Chúng ta sẽ giới hạn các thảo luận đối với mạch trong hình 2.1, ở đó mạng phối hợp trở kháng không tổn hao được sử dụng để phối hợp một tải phức bất kỳ trên toàn băng thông của nó. Chúng ta có thể đặt ra mấy câu hỏi sau đây:
¾ Chúng ta có thể đạt được phối hợp trở kháng hoàn hảo không (hệ số phản xạ bằng 0) trên toàn băng thông xác định?
Khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành: Thông tin vô tuyến
¾ Nếu không đạt được phối hợp trở kháng hoàn hảo, thì chúng ta có thể phối hợp trở kháng tốt tới mức nào? Đâu là sự thoả hiệp giữa Гm, sự phản xạ cực đại có thể cho phép trong dải truyền và băng thông?
¾ Mạng phối hợp trở kháng phải phức tạp đến mức nào để thoả mãn các tiêu chuẩn cho trước?
Các câu hỏi này có thể được trả lời bởi tiêu chuẩn Bode – Fano (chỉ phù hợp với một số loại trở kháng tải nhất định). Tiêu chuẩn này chỉ ra: giới hạn nhỏ nhất (về lý thuyết) biên độ của hệ số phản xạ có thể đạt được đối với một mạng phối hợp trở kháng bất kỳ. Do đó, tiêu chuẩn Bode – Fano thể hiện kết quả tối ưu có thể đạt được một cách lý tưởng, và dù kết quả như vậy trong thực tế chỉ là xấp xỉ. Tuy nhiên, các kết quả tối ưu như vậy luôn quan trọng, bởi vì chúng đưa ra giới hạn trên về hiệu suất và cung cấp một điểm chuẩn để mà các thiết kế thực tế có thể so sánh.
Khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành: Thông tin vô tuyến
THIẾT KẾ ANTEN DẸT CẤU TRÚC XOẮN, TIẾP
ĐIỆN DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN VI DẢI
CHƯƠNG 3
Tóm tắt
Khóa luận tập trung thiết kế một anten đơn cực phẳng phù hợp cho ứng dụng trong các thiết bị cầm tay di động (mobile hanset). Anten bao gồm một bộ phát xạ hình chữ nhật bị xẻ bởi các rãnh uốn khúc tạo thành 3 nhánh, trong đó 2 nhánh cộng hưởng và 1 nhánh điều chỉnh. Anten được in trên chất nền FR4 và được tiếp điện bởi một đường vi dải 50 Ω. Anten này có thể hoạt động trong các dải tần GSM, DCS, PCS, UTMS và WLAN với hệ số sóng đứng VSWR nhỏ hơn 2.5.
Chương này sẽ trình bày chi tiết phương pháp thiết kế từng thành phần của anten như: thành phần bức xạ, bộ phối hợp trở kháng dải rộng, đường vi dải 50 Ohm.
3.1. Giới thiệu
Sự phát triển nhanh cóng của các hệ thống truyền thông không dây hiện đại kéo theo xu hướng thiết kế các anten nhiều băng tần và anten băng rộng hoặc các anten có cả hai tính chất này. Có rất nhiều hình dạng anten khác nhau đã được nghiên cứu dành cho các thiết bị cầm tay di động, chẳng hạn như: anten hình F ngược phẳng (PIFA, Planar Inverted-F Antenna), anten dây phẳng và anten đơn cực phẳng. PIFA có kích thước tương đối nhỏ, nhưng băng thông của nó khá hẹp, và chiều cao từ anten tới mặt phẳng đất phải đủ thì mới đạt được hiệu suất có thể chấp nhận được. Anten dây phẳng cho băng thông lớn hơn, nhưng nó lại có kích thước lớn nên không phù hợp cho các ứng dụng di động. Các anten đơn cực phẳng có các ưu điểm hơn như: kích thước nhỏ, băng thông đủ lớn cho các ứng dụng di động và thỏa mãn yêu cầu về giản đồ bức xạ. Tuy nhiên, cấu trúc của các anten đơn cực lại là cấu trúc 3D thay vì 2D, điều này làm tăng sự khó khăn trong sản xuất và giá thành.
Trong khóa luận này, một anten đơn cực phẳng với cấu trúc 2D được thiết kế. Cả cấu trúc và các tham số của cấu trúc đều được điều chỉnh một cách cẩn thận để đạt được yêu cầu cộng hưởng ở nhiều tần số (đa cộng hưởng), băng thông đủ và convenient profile. Anten có 3 nhánh và được in trên một tấm điện môi. Trước tiên, 2 nhánh được thiết kế để cộng hưởng ở 2 tần số nhất định, và sau đó nhánh thứ 3 được thêm vào để điều chỉnh tần số cộng hưởng cho phù hợp với các dải tần mong muốn. Với diện tích nhỏ 36 x 15 mm2, anten đáp ứng yêu cầu của các chuẩn truyền thông sau: GSM (Global System for Mobile communications, 890 MHz – 960 MHz), DCS (Digital Communication System, 1710 MHz – 1880 MHz), PCS (Personal Communication Services, 1850 MHz – 1990 MHz), UTMS (Universal Mobile Telecommunication System, 1920 MHz – 2170 MHz) và WLAN (Wireless Local Area Network, 2400 MHz – 2484 MHz).
Khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành: Thông tin vô tuyến
Hình 3.1. Hình dạng của anten được thiết kế trong khóa luận