Nhận xét: Khi thay đổi độ rộng của khe thì hệ số phản xạ của anten có xu hƣớng giảm dần tới một giá trị cực tiểu (hệ số phản xạ càng thấp càng tốt) rồi tăng dần. Nhƣ vậy hệ số phản xạ phụ thuộc vào sự thay đổi độ rộng của khe.
Bảng 3.4: Sự phụ thuộc của hệ sô phản xạ (S11) vào độ dày lớp điện môi (h)
W (mm) L (mm) W0 (mm) L0 (mm) Y0 (mm) h (mm) Khe (mm) S11 (mm) Hệ số sóng đứng 37.58 23.47 1.54 27.4 6.80 0.8 1.46 -9.76 1.96 23.40 2.33 6.80 1.2 -13.82 1.51 23.24 3.12 6.70 1.6 -26.72 1.10 23.21 3.86 6.68 2.0 -22.07 1.17 23.00 5.50 6.66 2.6 -18.16 1.28 22.90 5.86 6.65 3.0 -15.93 1.38 22.88 7.10 6.54 3.6 -13.24 1.56 22.80 7.95 6.62 4.0 -12.03 1.67
Hình 3.11: Đồ thị thể hiện sự phụ thộc của hệ số phản xạ vào độ dày lớp điện môi Nhận xét: Khi tăng độ dày lớp điện mơi thì hệ số phản xạ giảm đến một giá trị h=1.6 mm (giá trị mà hệ số phản xạ nhỏ nhất và đây cũng là giá trị độ dày lớp điện môi lựa chọn để tối ƣu sao cho S11 là nhỏ nhất ) thì hệ số sóng đứng tăng trở lại.
3.3.4. Kiểm tra các thông số quan trọng của mảng an ten vi dải Hệ số phản xạ của mảng anten vi dải Hệ số phản xạ của mảng anten vi dải
Tiến hành kiểm tra sự phụ thuộc của hệ số phản xạ vào tần số của anten vi dải và mảng anten vi dải với các thông số của anten vi dải đƣợc cho ở bảng 3.2 ta có các kết quả sau:
Hình 3.12: Đồ thị sự phụ thuộc của hệ số phản xạ S11vào tần số của anten vi dải
Hình 3.13: Đồ thị sự phụ thuộc của hệ số phản xạ S11vào tần số của mảng anten vi dải
Nhận xét: Hệ số phản xạ S11= -23.807 dB ở 2.45 GHz của mảng anten vi dải cho thấy anten không tổn thất nhiều trong quá trình truyền. Trong thiết kế này, kết quả hệ số phản xạ của mảng anten có cải tiến hơn so với anten vi dải đơn hình chữ nhật (S11= - 20.594 dB) (kết quả so sánh với anten đơn vi dải khi chƣa thay đổi các thông số lựa chọn ban đầu).
Bảng 3.5: Thông số hệ số phản xạ theo tần số của anten vi dải và mảng anten vi dải
Anten đơn Anten mảng
Tần số (GHz) S11 (dB) Tần số (GHz) S11 (dB) 2.325 -3.18 2.325 -5.878 2.35 -4.247 2.35 -7.067 2.375 -5.995 2.375 -8.918 2.4 -9.066 2.4 -12.033 2.425 -15.285 2.425 -18.043 2.45 -20.594 2.45 -23.807 2.475 -11.562 2.475 -14.917 2.5 -7.444 2.5 -10.567 2.525 -5.277 2.525 -8.155 2.55 -3.918 2.55 -6.675 2.575 -3.095 2.575 -5.714
Hệ số sóng đứng
Dựa vào cơng thức tình hệ số sóng đứng:
Ta có hệ số sóng đứng của mảng 2 patch anten là SVWR = 1.123 sự phối hợp của anten và đƣờng truyền dây dẫn tốt (Nằm trong khoảng 1.1 < SVWR < 1.5 là giá trị VSWR rất tốt).
Băng thông
Tiến hành kiểm tra băng thông của anten vi dải và mảng anten vi dải với các thông số của anten vi dải đƣợc cho ở bảng 3.2 ta có các kết quả sau:
Hình 3.14: Đồ thị dải băng thông của thiết kế anten vi dải
Băng thông là một dải tần số mô tả phạm vi tần số của anten có thể nhận hoặc truyền năng lƣợng, nơi mà S11 nhỏ hơn -6 dB. Vậy băng thông sẽ là khoảng 250 MHz (tần số lớn nhất là 2.575 GHz và tần số thấp nhất là 2.325 GHz). Nhƣ vậy
băng thông của anten đƣợc tăng lên đáng kể so với băng thông của anten đơn khoảng 150 MHz (tần số lớn nhất là 2.375GHz và tần số nhỏ nhất là 2.525 GHz).
Đồ thị bức xạ
Tiến hành kiểm tra đồ thị bức xạ của anten vi dải và mảng anten vi dải với các thông số của anten vi dải đƣợc cho ở bảng 3.2 ta có các kết quả sau:
Các tín hiệu vơ tuyến bức xạ bởi anten hình thành một trƣờng điện từ với một giản đồ xác định, và phụ thuộc vào loại anten đƣợc sử dụng.Giản đồ bức xạ này thể hiện các đặc tính định hƣớng của anten.
Hình 3.16: Đồ thị bức xạ của anten vi dải
Hình 3.18: Đồ thị Smith biểu diễn phối hợp trở kháng của anten vi dải
Hình 3.19: Đồ thị Smith biểu diễn phối hợp trở kháng của mảng anten vi dải Bảng 3.6: Độ lợi và độ định hƣớng của anten đơn và mảng anten Bảng 3.6: Độ lợi và độ định hƣớng của anten đơn và mảng anten
Thông số Anten đơn Mảng patch anten
Độ định hƣớng (dBi) 6.44819 7.793
Độ lợi (dBi) 0.629757 1.49286
Nếu bỏ qua tổn thất của anten (do lớp điện mơi, điện trở, tính phân cực và tổn thất của hệ số sóng đứng) thì tính định hƣớng và độ lợi sẽ xấp xỉ bằng nhau. Qua kết quả mô phỏng ta thấy độ lợi và tính định hƣớng ( , ) của mảng 2 patch anten đƣợc cải thiện hơn so với anten đơn vi dải hình chữ nhật.
KẾT LUẬN
Trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn, với sự hƣớng dẫn tận tình của TS. Đỗ Trung Kiên, toàn bộ nội dung của luận băn đã hoàn thiện và đáp ứng đƣợc các yêu cầu đề ra.
Luận văn đã trình bày những đặc trƣng cơ bản của anten và anten vi dải,so sánh đƣợc những ƣu điểm,nhƣợc điểm giữa các loại anten vi dải cũng nhƣ giữa các kỹ thuật thiết kế của từng loại.
Trong q trình tính tốn,thiết kế anten vi dải, luận văn tập trung vào phân tích ảnh hƣởng của các tham số đặc trƣng nhƣ độ dày chất nền,hằng số điện mơi,hình dạng patch…đến khả năng bức xạ, băng thơng của anten…để đƣa ra mơ hình anten hợp lý cho thiết kế và trình bày các công thức liên quan để tính tốn các thơng số đó.
Song song với quá trình nghiên cứu lý thuyết về anten, luận văn cũng đi vào tìm hiểu và sử dụng phần mềm mô phỏng ADS để phục vụ cho q trình mơ phỏng anten đƣợc thiết kế. Trong phần trình bày mơ phỏng thiết kế bằng ADS, luận văn nêu chi tiết các bƣớc tiến hành nhằm làm rõ hơn cấu trúc của anten đƣợc thiết kế.
Trên cơ sở các kết quả đã thu đƣợc, luận văn có thể đƣợc phát triển theo các hƣớng tiếp theo nhƣ sau:
- Tối ƣu hóa anten vi dải đã thiết kế trên ADS để thu đƣợc kết quả chính xác hơn. - Nghiên cứu các phƣơng pháp tăng băng thông của antennhƣ tăng độ dày của chất nền,dùng các thành phần bức xạ xếp chồng ….
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Phan Anh (2002), Lý thuyết và kỹ thuật anten, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
[2] Phan Anh (2002), Trƣờng điện từ và truyền sóng, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
Tiếng Anh
[3] Constantine A.Balanis. Antenna Theory Analysis and Design, 2rd ed, John Wiley & Sons, Inc, 2005.
[4] P. Bhartia, I. Bahl, R. Garg, and A. Ittipiboon, “Microstrip Antenna Design Handbook”, Artech House Inc. Norwood, MA 2001.
[5] I.J.Bahl, P.Bhartia (1980), Microstrip Antennas, Artech House
[6] David M. Pozar (1997), Microwave Engineering, 2nd edition, John Wiley & Sons, Inc
[7] S.-W. Su. “Printed loop antenna integrated into a compact, outdoor Wlan access point with dual-polarized radiation,” Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 19, pp.25-35, 2011.