Tần số (GHz) Băng thông (%) Độ lợi (dBi)
2,45 36,7 4,07
5,00 35,6 5,50
5,50 36,7 6,08
Hình 2.10 và bảng 2.3 cho thấy, băng thông trở kháng của anten DSPD đạt từ 35,6 – 36,7% (S11 ≤ -10 dB) và độ lợi đạt từ 4,07 – 6,08 dBi tại các tần số trung tâm 2,45 GHz, 5,0 GHz và 5,5 GHz. Khảo sát kết quả mô phỏng mẫu anten DSPD 5,0 GHz cho thấy, hiệu suất bức xạ của anten đạt 89,95% tại tần số trung tâm 5,0 GHz và đạt trung bình 89.23% trong toàn băng tần hoạt động.
2.2.3. Giải pháp điều chỉnh tần số làm việc của anten lƣỡng cực mạch in hai mặt
Trên thực tế, kích thước của anten tỉ lệ với bước sóng công tác, do đó để thay đổi tần số làm việc của anten sẽ phải thay đổi kích thước bức xạ của anten. Trong luận án này, giải pháp điều chỉnh tần số làm việc của anten DSPD dựa trên kĩ thuật mở rộng kích thước đường vi dải tiếp điện sẽ được trình bày. Hình 2.11 dưới đây minh họa cấu trúc anten DSPD với chiều dài đường vi dải mở rộng a và sơ đồ mạch điện tương đương.
a Cánh bức xạ
Đường truyền song song
(a) Mô hình anten DSPD
Rs
CL LL RL
(b) Mạch điện tương đương Hình 2.11. Cấu trúc mẫu anten DSPD đề xuất
Trong mô hình anten DSPD trên, khi kích thước của phần mở rộng này được điều chỉnh sẽ kéo theo sự thay đổi độ dẫn điện trên mặt bức xạ, do đó tần số cộng hưởng sẽ được điều chỉnh. Cụ thể, đường tiếp điện có cấu trúc song song nên phần mở rộng của đường cấp điện đóng vai trò như một tụ điện [74], điện dung của nó có thể được xác định bằng phương trình sau:
(2.15) Trong đó, là hằng số điện môi của tấm nền, S là diện tích của phần mở rộng đường tiếp điện, d là độ dày tấm nền.
đây trình bày kết quả khảo sát sự phụ thuộc của tần số cộng hưởng vào kích thước a
của anten DSPD. Kết quả khảo sát cho thấy, tần số cộng hưởng giảm khi kích thước
a tăng. Tuy vậy, tần số cộng hưởng giảm cũng kéo băng thông của anten DSPD giảm theo. Qui luật thay đổi tần số và băng thông của DSPD, được xác định theo các biểu thức nội suy (2.16 và (2.17).
( ) (2.16)
( ) (2.17)
Hình 2.12. Sự phụ thuộc tần số cộng hưởng và băng thông với kích thước a
Như vậy, cấu trúc anten DSPD đề xuất hoàn toàn có thể điều chỉnh được tần số cộng hưởng một cách đơn giản chỉ bằng một sự điều chỉnh nhỏ chiều dài đường tiếp điện. Phạm vi điều chỉnh tần số khá rộng, tùy thuộc vào yêu cầu băng thông làm việc của anten và có thể đến 15% so với tần số cộng hưởng ban đầu, băng thông thấp nhất trong điều chỉnh này là 15,4% và cao nhất đạt 36% (S11 ≤ -10 dB). Việc áp dụng công thức nội suy cho phép dễ dạng tính toán băng thông, tần số cộng
2.2.4. Giải pháp mở rộng băng thông của anten lƣỡng cực mạch in hai mặt
Theo biểu thức (2.6), băng thông của anten DSPD phụ thuộc vào Wp/0 và
hg/0. Do vậy, với hg/0 xác định, băng thông của anten DSPD hoàn toàn có thể được điều chỉnh bởi kích thước Wp. Trên thực tế đã có một số giải pháp kĩ thuật đề xuất nhằm cải thiện đặc tính băng thông của anten DSPD như sử dụng các mặt bức xạ với các hình dạng đặc biệt như hình tròn [19, 28], elip [8, 67], ngũ giác [44], lục giác [29, 31]; cắt vát cạnh của mặt bức xạ theo mô hình lưỡng cực hình dải quạt,… Trong luận án này, giải pháp sử dụng kĩ thuật cắt vát cạnh của mặt bức xạ sẽ được đề xuất nhằm cải thiện băng thông của các anten DSDP một cách chính xác và thuận tiện. Để minh họa cho giải pháp, anten DSDP hoạt động ở tần số trung tâm 5,5 GHz được thiết kế, mô phỏng và tiến hành khảo sát sự phụ thuộc của băng thông vào kích thước c. Hình 2.13 trình bày một mô hình DSDP cắt vát cạnh mặt bức xạ.
c
Hình 2.13. Mô hình DSDP cắt vát cạnh bức xạ
Kết quả sự thay đổi băng thông của DSPD được đánh giá bởi các giá trị khác nhau của chiều dài c của đoạt cắt vát (góc cắt 450) và được biểu diễn trên đồ thị hình 2.14. Hình vẽ cho thấy, khi chiều dài đoạn cắt vát tăng thì băng thông của anten DSPD cũng được mở rộng khá lớn, với kích thước cắt c bằng 0,09g (3,25 mm), băng thông của anten DSPD đạt tới 71% (S11 ≤ -10 dB). Tuy vậy, tần số cộng hưởng của anten cũng có sự thay đổi, điểm cộng hưởng lớn nhất tại 6,1 GHz.
Hình 2.14. Sự phụ thuộc băng thông và tần số vào kích thước cắt cạnh mặt bức xạ với c 0,09g
Hình 2.15 dưới đây trình bày kết quả mô phỏng khảo sát hệ số suy hao phản hồi của anten DSPD với các kích thước cắt c lớn hơn 0,1g. Kết quả cho thấy, anten DSPD có băng thông rộng, đạt 18,7 GHz (fmax/fmin = 4,2) tại S11 ≤ -10 dB.