Hình 3.26 hiển thị hệ số suy hao do phản sạ S11 đo bằng máy Network Analyzer. Ta thấy hình dạng của đồ thị tương đối khớp với kết quả mô phỏng.
Với giá trị tham chiếu Suy hao do phản xạ S11= -10dB tương ứng với Hệ số sóng đứng VSWR=2
Băng thông đo được trên máy Network Analyzer như sau:
Bảng 3.6. Băng thông thu đƣợc trên thực nghiệm
Băng tần Tần số cộng hưởng
Băng thông (S11=-10dB) Băng thông trong dải WLAN 2.4 GHz 2.4977 GHz 2.445 GHz – 2.537 GHz (92 MHz) 2.445 GHz – 2.485 GHz (40 MHz – 47.06%) 5 GHz 5.896 GHz 5.258 GHz – 6.706 GHz (1448 MHz) 5.258 GHz - 5825 GHz (567 MHz – 87.9%)
Bảng 3.7. Băng thông tiêu chuẩn của 2 dải tần WLAN [9] theo chuẩn Châu Âu
Dải tần Tần số Băng thông tiêu chuẩn
2.4 GHz 2.400 GHz – 2.485 GHz 85 MHz
5 GHz
(5180–5320; 5500-5700; 5745- 5825)
5.180 GHz – 5.825 GHz 645 MHz
Từ hai bảng trên, ta nhận thấy rằng ở dải tần 2.4 GHz thì băng thông thực nghiệm là 92 MHz (2.445 GHz – 2.537 GHz), còn băng thông trong dải WLAN là 40 MHz (2.445 GHz – 2.485 GHz). Băng thông này chỉ hoạt động được trong các kênh 10, 11, 12, 13 trong dải tần WLAN.
Bảng 3.8. Danh sách kênh trong dải tần 2.4 GHz [9] theo chuẩn Châu Âu
Channel Frequency (MHz) Channel Frequency (MHz)
1 2412 8 2447 2 2417 9 2452 3 2422 10 2457 4 2427 11 2462 5 2432 12 2467 6 2437 13 2472 7 2442 14 2484
Tại dải tần 5 GHz, băng thông thực nghiệm là 1448 MHz (5.258 GHz – 6.706 GHz), băng thông trong dải tần WLAN là 592 MHz (5.258 GHz – 5.825 GHz). Băng thông này có thể bao phủ được một phần dải tần WLAN 5.180 GHz – 5.320 GHz (có thể hoạt động được tại các kênh 52 đến 64 tại băng tần 5.2 GHz) và bao phủ được toàn bộ 2 dải tần WLAN còn lại 5.500 GHz - 5.700 GHz, 5.745 GHz – 5.825 GHz.
Bảng 3.9. Danh sách kênh trong dải tần 5 GHz [9] theo chuẩn Châu Âu.
Channel (5180 - 5320) Frequency (MHz) Channel (5500 - 5700) Frequency (MHz) Channel (5745-5825) Frequency (MHz) 36 5180 100 5500 149 5745 38 5190 104 5520 153 5765 40 5200 108 5540 157 5785 42 5210 112 5560 161 5805 44 5220 116 5580 165 5825 46 5230 120 5500 48 5240 124 5620 52 5260 128 5640 56 5280 132 5660 60 5300 136 5680 64 5320 140 5700
Như vậy anten được được chế tạo thử nghiệm có thể hoạt động được tại các kênh 10, 11, 12, 13 tại dải tần 2.4 GHz. Với băng tần 5 GHz thì anten có thể hoạt động tại kênh 52, 56, 60, 64 tại dải tần 5.2 GHz và toàn bộ dải tần 5.500 GHz – 5.700 GHz, 5.745 GHz – 5.825 GHz.
Hình 3.27. Đồ thị so sánh kết quả mô phỏng và kết quả thực nghiệm
Kết qủa thực nghiệm hơi lệch so với kết quả mô phỏng (đặc biệt là ở dài tần 5GHz), do một số nguyên nhận sau:
- Việc chế tạo anten được thực hiện một cách thủ công. Do đó, độ chính xác về kích thước không cao. Độ rộng và chiều dài đường tiếp điện vi dải không chính xác bằng 4mm và 14mm, độ rộng giữa đường vi dải và mặt phẳng đất G không chính xác bằng 0.5mm (kích thước này rất nhỏ nên trong quá trình chế tạo thủ công sẽ có sự sai lệch lớn) . Vì đây là thành phần tiếp điện chính cho anten tai dải tần 5 GHz nên điều này làm ảnh hưởng lớn nhất đến sự sai lệch kết quả thực nghiệm tai dải tần 5 GHz. Thêm vào đó, kích thước chế tạo của anten tai dải tần 5 GHz cũng không chính xác bằng 17.6mm và 9mm lại làm cho sự sai lệch kết quả thực nghiệm lệch đi khá nhiều so với mô phỏng.
- Vật liệu chất điện môi chế tạo anten không phải là vật liệu lý tưởng. Vì vậy hằng số điện môi của chất nền không bằng 4.4, chiều cao chất điện môi h và độ dày dải dẫn điện t không hoàn toàn chính xác so với thiết lập trên phần mềm mô phỏng là 1.6mm và 0.035mm, các tham số mất mát do vật liệu điện môi cao hơn
CHƢƠNG IV: KIỂM TRA THỰC TẾ
Chúng ta sẽ kiểm tra thực tế anten được chế tạo tại kênh 11 băng tần 2.4 GHz để xem anten có hoạt động được trong thực tế hay không?
Thiết bị cần thiết: 1. Wireless router 2. USB WIFI 3. Anten
Hình 4.1. Các thiết bị cần thiết
- Đầu tiên ta sẽ thiết lập Wireless Router hoạt động tại kênh 11 băng tần 2.4 GHz như hình 4.2
Hình 4.2. Thiết lập Wireless Router hoạt động tại kênh 11 băng tần 2.4 GHz
- Kiểm tra card mạng wifi Onboard trên máy tính có bắt được tín hiệu Wifi DKM Hack không?
Hình 4.3. Kiểm tra kết nối Internet trên card mạng wifi onboard
Từ hình 4.3 ta thấy rằng Card mạng wifi đã kết nối được mạng Wifi DKM Hack.
Hình 4.4. Disable card mạng wifi onboard trên máy tính
- Ta cắm USB Wifi có gắn anten vào máy tính và kiểm tra kết nối với máy tính
Hình 4.5. Kết nối USB Wifi với anten đƣợc chế tạo thử nghiệm vào máy tính
Hình 4.6. Hiển thị kết nối mạng của USB Wifi
Ta thấy rằng khi cắm USB Wifi vào máy tính thì trên phần Network Connections đã nhận được thiết bị với tên là Wi-fi 2 như hình 4.6
- Tiếp theo ta kiểm tra xem máy tính có nhận biết được mạng Wifi nào không?
Hình 4.7. Máy tính với USB Wifi nhận biết đƣợc mạng DKM Hack
Từ hình 4.7 ta thấy USB Wifi đã nhận biết được mạng DKM Hack và ta sẽ kết nối thử đến mạng này.
Hình 4.8. Kết nối tới mạng DKM Hack
Từ hình 4.8 ta thấy USB Wifi đã kết nối được đến mạng DKM Hack. - Cuối cùng ta sẽ kết nối đến mạng Internet
Hình 4.10. Kết nối đến website: Coltech.vnu.edu.vn
Từ hình 4.9 và hình 4.10 ta nhận thấy rằng với USB Wifi dùng anten được chế tạo thử nghiệm thì máy tính đã kết nối ra được internet bình thường.
KẾT LUẬN
Luận văn đã tìm hiểu một cách tổng quan về hệ thống WLAN, các tiêu chuẩn cũng như dải tần hoạt động. Từ các cơ sở lý thuyết về anen mạch dải, cách tiếp điện cho anten mạch dải, kết hợp với mô phỏng và tính toán. Luận văn đã chế tạo thử nghiệm một anten có thể hoạt động được tại kênh 10, 11, 12, 13 băng tần WLAN 2.4 GHz và tại kênh 52, 56, 60, 64 băng tần 5.2 GHz và toàn bộ 2 dải tần 5.500 GHz – 5.700 GHz; 5.745 GHz – 5.825 GHz. Ưu điểm của Anten được thiết kế là kích thước nhỏ, cấu hình đơn giản, dễ chế tạo. Tuy nhiên mới chỉ đạt được một số kết quả rất khiêm tốn.
Hướng phát triển tiếp theo của luận văn gồm những vấn đề sau:
- Tối ưu hóa hơn nữa kích thước anten: Giảm nhỏ kích thước anten sao cho phù hợp hơn với các thiết bị di động và cầm tay ngày càng nhỏ dần sử dụng trong WLAN.
- Sử dụng các thiết bị chuyên dụng để chế tạo anten nhằm thực hiện chính xác các kích thước như trong thiết kế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] GS. TSKH. Phan Anh, Lý thuyết và kỹ thuật Anten, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2007.
[2] Vũ Đình Thành, Nguyễn Thanh Tâm, Trần Minh Tú, Thiết kế và thử nghiệm anten vi dải, Tạp chí bưu chính viễn thông.
Tiếng Anh
[3] Brian C. Wadell, Transmission Line Design Handbook, pp.45-49.
[4] Constantine A. Balanis, Antenna Theory –Analysis and Design, John Willey & Son, INC, Third Edition, pp. 769-830.
[5] DR. John L.Volakis, Antenna Engineering Handbook, Fourth edition, pp.1505-1521.
[6] Girish Kumar, K. P. Ray, Broadband Microstrip Antennas, Artech House, Boston-London.
[7] Ramesh Garg, Prakash Bhartia, Inder Bahl, Apisak Ittipiboon, Microstrip Antenna Design Handbook, Artech House, Boston-London, pp. 13-46
[8] http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11.