Từ kết quả ở hình 3.6 cho thấy, tỉ số điện áp sóng đứng VSWR của anten đơn cực thỏa mãn nhỏ hơn 2, băng thông lớn hơn 200 MHz, trở kháng vào tại tần số 2 GHz là 65 Ω và anten sau khi bẻ gập đạt kích cỡ nhỏ nhất so với anten đơn cực hoặc anten chữ L ở trên.
Vậy tiếp theo đồ án sẽ đi sâu vào xây dựng cấu trúc anten PIFA được ghép từ các đoạn vi dải với các hình dạng cơ bản để ứng dụng cho các thiết bị di động 3G.
3.3 Mô phỏng anten PIFA 3.3.1 Giới thiệu sơ lược 3.3.1 Giới thiệu sơ lược
41 Ngày nay, thiết bị cầm tay đang ngày càng phổ biến. Chúng rất hữu ích trong việc giao tiếp cũng như thu nhận các nguồn thông tin. Chúng ta luôn hướng đến những thiết bị di động tiện lợi, nhỏ gọn, mảnh và nhẹ. Để thỏa mãn những yêu cầu này, việc thu nhỏ kích thước các thiết bị là cần thiết, đặc biệt là kích thước anten phải được tối thiểu hóa để đặt vào thiết bị mà vẫn đảm bảo các đặc tính bức xạ và băng thông.
Nhiều nghiên cứu đã đề xuất cấu trúc tiêu biểu của anten cho thiết bị cầm tay. [9] D. Bonefacic đề xuất thiết kế anten vi dải làm việc ở tần số trung tâm 2 GHz và có kích thước nhỏ (30 × 12.9 × 5 mm3) nhưng băng thông lại quá hẹp (26 MHz). [3] Y. Kim đề xuất hệ thống anten cho thiết bị cầm tay tương lai nhưng kích thước anten vẫn còn lớn. [6] K. Skrivervik đề xuất thiết kế anten kích thước nhỏ hơn (23 × 14 × 5 mm3) cho các thiết bị di động 3G. [1] N. Q. Dinh đề xuất phương pháp tối ưu cấu trúc anten cho thiết bị di động 3G với kích thước (23 × 14 × 5 mm3) và sau đó là [2] thiết kế tối ưu anten PIFA cho thiết bị 3G với kích thước (21 × 14.5 × 4 mm3).
Đồ án sử dụng phần mềm Ansoft HFSS để mô phỏng anten PIFA đặt trên mặt phẳng đất thiết kế cho thiết bị điện thoại và khảo sát băng thông từ 1.7 GHz đến 2.3 GHz (bao phủ băng tần 3G: 1.9 GHz đến 2.17 GHz). Anten đề xuất có kích thước 20.7 × 14.5 × 3 mm3 nên tổng kích thước sẽ nhỏ, mảnh hơn anten của các bài báo trên và vẫn đảm bảo băng thông cần thiết.
3.3.2 Những yêu cầu chính của anten cho thiết bị di động 3G
Thông thường, thiết bị 3G có độ dài 110 mm, rộng 60 mm và dày 12 mm. Hiện tại, hệ thống 3G ở Việt Nam hoạt động ở dải tần 1.9 GHz đến 2.17 GHz. Vậy các yêu cầu chính cần đảm bảo cho thiết bị di động 3G là:
Kích thước anten đủ nhỏ để đặt trong thiết bị di động: độ cao nhỏ hơn 5 mm, độ dài và rộng nhỏ hơn 40 mm.
42 Trở kháng vào của anten có thể đạt 50 Ω ở tần số trung tâm để đảm bảo phối
hợp trở kháng với feeder. 1 ≤ VSWR ≤ 2.
Băng thông anten đủ rộng: ≥ 10% khi so sánh với tần số trung tâm, ≥ 200 MHz.
3.3.3 Cấu trúc anten PIFA
Anten gắn cố định trên chất nền FR4 (hằng số điện môi ε = 4.4, tanδ = 0.02) có kích thước 40 × 14.5 × 4 mm3. Cả anten và chất nền đều đặt trên mặt phẳng đất kích thước 80 × 40 × 0.1 mm3 (Hình 3.7a). Đây là cấu trúc anten đề xuất của nhóm tác giả Nguyen Quoc Dinh và Ha Quoc Anh trong bài báo “The optimum Design of PIFA for the 3G mobile device”, The institute of electronics, information and communication engineers; Vietnam-Japan International Symposium on Antennas and Propagation, năm 2014.
43
(a)
(b)