Thiết kế anten kết hợp mạch lọc ứng dụng cho wlan

621.382 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ ANTEN KẾT HỢP MẠCH LỌC Sinh viên thực hiện: Lớp: Niên khóa: TRẦN THANH TUÂN 50K1 ĐTVT 2009 - 2014 Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN THỊ KIM THU NGHỆ AN- 5-2015 i MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI MỞ ĐẦU iii TÓM TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT x Chương Lý thuyết chung anten thiết kế anten siêu cao tần xi 1.1 Tổng quan anten 1.2 Các loại anten 1.2.1.Anten dây 1.2.2 Anten mặt 1.2.3 Anten vi dải 1.2.4 Hệ số xạ .4 1.2.5 Anten phản xạ hay anten gương .4 1.2.6 Anten thấu kính 1.3 Anten siêu cao tần 1.4 Anten vi dải 1.4.1 Giới thiệu 1.4.2 Ưu điểm hạn chế anten vi dải .6 1.4.3 Cơ chế xạ 1.4.4 Các loại anten thông dụng 1.4.4.1 Anten patch vi dải .8 1.4.4.2 Anten vi dải lưởng cực 1.4.4.3 Anten khe mạch in 1.4.4.4 Anten sóng đứng vi dải 1.5 Các phương pháp tiếp điện anten vi dải 10 1.5.1 Đường Truyền vi dải 10 1.5.1.1 Cấu trúc đường truyền vi dải 10 1.5.1.2 Tiếp điện đường truyền vi dải 11 1.5.2 Tiếp điên cáp đồng trục 12 1.5.3 Ghép gần 13 1.6 Tính tốn thiết kế anten vi dải 13 1.6.1 Ảnh hưởng thông số đến thiết kế 13 ii 1.6.1.1 Chất nên 13 1.6.1.2 Hình dạng mạch patch 14 1.6.1.3 Kỹ thuật tiếp điện 14 1.6.2 Thiết kế tính tốn thông số 15 1.6.2.1 patch 16 1.6.2.2 Tần số thiết kế 16 1.6.2.3 Tỷ số kích thước 16 1.6.2.4 Chiều dài patch 16 1.6.2.5 Chiều rộng patch 16 1.6.2.6 Băng thông 17 1.6.3 Mặt phẳng đất 17 1.6.4 Đường nối dải 18 CHƯƠNG 2: MẠCH LỌC SIÊU CAO TẦN 19 2.1 Giới thiệu chung 19 2.2.Cơ mạch lọc tần số 19 2.3.Phân loại mạch lọc 21 2.3.1 Bộ lọc thông thấp LPF 21 2.3.2 Bộ lọc thông cao HPF 22 2.3.3 Bộ lọc thông dải BPF 23 2.3.4 Bộ lọc chắn dải BSF 24 1.4.Mạch lọc cao tần với tham số phân bố 24 1.4.1 Một số lọc mạch lọc siêu cao tần 24 1.4.1.1 Bộ lọc thông thấp mạch lọc siêu cao tần 24 1.4.1.2 Bộ lọc thông cao mạch lọc siêu cao tần 27 1.4.1.3.Bộ lọc thông dải mạch lọc cao tần 28 1.4.2.Các tham số mạng siêu cao tần 30 1.4.2.1 Ma trận tán xạ S 31 1.4.2.2 Ma trận trở kháng Z dẫn nạp Y 33 1.4.2.3 Ma trận truyền đạt ABCD 33 1.5 Các cấu trúc mạch lọc siêu cao tần 35 1.6 Kết luận chương 35 CHƯƠNG THIẾT KẾ ANTEN KẾT HỢP MẠCH LỌC 37 3.1 Giới thiệu chương 37 3.2 Giới thiệu sơ lược phần mềm HFSS 37 3.3 Thiết kế cấu trúc mạch lọc anten 39 3.3.1 Tổng quan 39 iii 3.3.2 Quá trình thiết kế 40 3.4 Kết mô 42 3.4.1 Khảo sát kích thước l2 42 3.4.2 Khảo sát kích thước s1 43 3.5 Thống số tối ưu mạch lọc anten 44 3.6 Đánh giá kết 44 3.5 Kết luận 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 iv LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành gửi đến Ban giám hiệu Trường Đại học Vinh tạo điều kiện cho chúng em có mơi trường học tập tốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô giáo khoa Điện tử Viễn thông giảng dạy giúp đỡ em suốt năm học qua Và qua em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thị Kim Thu thời gian qua nhiệt tình giúp đỡ em để hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Do hạn chế thời gian lực nên chắn tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận thơng cảm góp ý thầy giáo, cô giáo bạn để đồ án hoàn chỉnh v LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển công nghệ truyền thông không dây nay, xu hướng kết hợp anten mạch lọc quan tâm nghiên cứu phát triển cho số ứng dụng, có ứng dụng cho mạng nội khơng dây WLAN (Wireless LAN) Với mục đích tìm hiểu kỹ thuât phương pháp tích hợp anten mạch lọc mạng viễn thông, em thực đồ án đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế anten kết hợp mạch lọc ứng dụng cho WLAN” Nội dung đồ án gồm chương: Chương 1: Trình bày lý thuyết chung anten thiết kế anten siêu cao tần Chương 2: Trình bày mạch lọc siêu cao tần Chương 3: Thực thiết kế mô anten kết hợp mạch lọc tần số 5.8GHz cho ứng dụng WLAN Thiết kế mô thực phần mềm HFSS Kết mô cho thấy anten-mạch lọc hoạt động tần số trung tâm 5.75 GHz với S11 nhỏ -10dB, phối hợp trở kháng tốt Nghệ An, ngày 26 tháng năm 2015 Sinh viên thực Trần Thanh Tuân vi TÓM TẮT Đồ án thiết kế anten vi dải kết hợp mạch lọc với kích thước nhỏ gọn cho ứng dụng mạng nội (LAN) không dây Anten kết hợp mạch lọc gồm cộng hưởng hình T thông qua cấu trúc lồng ghép anten patch tròn Mạch lọc anten in bề mặt điện môi PTEE với độ dày 0,6 mm số điện môi tương đối 2,56 Kết mô HFSS cho thấy mạch lọc anten đạt băng thông từ 5.71-5.88GHz hệ số phản xạ S11