4.2. Các kết quả đo.
Phép đo thử nghiệm hệ thống đƣợc thực hiện trong phòng thí nghiệm Bộ môn Thông tin Vô tuyến. AUT trong hai trƣờng hợp đo lần lƣợt là một chấn tử nửa bƣớc sóng và chấn tử 3/2 bƣớc sóng. Dải tần đo đƣợc chọn từ 850 MHz đến 950 MHz. Phép đo là dạng chiếu xạ trực tiếp, có nghĩa là đáp ứng đầu tiên đến hệ đo là đáp ứng mong muốn từ AUT (với đƣờng đi ngắn nhất). Phép đo đƣợc thực hiện trong phòng do vậy đƣờng đi dài nhất của tín hiệu đa đƣờng có thể là đƣờng phản xạ từ bức tƣờng phía sau AUT (trong phép đo này bức tƣờng phía sau cách AUT một khoảng 1.5 m nên đƣờng đi dài nhất là khoảng 3 m từ tƣờng trở lại AUT) [11].
Sau khi hiệu chuẩn máy phân tích mạng, AUT đƣợc nối với một cổng của nó. Bằng cách đo tham số S11, ta có thể xác định đƣợc dải tần công tác của AUT. Trong trƣờng hợp này băng tần của AUT là khoảng 132 MHz tƣơng ứng với suy hao phản hồi (return loss) nhỏ hơn -10dB. Bảy điểm đo lần lƣợt là: 850, 860, 870, 880, 890, 900, 910, 920, 930, 940, 950 (MHz).
Thu thập dữ liệu
Biến đổi từ miền tần số sang miền thời gian
Lọc các đáp ứng đa đƣờng
Biến đổi từ miền thời gian sang miền tần số
Vẽ đồ thị bức xạ sau khi lọc (theo góc, thời gian, tần số… )
Anten phát chuẩn đƣợc nối với cổng thứ hai của máy phân tích mạng. Phần mềm hệ đo sẽ điều khiển sự định vị của AUT và số liệu đo sẽ đƣợc lƣu vào một file số liệu. Số liệu sau đó đƣợc xử lý bằng cách sử dụng FFT, IFFT, các bộ lọc và các hàm xử lý tín hiệu. [8], [9], [10].
4.2.1. Chấn tử nửa bước sóng.
Đồ thị bức xạ của chấn tử nửa bƣớc sóng (trƣớc khi lọc) ở tần số 850 MHz đƣợc vẽ trên hình 3.18 (đƣờng nét đứt). Từ đồ thị này, ta có thể nhận ra rằng tín hiệu đa đƣờng đã ảnh hƣởng nhiều đến kết quả đo (đồ thị bị méo ở điểm xung quanh 900 và có điểm bất thƣờng tại khoảng 1600).
Hình 4.2. Đồ thị bức xạ (gain) của chấn tử nửa bước sóng tại 850 MHz
Sử dụng các hàm lọc với các đặc trƣng khác nhau để lọc số liệu miền thời gian sẽ loại bỏ đƣợc các tín hiệu đa đƣờng. Đồ thị bức xạ của chấn tử sau khi lọc đƣợc vẽ trên hình 3.18 (đƣờng nét liền). Các điểm bất thƣờng (trên đồ thị trƣớc khi lọc) đã bị loại bỏ sau khi lọc và dạng đồ thị phù hợp với lý thuyết.
Trƣớc khi lọc Sau khi lọc Đ ồ th ị b ứ c xạ (dB ) Góc phƣơng vị (Độ)
4.2.2. Chấn tử 3/2 bước sóng.
Tại tần số 850 MHz, giản đồ hƣớng đo đƣợc xuất hiện một loạt các điểm dị thƣờng so với lý thuyết. Theo lý thuyết, giản đồ hƣớng của chấn tử 3/2 bƣớc sóng có 4 búp sóng chính và 2 bƣớc sóng phụ.
Hình 4.3. Đồ thị bức xạ (gain) của chấn tử 3/2 bước sóng tại 850 MHz
Giản đồ bức xạ đo đƣợc (trƣớc khi lọc) xuất hiện những điểm dị thƣờng tại các góc quay: 37.5, 223.5 và 270 độ. Thêm vào đó, tăng ích tại các điểm null cũng có sự thay đổi lớn. Do vậy, có thể nói rằng tín hiệu đa đƣờng đã làm biến dạng búp sóng của chấn tử 3/2 bƣớc sóng so với lý thuyết. Sau khi số liệu đo đƣợc xử lý nhờ bộ lọc phần mềm, một số điểm dị thƣờng đã bị loại bỏ (thuật toán lọc đã đƣợc điều chỉnh với đặc trƣng hàm lọc tối ƣu nhất để lọc bỏ tất cả các tín hiệu đa đƣờng).
4.3. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp dùng bộ lọc phần mềm.
Để có đƣợc giản đồ bức xạ của anten tại một tần số, ta phải tiến hành đo đạc trên cả dải tần từ 850MHz đến 950MHz. Tại mỗi tần số ta thu thập dữ liệu tại 360/1.5 = 240 điểm. Nhƣ vậy, ta phải thu thập dữ liệu tại 240*11 = 2640 điểm. Thêm vào đó, các phép xử lý (biến đổi IFFT, lọc, FFT ...) đòi hỏi rất nhiều thời gian và dung lƣợng bộ nhớ cũng
Trƣớc khi lọc Sau khi lọc Đ ồ th ị b ứ c xạ (dB ) Góc phƣơng vị (Độ)
nhƣ cần tốc độ xử lý tƣơng đối cao. Tuy nhiên, nhƣợc điểm này hoàn toàn có thể đƣợc khắc phục nhờ sự phát triển rất nhanh hiện nay của các thế hệ máy tính với bộ xử lý tốc độ cao và dung lƣợng bộ nhớ lớn.
4.4. Hiệu quả đạt đƣợc.
Hệ đo lƣờng tự động đặc trƣng bức xạ của anten sử dụng bộ lọc phần mềm cho phép đo lƣờng các đặc trƣng cơ bản của anten với độ chính xác cao, chi phí thấp, đặc biệt trong điều kiện không trang bị đƣợc phòng câm chuyên dụng.
KẾT LUẬN
Trong quá trình đo lƣờng anten việc xuất hiện các tín hiệu đa đƣờng là không thể tránh khỏi và điều này làm giảm độ chính xác của kết quả đo. Luận văn trình bày cơ sở lý thuyết trong việc đo lƣờng anten và phân tích những khó khăn gặp phải trong quá trình đo đạc thực tế từ đó xây dựng hệ thống đo lƣờng tự động đặc trƣng bức xạ anten sử dụng bộ lọc phần mềm.
Hệ thống đo lƣờng anten đƣợc xây dựng để hoạt động trên một dải tần số rộng, bao trùm phổ tần số của các hệ thống thông tin vô tuyến đang phổ biến hiện nay nhƣ GSM, WLAN, CDMA…Trong hệ đo, bộ lọc phần mềm đã giải quyết tốt vấn đề tách tín hiệu mong muốn thu đƣợc từ AUT và loại bỏ những tín hiệu đa đƣờng không mong muốn khác. Luận văn đƣa ra các kết quả đo đạc thực tế tại phòng thí nghiệm với anten chấn tử nửa sóng và 3/2 bƣớc sóng. Trƣớc khi lọc, tín hiệu đa đƣờng chƣa đƣợc lọc bỏ, giản đồ bức xạ bị méo tại một số điểm và xuất hiện một số điểm dị thƣờng. Sau khi lọc bằng bộ lọc phần mềm, tín hiệu đa đƣờng bị lọc bỏ, các điểm dị thƣờng bị loại bỏ và giản đồ bức xạ không bị biến dạng.
Qua việc đánh giá hiệu quả của phƣơng pháp khi so sánh với các tính toán trên lý thuyết đã thể hiện ƣu điểm của bộ lọc phần mềm trong quá trình đo kiểm anten. Tuy nhiên trong khuôn khổ một luận văn thạc sỹ khi xây dựng hệ thống do có những giới hạn về mặt thời gian nên tác giả mới áp dụng đƣợc một số thuật toán lọc cơ bản với dải tần số thấp. Định hƣớng nghiên cứu sắp tới là đƣa vào thuật toán lọc nhiễu, hoàn thiện hệ đo để áp dụng thuật toán lọc phổ dụng cho mọi tần số.
PHỤ LỤC 1
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt:
[1] GS.TSKH Phan Anh, Trường điện từ và truyền sóng, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2000.
[2] GS.TSKH Phan Anh, Lý thuyết và kỹ thuật Anten, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2003.
Tài liệu tiếng nƣớc ngoài:
[3] Orbit Application Note, Using Software Gating to Enhance Antenna Pattern Measurement Accuracy, May, 2005.
[4] C. A. Balanis, Antenna theory: Analysis and Design, New York: John Wiley & Sons, 1997.
[5] D. M. Pozar, Microwave engineering, New York: John Wiley & Sons, 1998.
[6] The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., IEEE Standard Test Procedures for Antennas, ANSI/IEEE Std 149-1979, 1979.
[7] G. E. Evans, Antenna measurement techniques, Artech House, 1990.
[8] Advantest Corporation, R3765/66/67H Series, R5765/67G Series Network Analyzer User Manual, 1997.
[9] Advantest Corporation, R3765/66/67H Series, R5765/67G Series Network Analyzer Programming Manual, 1997.
[10] National Instruments, NI-488.2 User Manual, 2004.
[11] T.V.B. Giang and T.N. Hung, “Application of software gating method in the measurement of antenna patterns”, in Proc. Of the 10th Biennial Vietnam Conference on Radio & Electronics (REV‟06), pp. 195-197, Hanoi, Vietnam, Nov., 2006.
PHỤ LỤC 2