L p= f-2 A
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG ANTEN VI DẢI 3.5 GHZ (ĐÃ ĐƯỢC TỐI ƯU)
(ĐÃ ĐƯỢC TỐI ƯU)
5.1. Thiết kế:
Cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS bao gồm một hoặc nhiều ô đơn vị được khắc trên mặt phẳng đất của anten với nhiều loại hình dạng khác nhau. Tuy vậy, đối với các cấu trúc DGS hình chữ nhật truyền thống đã được áp dụng rộng rãi từ trước đến nay đều tuân theo cấu trúc đơn hay tuần hồn. Nếu chúng ta muốn có thể giảm nhỏ được kích thước anten hay thì các cấu trúc DGS phải được đặt trên phần đế bên dưới phần tử bức xạ của anten. Ngược lại, nếu chúng ta muốn giảm tương hỗ thì cấu trúc DGS sẽ phải được đặt vào giữa hai phần tử bức xạ. Chính vì thế, khi chúng ta muốn đồng thời vừa có thể giảm nhỏ kích thước anten và vừa có thể giảm tương hỗ thì sẽ cần sử dụng ít nhất hai cấu trúc DGS đặt tại hai vị trí khác nhau trên anten MIMO.
Chúng ta có thể thực hiện phương án thiết kế chỉ với một cấu trúc DGS kép hình chữ nhật và được đặt dưới phần tử bức xạ, vừa có thể đồng thời cải thiện cả hai tham số trên khi chúng ta sử dụng phương pháp tiếp điện bằng đường truyền vi dải. Bên cạnh đó, cấu trúc DGS kép hình chữ nhật bao gồm hai ơ hình chữ nhật và được đặt nối tiếp với nhau trên một mặt phẳng đất, đối xứng với nhau qua điểm trọng tâm của mặt phẳng bức xạ hình chữ nhật như được thể hiện trên hình 5.1.
Các tham số kích thước của cấu trúc được chỉ ra trong hình 5.3, bao gồm (l) là chiều dài và (s) là chiều rộng của khe DGS hình chữ nhật, (d) là khoảng cách giữa hai khe DGS đối xứng nhau qua trọng tâm. Mơ hình mạch tương đương của cấu trúc ơ DGS được tiếp điện bằng đường truyền vi dải được chỉ ra trong hình 5.4.
Tơi chọn thiết kế trên vật liệu FR4 với chiều dày 1,2 mm, hằng số điện môi là 4,4, hệ số tổn hao là 0,02 và độ dày của lớp vật liệu dẫn điện (lớp mặt phẳng bức xạ) là 0,018 mm và bảo đảm phối hợp trở kháng 50 Q.
Hình 5.1: Hình 1D của cấu trúc DGS.
Hình 5.2: Hình 3D của cấu trúc DGS.
(a) Cấu trúc DGS kép.
(b) Anten tiếp điện bằng đường truyền vi dải.
Hình 5.4: Mơ hình mạch tương đương của cấu trúc DGS kép hình chữ nhật và anten tiếp điện bằng đường truyền vi dải.
Từ mơ hình mạch tương đương được biểu diễn trên hình 5.4, chúng ta có thể xác định được tần số hoạt động của cấu trúc DGS ( f
DGs ) của anten được tiếp điện bằng đường truyền vi dải như sau.
f DGS = „ “ ( 5,1)
2 n4 LLC
L
Hay đối với anten được tiếp điện bằng đường truyền vi dải, ta được
4L+L z__x fAn,.n= í5-2)
Dựa vào 2 cơng thức trên, chúng ta có thể thấy rằng nếu tần số hoạt động của cấu trúc DGS kép hình chữ nhật xấp xỉ gần bằng với tần số hoạt động của anten hay nói cách khác L
LC
L~LC thì cấu trúc DGS sẽ có vai trị mở rộng băng thơng hoạt động của anten theo đặc tính tần số hoạt động liên tiếp. Nếu L
L
C
L*LC thì cấu trúc DGS sẽ có vai trị tạo ra anten đa băng tần. Ngồi ra, anten còn mang hiệu ứng sóng chậm làm giảm kích thước anten. Đồngthời còn tạo ra thêm hiệu ứng biến đổi trường gần của anten khi tiếp điện bằng phương pháp đường truyền vi dải.