Đây là một anten phẳng cơ bản nhất, nó bao gồm một phiến dẫn điện phẳng bên trên một mặt phẳng đất. Có nhiều phương pháp tiếp điện cho anten, nhưng thông thường tiếp điện bằng cáp đồng trục hoặc đường truyền vi dải. Phần tiếp điện đưa năng lượng điện từ vào và/hoặc ra khỏi patch. Hình dưới đây thể hiện phân bố điện trường của anten patch hình chữ nhật được kích thích ở mode cơ bản.
Trên hình 1.18a, điện trường bằng 0 ở tâm patch, đạt cực đại (dương) ở một cạnh và đạt cực tiểu (âm) ở cạnh đối diện. Tuy nhiên sự biến đổi giữa cực đại và cực tiểu xảy ra liên tục do pha tức thời của tín hiệu đặt vào anten. Điện trường mở rộng ra cả bên ngoài mặt phân giới điện môi – không khí. Thành phần điện trưởng mở rộng này được gọi là trường viền (fringing field) và nó làm cho patch bức xạ. Một số phương pháp phân tích anten vi dải phổ biến dựa trên khái niệm hốc cộng hưởng rò (leaky-cavity). Do đó, mode cơ bản khi sử dụng lý thuyết hốc cộng hưởng là mode TM10.
Kí hiệu này thường gây ra nhầm lẫn. TM tượng trưng cho phân bố từ trường ngang. Điều này có nghĩa rằng chỉ có 3 thành phần, đó là: điện trường theo hướng z, từ trường theo hướng x và y trong hệ tọa độ Đề các, trong đó trục x và y song song với mặt phẳng đất, và trục z vuông góc với mặt phẳng đất. Nói chung, các mode được kí hiệu là TMnmz. Giá trị z hầu như bị bỏ qua do sự biến đổi của điện trường theo trục z coi như không đáng kể. Do đó, kí hiệu TMnm chỉ ra sự biến đổi của trường theo hướng x và y. Sự biến đổi của trường theo hướng y hầu như không đáng kể, do đó m bằng 0. Trường biến đổi chủ yếu theo hướng x, do đó ở mode cơ bản thì n = 1.
Hình 1.18b,c thể hiện sự biến đổi dòng (từ trường) và điện áp (điện trường) trên patch, dòng đạt cực đại tại tâm patch và cực tiểu gần các cạnh trái và phải; trong khi điện trường bằng 0 tại tâm patch và đạt cực đại gần cạnh trái, cực tiểu gần cạnh phải. Từ biên độ của dòng và áp, ta có thể tìm được trở kháng (trong hình 1.18c). Trở kháng đạt
Khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành: Thông tin vô tuyến
cực tiểu ở giữa patch và cực đại ở gần 2 cạnh. Có một điểm nằm ở đâu đó dọc theo trục x, tại đó trở kháng là 50 Ω, ta có thể đặt điểm tiếp điện tại đó.
(a)
(b)
(c)
Hình 1.18. Anten patch hình chữ nhật (a). Phân bố trường ở mode cơ bản
(b). Phân bố dòng trên bề mặt patch
Khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành: Thông tin vô tuyến
ANTEN MẠCH DẢI BĂNG RỘNG VÀ ANTEN MẠCH DẢI NHIỀU BĂNG TẦN
CHƯƠNG 2
Tóm tắt
Thiết kế các anten băng rộng và anten nhiều băng tần là xu hướng phát triển mới của các anten vi dải. Điều này nhằm đáp ứng nhu cầu mở rộng băng thông cho các ứng dụng đa phương tiện trên thiết bị di động. Hơn nữa, các thiết bị di động ngày càng được tích hợp nhiều chức năng, và anten nhiều băng tần đáp ứng yêu cầu này. Chương này trình bày các phương pháp (về nguyên lý) để thiết kế các anten mạch dải băng rộng và nhiều băng tần.
2.1. Giới thiệu chung
Một trong các nhược điểm lớn của anten vi dải là băng thông rất hẹp. Thông thường băng thông chỉ nhỏ hơn 1%, và nhiều nhất là chỉ vài %. Tuy nhiên hiện nay, có rất nhiều ứng dụng đòi hỏi anten phải có kích thước nhỏ, băng thông rộng, đồng thời lại phải có khả năng hoạt động tại nhiều dải tần khác nhau. Chương này sẽ giới thiệu một số phương pháp thiết kế anten vi dải băng rộng và anten vi dải hoạt động tại nhiều dải tần. Nhưng trước hết chúng ta sẽ làm rõ hơn một số khái niệm như: dải thông tần (băng thông) và dải tần công tác.