Luận văn Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH VIỆT HÙNG THIẾT KẾ PATCH ANTEN HÌNH VUÔNG PHÂN CỰC TRÒN CHO ỨNG DỤNG WLAN 2.4 GHz NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ – 605270 S K C0 0 4 8 5 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH VIỆT HÙNG THIẾT KẾ PATCH ANTEN HÌNH VUÔNG PHÂN CỰC TRÒN CHO ỨNG DỤNG WLAN 2.4 GHz NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Hướng dẫn khoa học: TS. LƯƠNG VINH QUỐC DANH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2016
3. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz LÝ LỊCH CÁ NHÂN I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Huỳnh Việt Hùng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1978 Nơi sinh: Hậu Giang Quê quán: Hậu Giang Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 17B4, KDC tổ 3A, Phường An Bình, Quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ. Điện thoại cơ quan: 0710.6253567 Điện thoại nhà riêng: 0986993838 Fax: E-mail: hunghv6sdh@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 1996 đến 2001 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học sư phạm kỹ thuật TP. HCM. Ngành học: Kỹ thuật điện, điện tử Tên đồ án, luận án tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: ngày 27/05/2001 tại Trường Đại Học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: Trang i HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
4. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2001 - 2007 Công ty May Tây Đô Cần Thơ Phó Giám đốc XN may V 2008 - 2010 Chi nhánh Viettel Cần Thơ Trưởng phòng Tổng hợp Trường phòng thiết bị đầu 2010 - 2014 Chi nhánh Viettel Cần Thơ cuối Trưởng bảo hành hành KV 2014 đến nay Trung tâm bảo hành Viettel Cần Thơ Trang ii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
5. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 03 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Huỳnh Việt Hùng Trang iii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
6. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin được gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, các Thầy, Cô trong khoa Điện-Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua. Đặc biệt em xin chân thành gửi đến Thầy Ts.Lương Vinh Quốc Danh lời cảm ơn sâu sắc. Trong thời gian thực hiện đề tài Thầy đã quan tâm theo dõi, tận tình hướng dẫn và động viên để em hoàn thành tốt luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn học viên cùng lớp đã nhiệt tình hổ trợ về vật chất cũng như những lời góp ý động viên để em hoàn thành luận văn này. TP. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2016 Học viên Huỳnh Việt Hùng Trang iv HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
7. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz TÓM TẮT Luận văn này trình bày về một thiết kế patch anten vi dải phân cực tròn cấp nguồn đơn băng rộng cho ứng dụng WLAN 2.4GHz. Patch anten đề xuất là sự cải thiện cho patch anten hình vuông phân cực tròn thông thường, được thực hiện bằng cách chèn thêm 2 khe song song, bằng. Mục tiêu của bài thiết kế này là cải thiện các thông số: suy hao phản xạ, VSWR, băng thông hoạt động và băng thông phân cực tròn của anten. Các thông số của anten đã được tối ưu để đạt được một patch anten phân cực tròn tại dải tần của WLAN 2.4GHz, độ lợi cực đại anten đạt hơn 8 dBi, băng thông hoạt động đạt 28.15% (2.220 ÷ 2.800 Ghz), băng thông phân cực tròn đạt 4.1% (2.3885 ÷ 2.4885 GHz). Anten được thiết kế, thi công trên PCB FR-4 có hằng số điện môi εr = 4.6, độ dày là 1.6 mm và mô phỏng trên phần mềm Ansoft HFSS v13. Sau đó chế tạo anten và đo thông số thực tế bằng máy Anritsu S331L. Kết quả mô phỏng và đo đạc là khá phù hợp nhau. Anten đề xuất có thể sử dụng cho các APs băng tần WLAN 2.4GHz theo chuẩn 802.11 b/g của IEEE và ứng dụng cho WiMAX dải tần 2.3-2.7GHz. Để kiểm tra hiệu quả của anten trong ứng dụng thực tế, anten thiết kế đã được kết nối với APs 2.4GHz. Việc đo kiểm được tiến hành trong điều kiện fading yếu và fading mạnh. Kết quả đo kiểm cho thấy, tín hiệu thu được từ anten đề xuất tốt hơn rất nhiều so với anten toàn hướng 2 dBi. Trang v HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
8. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz ABSTRACT This thesis presents the design of a circularly polarized probe-fed single- layer wide-band microstrip-patch antenna used for 2.4 GHz WLAN applications. The proposed antenna is a improved form of the conventional circularly polarized square-shaped patch antenna. This model is modified with further improvements by incorporating two more equal-parallel slots.The main objective of the design are considered to achieve improved return loss, VSWR characteristics, effective impedance bandwidth and axial-ratio bandwidth. The antenna parameters are optimized to have a circularly polarized antenna at WLAN 2.4GHz band, the peak gain is greater than 8-dBi, and a 28.15% (2.2496 ÷ 2.9365 Ghz) impedance bandwidth and a 4.1% (2.3885 ÷ 2.4885 GHz) axial-ratio bandwidth. The antenna was designed, constructed on FR-4 PCB with dielectric constant εr = 4.6, thickness of 1.6 mm and simulated using the Ansoft HFSS V13 software. The measurement of return loss of the antenna were performed by using the Anritsu SiteMaster S331L. The simulation results show good agreement with the measurement. The proposed antenna can be used for 2.4 GHz wireless access points (APs), following the suggested procedure for the IEEE 802.11 b/g WLAN band, and 2.3-2.7 GHz WiMAX applications. Trang vi HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
9. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz MỤC LỤC Trang LÝ LỊCH CÁ NHÂN i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU xi DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv DANH SÁCH CÁC BẢNG xviii Chương 1 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.2. Các kết quả nghiên cứu đã công bố 5 1.3 Mục đích của đề tài 9 1.4 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 10 1.4.1 Nhiệm vụ của đề tài 10 1.4.2 Giới hạn của đề tài 10 1.5 Phương pháp nghiên cứu. 10 Chương 2 11 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Các thông số cơ bản của anten 11 2.1.1 Trở kháng vào 11 2.1.2 Băng thông 12 2.1.3 Độ rộng búp sóng 14 2.1.4 Hệ số định hướng 14 2.1.5 Độ lợi 15 2.1.6 Suy hao phản xạ, tỉ số điện thế sóng đứng 16 Trang vii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
10. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz 2.1.7 Giản đồ bức xạ và góc bức xạ 18 2.1.8 Cường độ bức xạ 22 2.1.9 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương 23 2.1.10 Mật độ công suất bức xạ 24 2.1.11 Hiệu suất bức xạ 25 2.1.12 Hiệu suất búp sóng 26 2.1.13 Hiệu suất anten 27 2.2 Nguyên lý hoạt động của anten vi dải 28 2.3 Tính phân cực của anten vi dải 29 2.4 Kỹ thuật cấp nguồn cho anten vi dải (feed method) 33 2.4.1 Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải - Microstrip line feed 34 2.4.2 Cấp nguồn bằng probe đồng trục - Probe feed 34 2.4.3 Cấp nguồn bằng phương pháp ghép khe – Aperture-coupled feed 35 2.4.4 Cấp nguồn bằng phương pháp ghép gần - Proximity-coupled feed 36 2.5 Phương pháp phân tích anten vi dải 37 2.6 Tính khả thi của anten phân cực tròn 43 2.6.1 Những đặc tính của kênh truyền và các loại suy hao 43 Chương 3 50 THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG ANTEN 50 3.1 Phương pháp thiết kế anten 50 3.1.1 Cơ sở thiết kế anten 50 3.1.2 Tiêu chuẩn đánh giá anten: 51 3.1.3 Thiết kế anten 51 Chương 4 72 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 72 4.1 Hình ảnh thực tế của anten: 72 4.2 Kết quả mô phỏng hệ số phản xạ và đo đạc thực tế 72 Chương 5 76 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 76 Trang viii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
11. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz 5.1 Kết luận 76 5.2 Đề nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Trang ix HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
12. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AP Access Point AR Axial Ratio BW Bandwidth CW Clockwise CCW Counterclockwise DCS Digital Cellular System FNBW First Null Beamwidth. F-PIFA Fractal Planar Inverted-F Antenna. GSM Global System for Mobile Communications. GPS Global Positioning System. HPBW Half-Power Beamwidth. MSA Microstrip Antenna. PCS Personal Communications Service PDA Personal Digital Assistants 2G Second Generation 3G Third Generations UMTS Universal Mobile Telecommunication Systems RF Radio Frequency RFID Radio Frequency Identification VSWR Voltage Standing Wave Ratio WLAN Wireless Local Area Networks Wi-Fi Wireless Fidelity WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access. Trang x HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
13. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU  Phi  Theta E Biên độ phức của vector cường độ điện trường (V/m) H Biên độ phức của vector cường độ từ trường (A/m) ε Hằng số điện môi tuyệt đối của môi trường (F/m) μ Hệ số từ thẩm của môi trường (H/m) σ Điện dẫn xuất của môi trường (Si/m) A J e Biên độ phức của vecto mật độ dòng điện ( ) m2 C e Là mật độ khối của điện tích. ( ) m3 λ Bước sóng [m] f Tần số tín hiệu [Hz] v Vận tốc truyền sóng [m/s] c= 3.108 m/s Vận tốc ánh sáng Z0 Trở kháng đặc tính R0 Trở kháng đường dây truyền sóng ZL Trở kháng tải Γ Hệ số phản xạ Vr và Ir Điện thế và dòng điện sóng phản xạ Vi và Ii Điện thế và dòng điện sóng tới Pt Công suất đi đến tải Pr Công suất phản xạ Trang xi HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
14. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz Vmax, Imax Điện áp và dòng điện cực đại không đổi trên đường dây Vmin, Imin Điện áp và dòng điện cực đại không đổi trên đường VSWR Tỷ số sóng đứng điện áp (Voltage Standing Wave Ratio) UA, IA Điện áp và dòng điện đặt vào anten ZA Trở kháng vào của anten IAe Dòng điện hiệu dụng tại đầu vào anten D Độ định hướng (directivity) D0 Độ định hướng cực đại (maximum directivity) U Cường độ bức xạ (radiation intensity) [W/Sr] Umax Cường độ bức xạ cực đại [W/Sr] U0 Cường độ bức xạ của anten isotropic [W/Sr] Prad Công suất bức xạ [W] G Độ lợi e Hiệu suất Vector Poynting tức thời (W/m2) Cường độ điện trường tức thời (V/m) Cường độ từ trường tức thời (A/m) Tổng công suất tức thời (W) Vector đơn vị pháp tuyến với bề mặt 2 Wrad Là mật độ bức xạ (W/m ) EIRP Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (Equivalent Isotropically Radiated Power) PT Công suất đầu ra của máy phát đưa vào anten GT Hệ số tăng ích của hệ thống anten có hướng tính Trang xii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
15. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz ep Hiệu suất phân cực anten e Hiệu suất bức xạ của anten er Hiệu suất do phản xạ (do không phối hợp trở kháng giữa anten và đường dây truyền sóng) Zin Trở kháng vào của anten Z0 Trở kháng đặc tính của dây truyền sóng Exo và Eyo Biên độ cực đại của các thành phần trường theo trục x và y. BW Băng thông của anten (Bandwidth) fmax, fmin, f0 Tần số cao nhất, tần số thấp nhất và tần số trung tâm. Δf Độ rộng băng eff Suy hao hốc cộng hưởng tính toán bằng (effective loss tangent) QT Hệ số đặc tính tổng thể của anten Qd Hệ số đặc tính của chất điện môi r Tần số góc cộng hưởng WT Năng lượng tổng cộng khi anten cộng hưởng Pd Chất điện môi tổn hao tan Loss tangent của chất điện môi QC Hệ số đặc tính của chất dẫn PC Công suất tổn hao chất dẫn Độ dày lớp da của dây dẫn Qr Mô tả đặc tính của sự bức xạ S11 Hệ số phản xạ. AR Tỉ số trục. fr Tần số cộng hưởng. Trang xiii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
16. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz h Chiều cao của lớp nền. εr Hằng số điện môi. εreff Hằng số điện môi hiệu dụng của tấm patch. λ Bước sóng tại tần số cộng hưởng. λ0 Bước sóng trong không gian tự do. W Chiều rộng của tấm patch. Wg Chiều rộng của mặt phản xạ. L Chiều dài của tấm patch. Lg Chiều dài của mặt phản xạ. ΔL Chiều dài mở rộng của tấm patch. K0 Hằng số sóng trong không gian tự do G1 Điện dẫn của 1 khe. G12 Điện dẫn ghép tương hỗ giữa 2 khe. J0 Hàm Bessel loại 1, bậc 0. Rin Trở kháng ngõ vào tại cạnh (y=0) của tấm patch. D2 Độ định hướng của anten (mảng 2 khe). D0 Độ định hướng của một khe đơn. DAF Độ định hướng của hệ số mảng AF. D Độ định hướng của anten tính theo dB. P Khoảng cách giữa 2 khe chữ E. P1 Khoảng cách giữa 2 khe chữ E và 2 khe mở rộng cùng hướng. a Chiều rộng khe chữ nhật. F Khoảng cách từ port cấp nguồn đến cạnh y=0 của tấm patch. b Chiều dài khe chữ nhật. Trang xiv HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
17. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 1.1: Cấu tạo của MSA cơ bản hình chữ nhật. [5] 2 Hình 1.2: Anten patch hình tròn phân cực tròn với một khe được khắc hình chữ V, hai ngõ vào ứng dụng cho WLAN 2.4GHz. [2] 5 Hình 1.3: Anten patch hình tròn phân cực tròn cấp nguồn bằng đường truyền vi dải ứng dụng cho WLAN 2.4GHz. [3] 6 Hình 1.4: Hình dạng và kích thước anten vi dải ứng dụng cho GNSS. [4] 6 Hình 1.5: Patch anten chữ E thiết kế trên: (a) tấm patch hình chữ nhật, (a) tấm patch hình tròn, (a) tấm patch hình tam giác. [8] 7 Hình 1.6: Anten vi dải hình vuông chèn bốn khe để tạo phân cực tròn [8] 8 Hình 1.7:Patch anten hình vuông phân cực tròn ứng dụng cho WLAN 2.4GHz. [15] 8 Hình 2.1: Mạch tương đương cho hệ thống anten. [5] 11 Hình 2.2: Mô hình công suất 3 chiều và 2 chiều (trong quy mô tuyến tính) của U(θ)= cos2(θ)cos2(3θ). [5] 14 Hình 2.3: Các vùng trường của một anten. [5] 18 Hình 2.4: Hệ thống tọa độ để phân tính đặc tính bức xạ của anten. [5] 19 Hình 2.5: Đồ thị phương hướng trong toạ độ cực. [5] 20 Hình 2.6: Đồ thị phương hướng trong không gian 3 chiều. [5] 21 Hình 2.7: Đồ thị phương hướng trong toạ độ góc. [5] 21 Hình 2.8: Các đầu cuối và các tổn hao tham chiếu của một anten. [5] 28 Hình 2.9 Trường bức xạ E và H của anten vi dải. [5] 28 Hình 2.10: Dạng sóng quay. [5] 30 Trang xv HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
18. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz Hình 2.11: Phân cực dạng elip. [5] 30 Hình 2.12: Các loại phân cực. [16] 31 Hình 2.13: Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải. [5] 34 Hình 2.14: Cấp nguồn bằng probe đồng trục. [5] 35 Hình 2.15: Cấp nguồn bằng phương pháp ghép khe. [5] 35 Hình 2.16: Cấp nguồn bằng phương pháp ghép gần. [5] 36 Hình 2.17: Đường vi dải, trường điện và hằng số điện môi hiệu dụng. [5] 38 Hình 2.18: Chiều dài vật lý và chiều dài hiệu dụng của tấm patch. [5] 39 Hình 2.19: Phân bố điện tích và dòng điện. [5] 40 Hình 2.20: Kênh đa đường. 44 Hình 2.21: Ảnh hưởng Doppler. 45 Hình 2.22: Sự phân cực của tín hiệu điện từ. [18] 48 Hình 3.1: Anten phân cực tròn [15] 50 Hình 3.2: Cấu trúc mặt bên của anten. 51 Hình 3.3: Cấu trúc mặt trên của anten. 52 Hình 3.4: Anten hình vuông tham khảo được thiết kế trong Ansoft HFSS. 54 Hình 3.5: Đồ thị 3D thể hiện độ định hướng của anten tham khảo. 55 Hình 3.6: Đồ thị 3D thể hiện độ lợi của anten tham khảo. 55 Hình 3.7: Đồ thị bức xạ của anten tham khảo. 56 Hình 3.8: Hệ số phản xạ S11 của anten tham khảo. 56 Hình 3.9: Tỷ số sóng đứng ở ngõ vào của anten tham khảo 57 Hình 3.10: Tỷ số phân cực của anten tham khảo 57 Hình 3.11: Phân bố dòng điện của anten tham khảo. 58 Trang xvi HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
19. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz Hình 3.12: Cấu trúc mặt trên của anten cải tiến 59 Hình 3.13: Lưu đồ các bước thiết kế và điều chỉnh anten hình vuông phân cực tròn cải tiến 60 Hình 3.14: Anten hình vuông cải tiến được thiết kế trong Ansoft HFSS 61 Hình 3.15: Đồ thị 3D thể hiện độ định hướng của anten cải tiến. 62 Hình 3.16: Đồ thị 3D thể hiện độ lợi của anten cải tiến. 62 Hình 3.17: Đồ thị bức xạ của anten cải tiến. 63 Hình 3.18: Hệ số phản xạ S11 cải tiến 63 Hình 3.19: Tỷ số sóng đứng của anten cải tiến. 64 Hình 3.20: Tỷ số phân cực của anten cải tiến 64 Hình 3.21: Phân cực tròn bên trái/phân cực tròn bên phải (LHCP/RHCP) 65 Hình 3.22: Phân bố dòng điện của anten cải tiến. 66 Hình 4.1: Máy đo Anritsu SiteMaster S331L . 72 Hình 4.2: Mặt trên của anten thực tế 73 Hình 4.3: Mặt trước của anten thực tế 74 Hình 4.4: Đo đạt hệ số phản xạ S11 74 Hình 4.5: So sánh kết quả đo anten chưa cải thiện băng thông và đã cải thiện băng thông dải tần 2000 MHz – 3 GHz 74 Trang xvii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
20. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG Trang Bảng 3.1 Các thông số của anten hình vuông phân cực tròn cải tiến (mm) 61 Bảng 3.2: So sánh kết quả mô phỏng anten phân cực tròn truyền thống và anten phân cực tròn cải tiến 67 Bảng 3.3: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi kích thước (L) tấm Patch. 67 Bảng 3.4: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi chiều rộng (Wg) mặt phản xạ. 68 Bảng 3.5: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi chiều dài (Lg) mặt phản xạ 69 Bảng 3.6: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi chiều cao S mặt phản xạ. 69 Bảng 3.7: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi khoảng cách h2 giữa tấm patch và mặt phản xạ. 69 Bảng 3.8: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi độ dài gốc cắt (∆L) 70 Bảng 3.9: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi độ rộng khen (a). 70 Bảng 3.10: Thống kê kết quả mô phỏng anten khi thay đổi độ dài khe (b). 71 Trang xviii HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
21. Thiết kế patch anten hình vuông phân cực tròn cho ứng dụng WLAN 2.4 GHz Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu Anten là các hệ thống cho phép truyền và nhận năng lượng điện từ, là một bộ chuyển đổi dòng điện di chuyển ở tần số cao thành sóng điện từ và ngược lại chuyển sóng điện từ thành dòng điện xoay chiều. Hay nói cách khác, anten được dùng để bức xạ năng lượng ra không gian, hoặc nhận năng lượng từ không gian. Năm 1886, Hemrich Rudoff Hertz bằng lý luận và thực nghiệm đã chứng tỏ rằng nếu dùng một mạch dao động hở với lưỡng cực Hertz thì ở vùng xa lưỡng cực sẽ hình thành trường phát xạ. Năm 1897 Popob đã phát triển thành công việc truyền tín hiệu điện báo không dây ở khoảng cách 3 dặm. Năm 1901, Guglielmo Marconi đã có thể truyền tín hiệu trên khoảng cách lớn hơn, hoạt động ở tần số khoảng 60 Khz. Năm 1930, người ta đã tạo được nguồn phát klystron và magnetron có khả năng phát ra tín hiệu với tần số lên đến GHz Tiếp theo đó, nhiều tiến bộ vượt bậc trong kỹ thuật anten đã được hình thành trong khoảng thập niên 1970 cho đến đầu thập niên 1990. Sự phát triển rất nhanh của hệ thống truyền thông di động đã thúc đẩy việc nghiên cứu các anten mới cho các ứng dụng di động cơ bản như: điện thoại di động, máy tính notebook, các thiết bị hộ trợ cá nhân kỹ thuật số, Hiện nay nhiều hệ thống truyền thông di động sử dụng nhiều băng tần như băng tần GSM 900/1800/1900, UMTS 3G có băng thông mở rộng (1900-2200MHz và 2500- 2700MHz, mạng WLAN có băng thông (2400-2500MHz và 5100-5800MHz). Anten đơn năng chỉ có thể hoạt động ở một tần số nào đó theo nhu cầu sử dụng, nhưng một anten đa năng thì có thể hoạt động ở nhiều băng tần khác nhau. Trong những năm gần đây, các hệ thống thông tin truyền số liệu vô tuyến kết hợp với các phương pháp xử lý số tín hiệu đã cho phép truyền thông tin đi xa hơn, trên nền nhiễu mạnh hơn, công suất phát thấp hơn và băng tần rộng hơn. Một trong các yếu tố góp phần cải thiện chất lượng thông tin này là các hệ thống các anten Trang 1 HVTH: Huỳnh Việt Hùng GVHD: Ts. Lương Vinh Quốc Danh
22. S K L 0 0 2 1 5 4