50 29 3 5 100 Hai anten IFA Anten 1 Anten 2 50 29 3 5 100 Ba anten IFA 29 Anten 1 Anten 2 Anten 3
* Mơ hình 2: Khn mẫu phẳng và cấu hình hai anten IFA nhƣ trên hình
2.11. Anten làm việc ở tần số 2,45 GHz, kích thƣớc anten nhƣ trên hình 2.12.
* Mơ hình 3: Khn mẫu phẳng và cấu hình ba anten IFA nhƣ hình 2.11.
Anten làm việc ở tần số 2,45 GHz, kích thƣớc anten nhƣ trên hình 2.12.
* Mơ hình 4: Khuôn mẫu ELI4 và cấu hình ba anten chấn tử nhƣ trên
hình 2.13. Anten làm việc ở tần số 2,14 GHz, kích thƣớc anten theo bảng 2.4.
Vỏ khuôn mẫu ELI4 khuôn mẫu ELI4Chất lỏng trong
z y x Chấn tử 1 Chấn tử 3 Chấn tử 2 600 mm 1 5 0 m m 2 mm 2 0 0 m m 4 0 0 m m
Mặt phẳng đo tham chiếu
10 mm 11 mm
Hình 2.13: Khn mẫu ELI4 và vị trí ba anten chấn tử (CT_3) Bảng 2.3: Thơng số, kích thước của khn mẫu phẳng (CT_3)
Tham số Giá trị
Kích thƣớc khn mẫu phẳng L W D = (180 120 150) mm
Vỏ khuôn mẫu phẳng 2 mm
Hằng số điện môi của chất lỏng (r) 39,2
Độ dẫn điện chất lỏng ( ) 1,8 S/m
Bảng 2.4: Tham số, kích thước của anten chấn tử (CT_3)
Tham số Giá trị
Tần số hoạt động 2,45 GHZ
Bán kính của anten 1,8 mm
Chiều dài tổng thể 0,5
Khoảng cách giữa 2 chấn tử liền kề 0, 25
Các dạng khn mẫu, cấu hình DUT đƣợc mô phỏng bằng phần mềm CST [4]. Dữ liệu cƣờng độ điện trƣờng khi bật/tắt từng anten lấy từ mơ phỏng tính tốn sẽ đƣợc sử dụng thay thế cho dữ liệu đo thực tế.
Để đánh giá sai số ƣớc lƣợng, các dữ liệu mơ phỏng tính tốn SAR tƣơng ứng đƣợc lấy với các sai pha từ 00
đến 3600 (với bƣớc pha là 150) cho trƣờng hợp hai anten; đối với trƣờng hợp ba anten, dữ liệu mơ phỏng tính tốn SAR đƣợc lấy với 64 tổ hợp ( 2, 3) giữa các nguồn bức xạ, trong đó 2, 3 lần lƣợt nhận các giá trị 00 đến 3600 (với bƣớc pha là 450). Các dữ liệu mơ phỏng tính tốn này sẽ đƣợc dùng để so sánh với dữ liệu ƣớc lƣợng SAR theo kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất. Tất cả các dữ liệu SAR đƣợc chuẩn hóa theo giá trị SARmax trong mặt phẳng đo trên mặt phẳng tham chiếu.
Ngoài ra, các điểm SAR lớn nhất tại các điểm đo trên mặt phẳng đo tham chiếu cũng đƣợc ƣớc lƣợng theo kỹ thuật [21], các giá trị SAR này đƣợc sử dụng để so sánh với kết quả ƣớc lƣợng SAR theo kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất.
2.2.3.2. Kết quả mô phỏng
a. Mơ hình 1: Khn mẫu phẳng và hai anten chấn tử
Hình 2.14 thể hiện phân bố SAR trên mặt phẳng tham chiếu khi bật/tắt lần lƣợt hai anten chấn tử. Dữ liệu SAR này dùng để tính tốn các tham số ƣớc lƣợng theo cơng thức (2.23). Từ các tham số ƣớc lƣợng có đƣợc thay vào cơng thức (2.19) để xác định đƣợc SAR với sai pha thay đổi từ 00 đến 3600 (bƣớc pha là 10
Hình 2.14: Phân bố SAR của hai anten chấn tử:
(a) Anten 1 bật, anten 2 tắt; (b) Anten 2 bật, anten 1 tắt
Quan sát phân bố SAR trên mặt phẳng đo cho tất cả các trƣờng hợp khảo sát, nhận thấy tại cùng giá trị sai pha kết quả phân bố SAR là khá tƣơng đồng giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và mơ phỏng tính tốn. Hình 2.15 là một ví dụ biểu diễn phân bố SAR tại = 450 giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất với kỹ thuật [21] và dữ liệu mơ phỏng. Quan sát hình vẽ rất khó để chỉ ra sự khác biệt bởi vì sai lệch phân bố SAR trong các trƣờng hợp này là rất nhỏ.
Hình 2.15: Phân bố SAR tại = 450: (a) Kỹ thuật ước lượng đề xuất; (b) Kỹ thuật [21]; (c) Dữ liệu mơ phỏng
Hình 2.16 mơ tả các giá trị SAR chuẩn hóa lớn nhất tƣơng ứng với các sai pha khác nhau từ 00 đến 3600 với bƣớc pha bằng 10, giá trị SARmax tìm đƣợc tại max= 1660. Các điểm màu xanh là dữ liệu mô phỏng SAR tại các sai
Hình 2.16: Giá trị SAR lớn nhất trên mặt phẳng đo của hai anten chấn tử
Hình 2.17: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và dữ liệu mô phỏng
trường hợp hai anten chấn tử (CT_2)
Hình 2.17 cho biết sai số SAR giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và mô phỏng là rất nhỏ, sai số lớn nhất tại sai pha bằng 900
tƣơng ứng khoảng 0,7%. Hình 2.18 trình bày sai số SAR giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và kỹ thuật [21], tại tất cả các giá trị sai pha khảo sát, sai số lớn nhất nhỏ hơn 0,1% tại sai pha bằng 1800. Từ đó, có thể khẳng định tính chính xác của kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất cho trƣờng hợp hai anten chấn tử (mơ hình 1).
Hình 2.18: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và kỹ thuật [21]
trường hợp hai anten chấn tử (CT_2)
b. Mơ hình 2: Khn mẫu phẳng và hai anten IFA
Hình 2.19 biểu diễn phân bố SAR chuẩn hóa trên mặt phẳng đo tham chiếu khi bật/tắt lần lƣợt hai anten IFA. Từ đó cũng xác định đƣợc các giá trị SAR chuẩn hóa lớn nhất với sai pha thay đổi từ 00 đến 3600 (bƣớc pha 10).
Hình 2.19: Phân bố SAR của hai anten IFA:
(a) Anten 1 bật, anten 2 tắt; (b) Anten 2 bật, anten 1 tắt
Hình 2.20 cho biết các giá trị SAR chuẩn hóa lớn nhất trên mặt phẳng đo tham chiếu. Tại max = 1750 xác định đƣợc giá trị SARmax. Phân bố SARmax tại max= 1750 trên mặt phẳng đo tham chiếu cũng đƣợc trình bày trong hình
2.21, quan sát thấy các phân bố SAR cho cả ba trƣờng hợp trên là khá tƣơng đồng, khơng có sai lệch lớn.
Hình 2.20: Giá trị SAR lớn nhất trên mặt phẳng đo của hai anten IFA
Hình 2.21: Phân bố SAR tại max=1750: (a) Kỹ thuật ước lượng đề xuất; (b) Kỹ thuật [21]; (c) Dữ liệu mơ phỏng
Hình 2.22 thể hiện sai số SAR giữa tính tốn mơ phỏng và kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất cho tất cả các trƣờng hợp khảo sát. Từ hình vẽ, cho thấy sai số lớn nhất khoảng 0,3% tại sai pha bằng 2400.
Hình 2.22: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và dữ liệu mô phỏng
trường hợp hai anten IFA (CT_3)
Hình 2.23: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và kỹ thuật [21]
trường hợp hai anten IFA (CT_3)
Hình 2.23 trình bày sai số SAR giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và kỹ thuật [21], nhận thấy sai số lớn nhất khoảng 0,28% tại sai pha bằng 1800. Từ đó, cũng có thể khẳng định tính chính xác của kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất cho trƣờng hợp hai anten IFA đối với mơ hình 2.
c. Mơ hình 3: Khn mẫu phẳng và ba anten IFA
Hình 2.24: Phân bố SAR của ba anten IFA:
(a) Anten 1 bật, 2, 3 tắt; (b) Anten 2 bật, 1, 3 tắt; (c) Anten 3 bật, 1, 2 tắt
Hình 2.24 biểu diễn phân bố SAR trên mặt phẳng đo tham chiếu cho trƣờng hợp ba anten IFA khi bật/tắt tuần tự từng anten. Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp hai anten, ở đây sẽ sử dụng các dữ liệu từ ba phép đo bật/tắt anten và cũng nhanh chóng ƣớc lƣợng đƣợc các giá trị SAR lớn nhất tƣơng ứng với các cặp sai pha bất kỳ trên mặt phẳng đo.
Hình 2.25: Phân bố SAR của ba anten IFA tại cặp ( 2, 3) = (00, 1800)
Phân bố SAR trên mặt phẳng đo giữa dữ liệu mô phỏng và theo kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất cho 64 cặp sai pha khảo sát, hầu nhƣ khơng có khác biệt. Hình 2.25 là một ví dụ thể hiện phân bố SAR giữa giá trị ƣớc lƣợng và mô phỏng tại cặp ( 2, 3) = (00, 1800), từ hình vẽ nhận thấy phân bố SAR cũng
Hình 2.26: Phân bố SAR lớn nhất của ba anten IFA
theo kỹ thuật ước lượng đề xuất
Hình 2.27: Phân bố SAR lớn nhất của ba anten IFA theo kỹ thuật [21]
Hình 2.26 cho biết điểm có giá trị SARmax xác định tại cặp ( 2, 3)max = (920, 670) theo kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và hình 2.27 cho biết điểm SARmax tại cặp ( 2, 3)max = (900, 650) khi sử dụng kỹ thuật [21]. Nhận thấy, phân bố
SAR trên hai hình cũng khá tƣơng đồng, hai điểm có giá trị SARmax trên hai hình trên cũng rất gần nhau.
Ngồi ra, quan sát hình 2.26 và 2.27 cho thấy vùng phân bố quanh điểm SARmax có màu sắc khá tƣơng đồng, chứng tỏ giá trị SAR quanh điểm SARmax nhỏ hơn không đáng kể. Vùng màu này phân bố các điểm SAR lớn nhất tƣơng ứng với tổ hợp pha trong khoảng ( 2, 3)max 170. Do đó, khi đo tại tổ hợp pha trong khoảng ( 2, 3)max 170 thì các giá trị SAR lớn nhất tìm đƣợc chênh lệch khơng nhiều.
Hình 2.28 thể hiện sai số giữa SAR tính tốn mơ phỏng và theo kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất cho 64 cặp sai pha kiểm tra. Sai số lớn nhất là khoảng 1,54% tại cặp ( 2, 3) = (900, 1350). Sai số này tăng đáng kể so với các mơ hình cho trƣờng hợp có hai anten phát.
Hình 2.29 mơ tả so sánh sai số SAR giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và kỹ thuật [21], tại tất cả các giá trị sai pha kiểm tra thì sai số lớn nhất đƣợc xác định tại cặp ( 2, 3) = (1350, 1350) tƣơng ứng khoảng 1,31%.
Hình 2.28: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và dữ liệu mô phỏng
Hình 2.29: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và kỹ thuật [21]
trường hợp ba anten IFA (CT_3)
d. Mơ hình 4: Khn mẫu ELI4 và ba anten chấn tử
Hình 2.30: Phân bố SAR của ba anten chấn tử:
(a) Anten 1 bật, 2, 3 tắt;(b) Anten 2 bật, 1, 3 tắt; (c) Anten 3 bật, 1, 2 tắt
Tiến hành các bƣớc tính tốn tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp ba anten IFA. Kết quả phân bố SAR của các tham số ƣớc lƣợng thể hiện trên hình 2.30. Từ các tham số ƣớc lƣợng này nhanh chóng ƣớc lƣợng đƣợc các điểm SAR lớn nhất với tổ hợp sai pha bất kỳ. Hình 2.31 thể hiện một ví dụ so sánh phân bố SAR
giữa kết quả mô phỏng và theo kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất tại cặp ( 2, 3) = (00, 1800) trên mặt phẳng đo tham chiếu, các phân bố này nhìn chung khá giống nhau.
Hình 2.31: Phân bố SAR của ba anten chấn tử tại cặp ( 2, 3) = (00, 1800)
Phân bố SAR lớn nhất trên mặt phẳng đo cũng đƣợc trình bày trên hình 2.32 và hình 2.33 tƣơng ứng kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và kỹ thuật [21]. Từ hai hình vẽ cho thấy, điểm SARmax tại ( 2, 3 max) = (2130, 00) theo cả hai kỹ thuật ƣớc lƣợng. Ngồi ra phân bố SAR trên hai hình vẽ gần nhƣ tƣơng đồng nhau, chứng tỏ sai lệch giá trị SAR là khơng đáng kể.
Hình 2.33: Phân bố SAR lớn nhất của ba anten chấn tử theo kỹ thuật [21]
Quan sát phân bố SAR trên mặt phẳng đo nhận thấy, có hai vùng tối màu chứa SARmax, tại đó các giá trị SAR chênh lệch khơng đáng kể. Hai vùng màu này phân bố các điểm SAR lớn nhất tƣơng ứng với tổ hợp sai pha trong khoảng (2130, 00) 150. Do đó, khi đo tại tổ hợp sai pha trong khoảng trên thì các giá trị SAR lớn nhất tìm đƣợc chênh lệch khơng đáng kể.
Hình 2.34: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và dữ liệu mơ phỏng
Hình 2.35: Sai số SAR giữa kỹ thuật ước lượng đề xuất và kỹ thuật [21]
trường hợp ba anten chấn tử (CT_3)
Sai số kết quả tính tốn SAR giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất với dữ liệu mô phỏng và với kỹ thuật [21] cũng đƣợc chỉ ra trên các hình 2.34 và 2.35 cho tất cả 64 cặp sai pha đƣợc khảo sát. Kết quả cho thấy, sai số đều rất nhỏ dƣới 1%, cụ thể: Sai số lớn nhất giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất so với dữ liệu mô phỏng khoảng 0,71% tại cặp ( 2, 3) = (2250, 450) và so với kỹ thuật [21] sai số lớn nhất khoảng 0,25% tại cặp ( 2, 3) = (1350, 00).
2.2.4. Đánh giá chung kỹ thuật ước lượng và qui trình đo SAR đề xuất
Nhƣ đã trình bày trong phần mở đầu và chƣơng 1, trong các kỹ thuật đo SAR đã cơng bố thì các kỹ thuật [20], [21] là các kỹ thuật có tính khả thi cao trong ứng dụng vì chúng đã giải quyết khá tốt các vấn đề về thời gian đo và sai số xác định SAR, đặc biệt là kỹ thuật [21]. Tuy nhiên, các kỹ thuật đo này vẫn tồn tại một số hạn chế cần phải khắc phục nhƣ đã trình bày trong mục 2.2.1 của chƣơng này. Kỹ thuật ƣớc lƣợng và qui trình đo SAR mà luận án đề xuất đƣợc phát triển dựa trên cơ sở của kỹ thuật [21] nhằm mục đích khắc phục các hạn chế của kỹ thuật [21]. Trong phần này, luận án trình bày tóm tắt
các đánh giá so sánh kỹ thuật ƣớc lƣợng và qui trình đo SAR đề xuất với kỹ thuật [21] (và cả kỹ thuật [20]) trên các mặt nhƣ: Thời gian đo, khối lƣợng và độ phức tạp tính tốn, sai số khi xác định SAR.
* Về thời gian đo:
Ta biết rằng trong cả ba kỹ thuật đo thì sai khác về thời gian đo chủ yếu là ở số phép đo và thời gian thực hiện 1 phép đo phục vụ cho việc xác định các tham số ƣớc lƣợng. Số phép đo và thời gian thực hiện 1 phép đo nhƣ vậy chỉ ra trong bảng 2.5.
Tuy nhiên, nếu xét đến tổng thời gian xác định các tham số ƣớc lƣợng (và tƣơng ứng là tổng thời gian xác định SARmax) thì thời gian đo của kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất sẽ nhỏ hơn so với kỹ thuật [21] vì khối lƣợng tính tốn để xác định các tham số ƣớc lƣợng của kỹ thuật [21] lớn, đặc biệt là khi số lƣợng anten N lớn trong khi với kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất thì các tham số ƣớc
lƣợng lấy trực tiếp từ kết quả đo (xem mục 2.2.2).
Nhƣ vậy, theo nghĩa này ta thấy rằng thời gian đo của kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất đã đƣợc giảm thiểu so với kỹ thuật [21].
Bảng 2.5: So sánh số phép đo và thời gian đo của một phép đo
Kỹ thuật [20] Kỹ thuật [21] Kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất
Số phép đo N(N-1) + 1 N N
Thời gian đo
của 1 phép đo 30 phút 30s 30s
* Về độ phức tạp tính tốn:
Ở kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất, các tham số ƣớc lƣợng lấy trực tiếp từ kết quả đo nên khơng phải tính tốn phức tạp nhƣ kỹ thuật [20] phải giải hệ phƣơng trình (2.13) và kỹ thuật [21] phải giải phƣơng trình (2.22), (2.23) và (2.24). Nhƣ đã nêu ở trên, khi số lƣợng anten càng lớn thì việc tính tốn các
tham số ƣớc lƣợng với các kỹ thuật [20], [21] càng phức tạp và khối lƣợng tính tốn tăng lên đáng kể, nhất là với kỹ thuật [20].
* Về sai số xác định SAR:
Kết quả kiểm chứng bằng mơ phỏng cho các mơ hình hai và ba anten với hại loại anten chấn tử và anten IFA cho thấy: Phân bố giá trị SAR ƣớc lƣợng và giá trị tính tốn mơ phỏng SAR ở tất cả các mơ hình khảo sát khá đồng nhất, khơng có sự khác biệt nhiều. Sai số lớn nhất giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và dữ liệu tính tốn mơ phỏng rất nhỏ (dƣới 1,54%) cho tất cả các mơ hình khảo sát. Sai số lớn nhất của kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất so với kỹ thuật [21] cũng rất nhỏ (dƣới 1,31%) cho tất cả các mơ hình khảo sát. Số liệu cụ thể với các mơ hình khảo sát nêu trong bảng 2.6. Điều này khẳng định tính chính xác và độ tin cậy của kỹ thuật ƣớc lƣợng và qui trình đo SAR đề xuất.
Bảng 2.6: Sai số ước lượng lớn nhất của các mơ hình khảo sát
Mơ hình khảo sát
Sai số lớn nhất giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và dữ liệu mô phỏng
Sai số lớn nhất giữa kỹ thuật ƣớc lƣợng đề xuất và kỹ thuật
[21]
Mơ hình
hai anten chấn tử Khoảng 0,7% Khoảng 0,1%
Mơ hình
hai anten IFA Khoảng 0,3% Khoảng 0,28%
Mơ hình
ba anten IFA Khoảng 1,54% Khoảng 1,31%
Mơ hình
ba anten chấn tử Khoảng 0,71% Khoảng 0,25%
2.3. Kết luận chƣơng 2
Trong chƣơng 2, luận án đã phân tích cơ sở lý thuyết, quy trình đo SAR, từ đó đƣa ra những nhận xét đánh giá ƣu điểm và hạn chế của kỹ thuật [20]; thực hiện kiểm chứng kỹ thuật [20] bằng thực nghiệm đo đạc với một mơ
hình thiết bị có ba anten phát. Kết quả đo đạc thực nghiệm cho kết quả xác định SAR tốt, sai số lớn nhất khoảng 5,2%, điều này khẳng định tính chính xác và độ tin cậy của kỹ thuật ƣớc lƣợng và quy trình đo SAR của kỹ thuật