Tổng hợp kết quả đo đạc và mô phỏng được thể hiện trong bảng 2.14. Kết quả cho thấy anten mảng đề xuất có băng thông khá rộng (khoảng 23% tại tần số 5,5 GHz) với S11 ≤ -10 dB, có thể đáp ứng ở tất cả các kênh tần số theo chuẩn WLAN 802.11ac. Độ lợi lớn nhất của mẫu anten đề xuất đạt được là 18,2 dBi ở tần
số 5,5 GHz và (HPBW)xoz là 12,50, (HPBW)yoz là 17,80 Mẫu anten đề xuất được chế tạo và đo kiểm, kết quả đo đạc phù hợp với kết quả tính toán, mô phỏng. Mẫu anten mảng vi dải búp nhọn đề xuất hoàn toàn có thể là tham khảo có ý nghĩa thực tiễn cao trong việc thiết kế anten cho các ứng dụng trong truyền thông điểm - điểm.
Bảng 2.14: Tổng hợp kết quả đo đạc và mô phỏng
Thông số Mô phỏng Đo đạc
Tần số cộng hưởng 5,5 GHz 5,5 GHz
Băng thông (S11 ≤ -10 dB) 1400 MHz 1300 MHz
Độ lợi 18,2 dBi 18,64 dBi
SLL -14,4 dB -16,32 dB
2.4. Kết luận chƣơng 2
Chương 2 đã trình bày qui trình tổng quát thiết kế anten DSPD có băng thông rộng, độ lợi cao, có khả năng điều chỉnh tần số cộng hưởng và cải tiến để mở rộng băng thông một cách dễ dàng.
Các anten DSPD được áp dụng dụng để thiết kế hai anten mảng vi dải có độ lợi cao cho các ứng dụng trong hệ thống truyền thông băng tần C. Ngoài ra, các anten DSPD còn được sử dụng để thiết kế các anten mảng vi dải có SLL thấp được trình bày chi tiết ở chương 3. Các kết quả nghiên cứu ở Chương 2 đã được công bố tại các công trình [1-4].
CHƢƠNG 3
CÁC GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN ANTEN MẢNG VI DẢI CÓ ĐỘ LỢI CAO VÀ MỨC BÚP PHỤ THẤP
SỬ DỤNG TRỌNG SỐ CHEBYSHEV
Chương này trình bày qui trình tổng quát thiết kế anten mảng vi dải sử dụng phân bố Chebyshev và phần tử anten DSPD. Trên cơ sở đó, đề xuất hai giải pháp phát triển anten mảng vi dải có SLL thấp sử dụng mạng tiếp điện Chebyshev song song và nối tiếp.
Trong mô hình thứ nhất, anten mảng vi dải 8×1 phần tử anten DSPD tiếp điện song song được đề xuất. Mạng tiếp điện của anten mảng sử dụng các bộ chia công suất hình T và các bộ chuyển đổi phần tư bước sóng để phối hợp trở kháng cho phép biên độ tín hiệu tại các đầu ra của mạng tiếp điện tỉ lệ theo phân bố Chebyshev. Kết quả cho thấy, anten mảng hoạt động ở tần số cộng hưởng 4,95 GHz, có SLL đạt -25 dB và các thông số khác phù hợp với yêu cầu thiết kế.
Trong mô hình thứ hai, anten mảng vi dải 10×1 phần tử anten DSPD được thiết kế hoạt động ở tần số trung tâm 5,5 GHz. Mạng tiếp điện sử dụng kĩ thuật dây chêm hở mạch để tạo phân bố dòng theo trọng số Chebyshev nhằm hạ thấp SLL của anten mảng. Mô hình này cho thấy những ưu điểm nổi bật về kích thước và khối lượng, đặc biệt SLL có thể đạt dưới -26 dB và độ lợi đạt 17,5 dBi.
3.1. Qui trình tổng quát thiết kế anten mảng
Như đã được trình bày ở Chương 1, anten mảng vi dải có nhược điểm lớn là SLL khá cao. Do vậy, các giải pháp thiết kế anten mảng vi dải có SLL thấp cần phải hướng đến giải quyết các yếu tố ảnh hưởng đặc tính bức xạ của mảng nói chung và SLL nói riêng. Các phương pháp nhằm giảm SLL của anten mảng tuyến tính đã phân tích ở mục 1.4, hai giải pháp chính có thể thực hiện là tối ưu hóa vị trí các phần tử anten và điều chỉnh trọng số biên độ đầu ra của mạng tiếp điện. Đối với
anten mảng vi dải tuyến tính, việc tối ưu hóa vị trí các phần tử anten có thể thực hiện bằng các thuật toán như PSO, DEA,… như đã trình bày ở một số tài liệu [38, 42, 78]. Tuy vậy, giải pháp này thường dẫn đến sự phức tạp trong tính toán, thiết kế mạng tiếp điện và dễ gây ra sai số trong chế tạo.
Trong luận án này, giải pháp sử dụng trọng số Chebyshev (SLL = -30 dB) trong thiết kế mạng tiếp điện được áp dụng nhằm giảm SLL của anten mảng vi dải. Bên cạnh đó, vị trí các phần tử anten trong mảng được tối ưu với khoảng cách đều nhau và bằng 3g/4 dựa trên kết quả khảo sát đồ thị bức xạ của anten mảng theo các khoảng giữa các phần tử đơn như tại hình vẽ 3.1 dưới đây.
Hình 3.1. Khảo sát đồ thị bức xạ chuẩn hóa mảng ULA theo khoảng cách phần tử đơn
Toàn bộ qui trình thiết kế anten mảng được thể hiện trong lưu đồ hình 3.2.
Trong qui trình này, thiết kế phần tử anten DSPD đã được trình bày chi tiết tại chương 2. Do vậy, nội dung chủ yếu ở phần này tập trung vào các giải pháp thiết kế mạng tiếp điện kiểu song song hoặc nối tiếp có trọng số theo phân bố Chebyshev để kích thích các phần tử bức xạ của mảng.
Xác định yêu cầu thiết kế Tính toán số lƣợng phần tử (Đáp ứng yêu cầu độ lợi và búp sóng) Thiết kế phần tử đơn DSPD Thiết kế hệ thống tiếp điện Ghép mảng