Lợi thế của anten PIFA đó là:
+ Dễ dàng chế tạo, chi phí sản xuất thấp.
+ Băng thông của anten PIFA cao hơn so với băng thông của anten patch thông thường (vì một chất nền không khí dày được sử dụng).
+ Có thể đặt trong các điện thoại di động vì nó có kích thước nhỏ. + Giảm bức xạ phản hồi về phía đầu của người sử dụng.
+ PIFA có độ lợi từ trung bình đến cao. Tính năng này rất hữu ích trong việc thông tin liên lạc không dây nhất định mà định hướng anten không cố định và các phản xạ từ các góc khác nhau của môi trường.
Mặt phẳng đất của anten đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của nó. Trường điện từ được hình thành bởi sự tương tác của anten và một hình ảnh của chính nó dưới mặt phẳng đất, tạo một phản xạ năng lượng hoàn hảo chỉ khi mặt phẳng đất là vô hạn hoặc có kích thước lớn hơn nhiều so với anten đơn cực.
2.4 Kết luận chương
Chương 2 đã trình bày về các ưu điểm của anten vi dải trong đó các ưu điểm vượt trội như trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, dễ sản xuất, chế tạo, giá thành thấp, phù
34 hợp cho nhiều ứng dụng, dễ dàng gắn lên các đối tượng khác, hoạt động ở nhiều dải tần. Bên cạnh đó cũng tồn tại những nhược điểm như băng thông hẹp, hiệu suất bức xạ kém, xuất hiện sóng mặt, giới hạn độ tăng ích, bức xạ trong nửa không gian. Các loại anten vi dải mà được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực có các hình dạng khác nhau. Ngoài ra, các lợi thế của anten PIFA như kích thước nhỏ có thể đặt trong điện thoại di động, dễ dàng chế tạo, chi phí sản xuất thấp, băng thông cao … được ứng dụng phổ biến cho các thiết bị không dây cầm tay. Chương cuối đồ án sẽ mô phỏng cấu trúc của
35
Chương 3: MÔ PHỎNG ANTEN PIFA CHO THIẾT BỊ DI ĐỘNG 3G 3.1 Giới thiệu chương
Chương 3 sẽ trình bày hình dạng, kích thước, cũng như các kết quả mô phỏng tỉ số điện áp sóng đứng, băng thông và trở kháng vào lần lượt cho các anten sau:
+ Các anten đơn giản + Cải tiến anten PIFA
3.2 Mô phỏng các anten đơn giản
Trước khi mô phỏng cấu trúc anten PIFA, đồ án mô phỏng cấu trúc các anten đơn giản như anten đơn cực, anten chữ L và anten chữ F.
Đồ án sử dụng phần mềm HFSS (phiên bản 13.0) để mô phỏng. Đây là phần mềm mô phỏng trường điện từ theo phương pháp toàn sóng để mô hình hóa bất kỳ thiết bị thụ động 3D nào và có giao diện người dùng đồ họa.
Chu trình thiết kế khi sử dụng phần mềm HFSS gồm các bước sau:
+ Vẽ mô hình với các tham số cho trước: vẽ mô hình thiết bị, các điều kiện biên và nguồn kích thích.
+ Thiết đặt các thông số để phân tích: thực hiện thiết đặt các thông số để tìm lời giải.
+ Chạy mô phỏng. + Hiển thị kết quả.
Sau khi mô phỏng, kết quả sẽ được xuất ra ở dạng bảng dữ liệu. Sau khi có số liệu từ bảng dữ liệu này, tiếp tục sử dung phần mềm Matlab biểu diễn các đồ thị dễ dàng.
36 Xét cấu trúc của một anten đơn cực tiêu chuẩn. Trong thực tế, anten đơn cực có chiều dài thỏa mãn một phần tư bước sóng.
Với tần số trung tâm f = 2 GHz, bước sóng của anten là:
8 9 3.10 ( / ) 150( ) 2.10 ( ) c m s mm f Hz
Suy ra một phần tư bước sóng là:
150
37.5( )
4 4 mm
Nhưng vì mặt phẳng đất khi mô phỏng có độ dài hữu hạn nên chiều dài anten được hiệu chỉnh về l = 33 mm thay vì 37.5 mm để đảm bảo các thông số của anten. Anten rộng w = 1 mm và dày 0.1 mm được gắn với 1 bản đồng (mặt phẳng đất). Xét cấu trúc anten cho các thiết bị di động 3G nên mặt phẳng đất được chọn có chiều dài L
= 80 mm, rộng W = 40 mm và dày 0.1 mm. Hình 3.1 là hệ thống anten đơn cực và hình 3.2 là kết quả mô phỏng VSWR và trở kháng vào của anten đơn cực.