO UWB lựa chọn để thỏa mãn yêu cầu đặt Tuy nhiên vấn đề nghiên cứu thiết kế anten MIMO UWB cho hệ thống thông tin vơ tuyến hệ có kích thước nhỏ gọn, có độ tăng ích phù hợp mà khơng cần tăng kích thước anten, vừa có khả hoạt động đa băng tần băng thông rộng vừa đảm bảo hệ số cách ly phần tử anten nhu cầu cấp thiết Do đó, thời gian gần có nhiều nghiên cứu đề xuất mơ hình anten MIMO băng thơng rộng sử dụng hệ thống thông tin vô tuyến hệ thiết kế cho điện thoại di động, thiết bị cầm tay di động, cho thiết bị cá nhân PDA, Laptop (máy tính xách tay), ứng dụng USB Dongle, hoạt động đa băng tần băng thơng rộng Bên cạnh đó, nhiều giải pháp giảm ảnh hưởng tương hỗ nghiên cứu phát triển nhằm nâng cao cách ly anten thành phần anten MIMO UWB song song với việc sử dụng kỹ thuật giảm kích thước tổng thể anten.Vì em xin chọn đề tài "Nghiên cứu, thiết kế mơ anten MIMO kích thước nhỏ gọn cho ứng dụng UWB" làm đồ án tốt nghiệp để đáp ứng yêu cầu đồ án tốt nghiệp đại học Trong đề tài này, em tập trung nghiên cứu thiết kế anten MIMO UWB cổng đa phân cực với kỹ thuật tiếp điện thích hợp phần mềm HFSS chủ yếu phân tích, tối ưu thơng số hệ số sóng đứng, băng thơng, độ lợi, hiệu suất anten MIMO UWB Nội dung báo cáo gồm ba chương: Chương Giới thiệu tổng quan anten Trong chương tác giả trình bày lý thuyết anten, nêu loại anten thông số anten tìm hiểu đặc điểm anten vi dải Chương Anten MIMO công nghệ truyền thơng băng rộng i Chương trình bày tổng quan mơ hình đặc tính anten MIMO Giới thiệu lí thuyết truyền thơng băng thơng rộng Chương Thiết kế, mô anten MIMO băng thông rộng cho ứng dụng UWB Với chương ta bắt đầu tính tốn, thiết kế tham số cần thiết cho anten MIMO băng thông rộng cuối chương phần đưa kết đạt kết luận Cuối đề tài trình bày kết thu định hướng phát triển đề tài ii TÓM TẮT Đồ án trình bày q trình thiết kế mơ khảo sát anten MIMO có kích thước nhỏ gọn hệ số cách li cao cho ứng dụng băng thông siêu rộng Ăng ten đề xuất bao gồm bốn anten hình trịn đối xứng bố trí đối xứng trực giao hai mặt phẳng cách điện môi FR-4 nhằm làm giảm ảnh hưởng tương hỗ thành phần anten Ngoài để giảm thêm tương hỗ lẫn phần tử phần tử cộng sinh thêm vào hai anten đơn mặt phẳng Qúa trình mơ thực phần mềm HFSS Các kết mơ cho thấy anten có dải tần làm việc từ 3.1 đến 11 GHz bao phủ toàn dải UWB hệ số tương quan phần tử thấp (< 0.002) Mơ hình anten đề xuất có dạng xạ đa hướng với giá trị 3.28 dBi ABSTRACT This project presents the process of designing and simulating a MIMO antenna survey with a compact size for high bandwidth applications The proposed antenna consists of four symmetrical circular antennas arranged symmetrically and intersecting on two planes separated by FR-4 dielectric in order to reduce the mutual influence between the antenna components In addition, to further reduce the mutual symmetry between the elements a symbiotic element is added between two single antennas on the same plane The simulation is done by HFSS software The simulated results show that the antenna has a working frequency range of 3.1 to 11 GHz covering the whole range of UWB and low correlation coefficient (