Hình 2.7 thể hiện kết quả đo và tính toán (dựa trên phương pháp momen trong mô hình khoang. Các giản đồ bức xạ của anten trên mặt phẳng E và H của anten có mặt bức xạ tròn với các thông số thiết kế a = 0,525 cm, ae = 0,598 cm, ρf = 0,1cm, €r = 2,2, h = 0,1588 cm, f0 = 10 GHz, λ0 = 3 cm.
Độ dẫn trong chất điện môi giữa mặt phẳng bức xạ và mặt phẳng đất tại Ø/= 0 được xác định như sau:
𝐺𝑟𝑎𝑑 =(𝑘0𝑎𝑒)2 480 ∫ [𝐽02 ′2 + 𝑐𝑜𝑠2𝜃 𝜋 2⁄ 0 𝐽022 ]𝑠𝑖𝑛𝜃𝑑𝜃 (2.17) 2.4.5. Trở kháng đầu vào
Trở kháng đầu vào được định nghĩa là trở kháng của anten tại các đầu cấp nguồn hoặc tỷ số giữa điện áp và dòng điện tại một cặp cấp nguồn hoặc tỷ số của các thành phần của điện trường và từ trường tại một điểm. Nếu trở kháng vào là một số thực, tức là dòng điện sẽ cùng pha với điện áp. Trở kháng vào ảnh hưởng đến suy hao và hiệu suất nên khi tính toán thiết kế phải đặc biệt lưu ý đến tham số này. Ngoài ra trở kháng vào cũng phụ thuộc và tần số.
Khi xem xét một anten vi dải patch tròn được cung cấp bởi tiếp điện cáp đồng trục. Điểm tham chiếu được lấy tại tâm với Ø/=00, trở kháng đầu vào tại
39
khoảng cách ’=0 tính từ tâm miếng patch, được xác định như sau:
(2.18) Trong đó Gt là độ dẫn tổng được xác định theo công thức:
(2.19) Grad được xác định trong công thức (2.17), Gc và Gd được xác định như sau:
(2.20)
(2.21) Sự phụ thuộc của độ dẫn điện và trở kháng đầu vào theo bán kính hiệu dụng của anten được minh họa trực quan hơn thông qua đồ thị được thể hiện trên hình 2.8 và 2.9.
Hình 2.8: Sự phụ thuộc của độ dẫn điện theo bán kính hiệu dụng của anten patch
40
Hình 2.9: Sự phụ thuộc của trở kháng đầu vào theo bán kính hiệu dụng của anten
patch tròn trong chế độ TMz110
2.5. Kết luận chương 2
Chương 2 đã tìm hiểu tổng quan về anten vi dải bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, sóng trong cấu trúc của anten vi dải. Đồng thời cũng phân loại anten vi dải theo cấu trúc anten và hình dáng bức xạ. Bên cạnh đó nội dung về tính chất điện và từ, cấu trúc của anten vi dải có mặt bức xạ tròn cũng được giới thiệu cùng với các tham số thiết kế anten làm cơ sở bước vào chương 3 Thiết kế anten vi dải có mặt bức xạ tròn ứng dụng cho IIoT.
41
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI CÓ MẶT BỨC XẠ TRÒN CHO ỨNG DỤNG IIoT
3.1. Đặt vấn đề
Như đã giới thiệu trong chương 1, kỷ nguyên mới với vạn vật kết nối Internet (IoT) đã tạo ra những thay đổi mạnh mẽ trong đời sống xã hội. IoTcó thể kết nối mọi đối tượng với Internet thông qua hệ thống cảm biến không dây và trao đổi dữ liệu đó thông qua các hạ tầng truyền thông khác nhau. Anten sử dụng nguyên lý bức xạ tròn kết hợp đặc tính vòng cộng hưởng từ để tạo đa băng, có thể điều chỉnh tần số hoạt động theo chuẩn truyền thông mong muốn đã, đang và vẫn ngày càng thu hút thu hút sự tập trung nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước cho các ứng dụng khác nhau, đặc biệt trong truyền thông IIoT. Các nghiên cứu về anten sử dụng nguyên lý bức xạ tròn kết hợp đặc tính vòng cộng hưởng từ để tạo đa băng đã được công bố trên các tạp chí khoa học có uy tín trên thế giới. Trên xu hướng phát triển đó, phần tiếp theo đề tài sẽ đề xuất một cấu trúc anten sử dụng nguyên lý bức xạ tròn kết hợp đặc tính vòng cộng hưởng từ SRR ứng dụng cho IIoT.
3.1.1. Lựa chọn công nghệ
Như đã trình bầy trong chương 1, IIoT bao phủ miễn truyền thông từ máy móc đến máy móc (machine to machine) cùng như truyền thông IoT cho công nghiệp với công nghệ truyền thông có thể tuân theo chuẩn công nghiệp như WirelessHART, ISA.100.11a hay theo chuẩn truyền thông như 802.11n, ac, 4G/5G,…. Sự khác nhau về công nghệ truyền thông đã dẫn tới các thiết biết IIoT có thể hoạt động ở các tần số khác nhau. Điều này dẫn tới yêu cầu anten đa băng, đáp ứng đa công nghệ cho thiết bị IIoT nhằm làm tăng độ linh động cho các thiết bị IIoT khi triển khai trên thực tế.
Cũng như đã được phân tích trong chương 1, công nghệ truyền thông đi động 4G/5G ngày nay không chỉ có thuận lợi về vùng phủ sóng, gia tăng khoảng cách thu thập thông tin cho các thiết bị mà còn không bị giới hạn về tốc độ cũng như băng thông như trước đây. Bên cạnh đó, công nghệ 5G 802.11n, ac tuy hạn chế về khoảng cách nhưng với việc được phổ biến rộng rãi, sóng WiFi gần như có mặt tại
42
khắp mọi nơi không chỉ trong đời sống sinh họat thường ngày của con người như trong nhà, trong văn phòng, trong khu thương mại, … tạo nên tòa nhà thông minh, thành phố thông minh mà còn hiện hữu trong cả các khu công nghiệp tạo nên các nhà máy thông minh, khu sản xuất thông minh.