cu hìn hấ
1.8.3. Tái cấu hình anten theo phương pháp thay đổ ấ icu trúc anten
Ngồi hai k thu t tái c u hình anten theo t n s ỹ ậ ấ ầ ố như được đề ậ ở c p trên, một phương pháp khác để tái c u hình anten ấ đĩ là thay đổ ấi c u trúc của anten [8], [78], [100], [99]. Chẳng h n m t anten cĩ th hoạ ộ ể ạt động được ở các cấu trúc khác nhau như anten đơn cực, PIFA, anten vịng hay b t kấ ỳ m t c u trúc anten nào khác. ộ ấ Việc thay đổ ừ ấi t c u trúc anten này sang c u ấ trúc anten khác cĩ th ể được th c hiự ện bằng cách chèn vào anten các chuy n mể ạch RF. Cơ sở c a kủ ỹ thu t tái c u hình anten theo t n s bậ ấ ầ ố ằng cách thay đổ ấi c u trúc anten chính là: mối quan h ệ giữ ầa t n s cố ộng hưởng với kích thước và các tham s khác c a các c u trúc anten ố ủ ấ khác nhau khơng gi ng nhau. Ch ng hlà ố ẳ ạn, đối v i anten PIFA ớ thì kích thước c a ph n t ủ ầ ử b c x x p x m t phứ ạ ấ ỉ ộ ần tư bước sĩng t n s cở ầ ố ộng hưởng, trong khi anten lưỡng c c c ng ự ộ hưởng ở ộ ửa bướ m t n c sĩng. K thu t này cĩ th cho phép gi m nh ỹ ậ ể ả ỏ kích thước c a anten, s ủ ố lượng ph n t chuy n m ch ho c các ph n t th ng. Tuy nhiên, vi c k t h p các c u trúc ầ ử ể ạ ặ ầ ử ụ độ ệ ế ợ ấ khác nhau trong cùng một anten cũng là một thách thức cho người thi t k . Kế ế ỹ thuật này được áp d ng trong anten tái c u hình theo t n s ụ ấ ầ ố được đềxuất ở chương 4 c a ủ luận án. Trong đề xuất này, anten cĩ th hoể ạt động ba c u hình khác nhau, v i m i c u hình là m t c u trúc ở ấ ớ ỗ ấ ộ ấ anten khác nhau, bao g m anten PIFA, anten ồ đơn cực và anten dạng vịng.
1.9. K t luế ận chương 1
Đặc điểm chính c a anten tái c u hình chính là cĩ kh ủ ấ ả năng thay đổi các đặc tính c a nĩ ủ như tần s cố ộng hưở , đồ ị ứng th b c x hay phân c c. Dạ ự ựa vào đĩ, anten tái cấu hình cĩ th ể được phân lo i bao g m anten tái c u hình theo t n s , anten tái cạ ồ ấ ầ ố ấu hình theo đồ ị ứ th b c x , ạ anten tái c u hình theo phân c c hay là anten tái c u hình k t h p các lo i trên. M t s anten ấ ự ấ ế ợ ạ ộ ố tái c u hình theo t n sấ ầ ố, đồ ị th b c x và phân cứ ạ ực được cơng b trên th ố ếgiới cũng được phân tích trong chương 1. Ngồi ra, chương 1 cũng đề xu t m t anten tái cấ ộ ấu hình theo đồ ị ứ th b c x hoạ ạt động t n s trung tâm 5,8 GHz, cĩ th ng d ng cho h ở ầ ố ể ứ ụ ệthống thu phí t ng. ự độ
28 Với ưu điểm là độ linh hoạt cao, tăng khả năng chống nhi u, giúp ti t ki m ph t n, ti t ễ ế ệ ổ ầ ế ki m cơng su t, ệ ấ giảm kích thước c a thi t b , anten tái c u hình là m t gi i pháp tiủ ế ị ấ ộ ả ềm năng cho thơng tin vơ tuy n nh n th c. Ngồi ra, anten tái cế ậ ứ ấu hình cũng cĩ nhiều ưu thế khi ng ứ d ng vào các h ụ ệthống thơng tin vơ tuyến như hệ ố th ng MIMO, MIMO quy mơ l n, h ớ ệthống thơng tin di động th h m i, các hế ệ ớ ệ thống thơng tin di động… Tuy nhiên, thách th c hi n nay ứ ệ chính là vi c tích h p vào h ệ ợ ệthống vơ tuyến cũng như thiế ết k anten tái c u hình cĩ c u trúc ấ ấ đơn giản, kích thước nh g n, gi m s ỏ ọ ả ố lượng chuy n m ch RF và linh ki n th ng ho c ể ạ ệ ụ độ ặ giảm s ph c t p cự ứ ạ ủa cơ cấu chuyển mạch được tích h p vào anten. ợ
Chương 1 trình bày chi tiế ề các phương pháp tái cất v u hình anten, bao g m s d ng các ồ ử ụ chuy n mể ạch RF như chuyển mạch điệ ửn t , chuy n m ch quang, bể ạ ằng thay đổ ấi c u trúc v t lý ậ hay v t liậ ệu. Đối với phương pháp tái cấu hình anten bằng phương pháp sử d ng chụ uyển m ch ạ RF, chương 1 cũng trình bày các kỹ thuật để tái c u hình anten theo t n sấ ầ ố bao g m k thuồ ỹ ật tái c u hình anten bấ ằng cách điều chỉnh độ dài c a ph n t b c xủ ầ ử ứ ạ, thay đổi m ng ph i h p ạ ố ợ trở kháng và thay đổ ấi c u trúc anten. Các k thu t tái c u hình anten theo t n s ỹ ậ ấ ầ ố là cơ sở để phân tích, thi t k các anten tái cế ế ấu hình được trình bày trong các chương tiếp theo c a lu n ủ ậ án.
29
ANTEN TÁI C U HÌNH THEO TẤ ẦN S S Ố Ử
D NG K THUỤ Ỹ ẬT THAY ĐỔI CHIỀU DÀI PH N T BẦ Ử ỨC XẠ
2.1. Giới thiệu chương
Chương 2 trình bày một thi t k anten ế ế đơn cực tái c u hình theo t n s cấ ầ ố ấp điện ki u ể đồng ph ng. Anten xu t s d ng chuyẳ đề ấ ử ụ ển m ch - t PIN ạ đi ố để đạt được ba c u hình khác ấ nhau, tạo ra ba băng tần khác nhau v i các t n s cớ ầ ố ộng hưởng là và cho các ng d ng khác nhau, bao gứ ụ ồm , , và . Ưu điểm c a anten là kích ủ thước nh gỏ ọn, cấu trúc đơn giản và d ễchế ạ t o. Quá trình thi t kế ếanten cũng như các kết qu ả mơ phỏng cũng được trình bày chi tiết trong chương. Anten được ch tế ạo trên đế điện mơi FR4 và tham s ố|S11| của anten được đo đạc, ki m ch ng v i k t qu mơ ph ng. ể ứ ớ ế ả ỏ
Như được đề ậ c p trong m c 1.8.1 cụ ủa chương 1, v ệi c thi t k anten tái c u hình cĩ th ế ế ấ ể d a vào các c u trúc truy n thự ấ ề ống như anten hình nơ, anten đơn cực hay các lo i anten khácạ . Các anten này cũng cĩ th ể được cấp điện dựa vào các phương pháp khác nhau, bao gồm c p ấ điện bằng cáp đồng tr c, cụ ấp điện bằng đường truy n vi d i ho c cề ả ặ ấp điện b ng ng d n sĩng ằ ố ẫ đồng ph ng CPW [3]. Anten cẳ ấp điện kiểu đồng ph ng CPW rẳ ất được các nhà thi t k ế ế ưa dùng, ví d trong [97], [56], [34] b i cụ ở ấu trúc đơn giản, d ễchế ạ t o, khơng c n khoan l và suy ầ ỗ hao b c x ứ ạthấp, ngồi ra, cấu trúc ng dố ẫn sĩng đồng ph ng m ng gĩp ph n làm nh gẳ ỏ ầ ỏ ọn cấu trúc c a anten [91]. Trong [97], các tác gi ủ ả đã đềxuất m t anten tái c u hình cộ ấ ấp điện ki u ể đồng ph ng v i t n s c ng h ng nh nh t là 2,ẳ ớ ầ ố ộ ưở ỏ ấ 4 GHz, tuy nhiên kích thước c a anten khá ủ l n, lên tớ ới . M t anten cộ ấp điện đồng ph ng khác [56] s d ng hai chuy n m ch ẳ ử ụ ể ạ đi ố- t PIN để đạt được hai c u hình t n s khác nhau, 4,27 GHz và 3,36 GHz. V i anten này ấ ầ ố ở ớ thì mặc dù kích thước khá bé, tuy nhiên h s ệ ố tăng ích cực đạ ở ầi t n s 3,36 GHz l i th p, ch ố ạ ấ ỉ đạt 0,2 dBi. Trong [34], m t anten cộ ấp điện đồng phẳng khác cũng sử ụ d ng chuy n m ch -ể ạ đi ốt PIN đểđạt được hai c u hình khác nhau g m m t cấ ồ ộ ấu hình băng rộng và m t cộ ấu hình băng h p t n s cẹ ở ầ ố ộng hưởng trung tâm là 5,8 GHz. Tuy nhiên, kích thướ ổc t ng th c a anten ể ủ là , so v i t n s hoớ ầ ố ạt động thì khá l n. K t hớ ế ợp ưu điểm của CPW là kích thước nh g n và c a anten ỏ ọ ủ đơn cực là cấu trúc đơn giản và d ễchế ạ t o, trong ph n này c a lu n án ầ ủ ậ s trình bày m t anten ẽ ộ đơn cực tái c u hình cấ ấp điện đồng ph ng s d ng ẳ ử ụ đi ố- t PIN. B ng cách ằ chuy n m ch bể ạ ốn đi ố- t PIN, anten đạt được ba c u hình hoấ ạt động khác nhau v i t n s c ng ớ ầ ố ộ hưởng là 2,1 GHz, 2,6 GHz và 3,3 GHz, tương ứng v i h s ớ ệ ố tăng ích ực đạ ần lược i l t là 1,2 dBi, 1,9 dBi và 2,0 dBi. Các d i tả ần đạt được bao ph cho các ng d ng UMTS, LTE và ủ ứ ụ WiMax.
30
2.2. Các bước thi t k anten ế ế đơn cực tái c u hình theo t n s cấ ầ ố ấp điện đồng ph ng ẳ