ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI BĂNG TẦN KÉP
TÓM TẮT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài
THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI BĂNG TẦN KÉP
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
1 Giới thiệu đồ án
Trong những năm gần đây, thông tin và truyền số liệu đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Việc các khối mạch số liên kết hữu tuyến đã dần được thay thế thành các hệ thống thông tin truyền số liệu vô tuyến kết hợp với các phương pháp xử lý số tín hiệu cho phép truyền thông tin đi xa hơn, trên nền nhiễu lớn hơn, công suất phát thấp hơn và dải tần thông tin rộng hơn. Do đó, quy mô hệ thống thông tin anten phải được chọn sao cho phù hợp. Điểm mạnh của anten vi dải so với các loại anten thông thường khác là kích thước nhỏ gọn, linh hoạt về tần số cộng hưởng, cấu trúc ổn định và đặc biệt là phù hợp với công nghệ vi dải hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo mạch in và các IC chuyên dụng. Không những thế, anten vi dải còn rất phù hợp với cấu trúc mảng anten (array antenna) cho phép tăng độ lợi, độ định hướng và hơn thế nữa có thể kết hợp với các giải thuật xử lý số tín hiệu để tạo thành các anten thông minh trong nhiều ứng dụng kĩ thuật cao. Đặc biệt WLAN hay WiFi là một công nghệ không dây đã được giới thiệu và phổ biến từ cuối những năm 1990, nó đã thực sự bùng nổ trong những năm gần đây. Công nghệ WLAN phát triển theo các tiêu chuẩn : Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên trên thị trường. Chuẩn 802.11b, 802.11g phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, nó có thể xử lý đến 11Mb/s. Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5GHz và có thể đạt đến 54 Mb/s. Đồ án tập trung nghiên cứu về lý thuyết anten vi dải đồng thời sẽ tính toán thiết kế anten vi dải cho hệ thống WLAN sử dụng chuẩn 802.11a. Hiểu được tầm quan trọng của vấn đề này, em đã chọn việc “ Thiết kế anten vi dải băng tần kép 1.6GHz và 2.4GHz cho GPS và WIRELESS” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp này. Kết quả mô phỏng cho anten được thiết kế trong đồ án này tương đối phù hợp. Dựa vào phân tích kết quả đồ án đã đưa ra được nguyên nhân gây ra sai lệch. Đồng thời đề ra phương hướng giải quyết và phương hương nghiên cứu tiếp theo nhằm cải thiện các đặc tính anten.
2 Phần lý thuyết
2.1 Tổng quan lý thuyết anten
Anten là thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ hoặc thu nhận sóng điện từ từ không gian tự do. Dựa vào các thông số kĩ thuật đặc trưng cho tính chất biến đổi của anten như giản đồ bức xạ, mật độ công suất bức xạ, cường độ bức xạ, hệ số định hướng, hệ số tăng ích, băng thông, trở kháng vào…, ta có thể tính toán, thiết kế một anten theo đúng yêu cầu sử dụng.
2.2 Anten vi dải
Anten vi dải là một trong sự phát triển công nghệ chế tạo linh kiện, các thiết bị di động, có kích thuớc rất nhỏ có cấu tạo gồm một lớp kim loại là mặt bức xạ, một lớp kim loại khác gọi là mặt dất (màn chắn kim loại ), một lớp diện môi giữa hai lớp kim loại trên và bộ phận tiếp diện. Anten vi dải có nhiều hình dạng nhý hình tròn, hình tam giác, hình vuông, hình chữ nhật... trong ðó, loại phổ biến nhất có kết cấu hình chữ nhật vì có hýớng tính, ðộ lợi cao ðồng thời dễ kết hợp với các mạch diện tử trên cùng một mạch in.
3 Tính toán, thiết kế, mô phỏng và kết quả
3.1Tính toán và thiết kế
Yêu cầu: GPS hoạt động tại tần số 1.6GHz và WIRELESS hoạt động tại tần số 2.4GHz. Chất nền (RT/duroid 5870) với hệ số điện môi là 2.33 (), h là độ cao của chất nền với 3.2 mm (h=3.2 mm).
Hình 3.1 Cửa sổ chương trình mô phỏng
Các thông số sau khi thiết kế như sau:Patch: Chiều cao miếng patch: =0.5 mm, chiều rộng: W = 61.2cm, chiều dài: L = 36.8 cm. Lớp nền: Chiều cao lớp nền: 3.2 mm, chiều rộng lớp nền: 194.21 mm, chiều dài lớp nền 210 mm. Lớp đất: Chiều cao lớp đất: 3.2 mm, chiều rộng lớp đất : 194.21 mm, chiều dài lớp đất : 210 mm. Hộp không khí: Chiều cao hộp không khí :250 mm, chiều rộng hộp không khí: 300 mm, chiều dài hộp không khí: 300 mm. Các thông số đường microstrip line với :
|
Zo (ohm) |
w0(mm) |
|
100 |
2.60 |
|
50 |
9.2 |
|
93.48 |
0.12 |
|
239.15 |
0.0796 |
3.2 Mô phỏng và kết quả
3.2.1 Suy hao phản hồi (), giản đồ phân cực bức xạ 3D
Như đã biết ở trên, đồ thị hệ số suy hao phản hồi (Return Loss) theo tần số được mô phỏng thể hiện trong hình 3.2.
Hình 3.2 Đồ thị hệ số suy hao phản hồi
Hình 3.3 VSWR
Hình 3.4 Giản đồ bức xạ tọa độ cực của anten tại tần số 1.6 GHz
Hình 3.5 Giản đồ bức xạ tọa độ cực của anten tại tần số 2.4GHz
Kết quả thu được: Độ rộng băng thông thu đuợc (như hình 3.2) dưới -10dB của GPS là 15MHz ( 1.589GHz – 1.604GHz) và của WIRELESS là 13MHz (2.395GHz – 2.408GHz). Tỉ số sóng đứng (VSWR) dưới 2 thỏa mãn yêu cầu. Hình 3.4, hình 3.5 lần lượt biểu diễn giản đồ phân cực bức xạ 3D tại các tần số 1.6MHz và 2.4GHz.
4. Kết luận và hướng phát triển đề tài
Kết luận: Tìm hiểu sâu về lý thuyết anten vi dải và áp dụng lý thuyết về thiết kế để thiết kế anten băng tần kép. Dùng phần mềm ANSOFT HFSS để mô phỏng cho MSA từ thiết kế và đưa ra kết quả mô phỏng. : độ rộng băng thông thu đuợc (như hình 3.27) dưới -10dB của GPS là 15MHz ( 1.589GHz – 1.604GHz) và của WIRELESS là 13MHz (2.395GHz – 2.408GHz). Tỉ số sóng đứng (VSWR) dưới 2 thỏa mãn yêu cầu. Tuy nhiên băng thông còn rất hạn chế, chưa đạt yêu cầu tốt cho GPS và WIRELESS vì thế cần phải cải thiện và phát triển thêm đề tài để nâng cao băng tần của anten sẽ được trình bày ở phần hướng phát triển đề tài.
Hướng phát triển đề tài : Như vậy hướng phát triển đề tài tập trung vào các vấn đề thiết yếu sau đây: Tiếp tục đưa ra các dạng anten vi dải mới với nhiều tính năng vượt trội hơn về băng thông, độ lợi hiệu suất… phù hơp cho các hệ thống thông tin ngày nay. Mở rộng băng thông ta dùng 3 phương pháp sau: Phương pháp 1 : Ta thường tăng chiều cao h của tấm điện môi, hoặc là giảm hệ số điện môi. Tuy nhiên nếu giảm hệ số điện môi thấp 1 hoặc tăng h quá cao thì lại ảnh hưởng tới sự phân cực sóng, trường bức xạ sẽ phức tạp có nhiều mode sóng và công thức tính W,L trở nên phức tạp và rất khó xác định. Ngoài ra phương pháp này còn có một nhược điểm là khi tăng chiều cao lớp điện môi h sẽ dẫn tới sự thay đổi kích thước lớn dần của anten, dẫn tới khó thực hiện trên mạch in và cũng sẽ ảnh hưởng nhiều tới quy tắc thiết kế mảng bới lúc đó mảng sẽ rất lớn.Phương pháp 2 : Bao gồm việc thêm các yếu tố nhiễu loạn, xáo trộn trong dòng chảy bề mặt trong tấm patch bức xạ của anten.Phương pháp 3 : Sử dụng thêm sự nhiễu loạn, xáo trộn trên feedline của anten hoặc của Ground Plane.
........
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.. i
MỤC LỤC ii
CÁC TỪ VIẾT TẮT.. v
LỜI MỞ ĐẦU vi
CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT ANTEN.. 1
1.1 Giới thiệu chương. 1
1.2 Lý thuyết về anten. 1
1.2.1 Giới thiệu về anten. 1
1.3 Các thông số cơ bản của anten. 3
1.3.1 Sự bức xạ sóng điện từ bởi một anten. 3
1.3.2 Giản đồ bức xạ. 4
1.3.3 Mật độ công suất bức xạ. 8
1.3.4 Cường độ bức xạ. 9
1.3.5 Hệ số định hướng. 9
1.3.6 Băng thông. 10
1.3.7 Hệ số tăng ích. 10
1.3.8 Phân cực sóng. 11
1.3.9 Trở kháng vào. 12
1.4 Kết luận chương. 13
CHƯƠNG 2 ANTEN VI DẢI14
2.1 Giới thiệu chương. 14
2.2 Giới thiệu chung về anten vi dải14
2.2.1 Các hình dạng cơ bản của anten vi dải15
2.2.2 Đặc tính của Microstrip Antennas (MSA). 17
2.2.3 Các kỹ thuật cấp nguồn cho anten vi dải18
2.2.3.1Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải18
2.2.3.2 Cấp nguồn bằng probe đồng trục. 19
2.2.3.3 Cấp nguồn dùng phương pháp ghép khe. 19
2.2.3.4 Cấp nguồn dùng phương pháp ghép gần. 20
2.2.4 Băng thông tần. 20
2.2.5 Phối hợp trở kháng. 21
2.3 Các mô hình phân tích anten vi dải23
2.3.1 Mô hình đường truyền (Transmission line). 24
2.3.1.1 Hiệu ứng viền (Fringing Effects). 24
2.3.1.2 Chiều dài hiệu dụng, tần số cộng hưởng và chiều rộng hiệu dụng. 26
2.3.2 Bài toán thiết kế. 27
2.3.2.1 Điện dẫn. 28
2.3.2.2Trở kháng vào tại tần số cộng hưởng. 30
2.4 Kết luận chương. 33
CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ANSOFT HFSS, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG ANTEN VI DẢI BĂNG TẦN KÉP. 34
3.1 Giới thiệu chương. 34
3.2 Giới thiệu Ansoft HFSS. 34
3.3 Tóm tắt quá trình mô phỏng bằng phần mềm HFSS. 35
3.3.1Tìm hiểu một vài cửa sổ của Ansoft HFSS. 36
3.4 Thiết kế, mô phỏng và khảo sát anten vi dải GPS. 40
3.4.1 Thiết kế 40
3.4.2 Mô phỏng. 43
3.4.3 Kết quả 43
3.5 Thiết kế, mô phỏng và khảo sát anten vi dải WIRELESS. 44
3.5.1 Thiết kế 44
3.5.2 Mô phỏng. 47
3.5.3 Kết quả 48
3.6 Thiết kế, mô phỏng và khảo sát anten vi dải cho cả GPS và WIRELESS. 48
3.6.1 Thiết kế 48
3.6.2 Mô phỏng. 54
3.7 Kết luận chương. 56
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI57
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 59
CÁC TỪ VIẾT TẮT
BW Bandwidth Băng thông
CW Clockwise
FEM Finite element method Phương pháp phần tử hữu hạn
GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn cầu
GPS Global Positioning SystemHệ thống định vị toàn cầu
HFSS Hight Frequency Structure Simulator
MIC Microwave integrated circuit Mạch tích hợp
MSA Microstrip Antennas Anten vi dải
MTA Microstrip Anten traveling-wave vi dải
Traveling-Wave Antennas
RF Radio over Fiber
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, thông tin và truyền số liệu đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Việc các khối mạch số liên kết hữu tuyến đã dần được thay thế thành các hệ thống thông tin truyền số liệu vô tuyến kết hợp với các phương pháp xử lý số tín hiệu cho phép truyền thông tin đi xa hơn, trên nền nhiễu lớn hơn, công suất phát thấp hơn và dải tần thông tin rộng hơn. Do đó, quy mô hệ thống thông tin anten phải được chọn sao cho phù hợp.
Điểm mạnh của anten vi dải so với các loại anten thông thường khác là kích thước nhỏ gọn, linh hoạt về tần số cộng hưởng, cấu trúc ổn định và đặc biệt là phù hợp với công nghệ vi dải hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo mạch in và các IC chuyên dụng. Không những thế, anten vi dải còn rất phù hợp với cấu trúc mảng anten (array antenna) cho phép tăng độ lợi, độ định hướng và hơn thế nữa có thể kết hợp với các giải thuật xử lý số tín hiệu để tạo thành các anten thông minh trong nhiều ứng dụng kĩ thuật cao.
Đặc biệt WLAN hay WiFi là một công nghệ không dây đã được giới thiệu và phổ biến từ cuối những năm 1990, nó đã thực sự bùng nổ trong những năm gần đây. Công nghệ WLAN phát triển theo các tiêu chuẩn : Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên trên thị trường. Chuẩn 802.11b, 802.11g phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, nó có thể xử lý đến 11Mb/s. Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5GHz và có thể đạt đến 54 Mb/s. Đồ án tập trung nghiên cứu về lý thuyết anten vi dải đồng thời sẽ tính toán thiết kế anten vi dải cho hệ thống WLAN sử dụng chuẩn 802.11a.
Trong đồ án này sử dụng phần mềm thông dụng để tính toán và mô phỏng anten vi dải là HFSS, nhờ vào ưu điểm giao diện 3D để có thể xem được một cách tổng quát về độ định hướng cũng như búp sóng.
Hiểu được tầm quan trọng của vấn đề này, em đã chọn việc “ Thiết kế anten vi dải băng tần kép 1.6GHz và 2.4GHz cho GPS và WIRELESS” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp này. Đề tài gồm các chương sau :
- CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT ANTEN
- CHƯƠNG 2 : ANTEN VI DẢI
- CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ANSOFT HFSS,THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG ANTEN VI DẢI BĂNG TẦN KÉP
Kết quả mô phỏng cho anten được thiết kế trong đồ án này tương đối phù hợp. Dựa vào phân tích kết quả đồ án đã đưa ra được nguyên nhân gây ra sai lệch. Đồng thời đề ra phương hướng giải quyết và phương hương nghiên cứu tiếp theo nhằm cải thiện các đặc tính anten.
CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT ANTEN
1.1 Giới thiệu chương
Anten là thiết bị quang trọng trong các thiết bị vô tuyến, dùng để thu và bức xạ năng lượng dưới dạng trường điện từ trong không gian.Việc tìm hiểu lý thuyết anten tạo cơ sở để thiết kế và phân tích hoạt động của anten.
Ở chương này, em xin trình bày cấu trúc chung của anten, nguyên lý bức xạ và các thông số cơ bản của anten.
1.2 Lý thuyết về anten
1.2.1 Giới thiệu về anten
Anten là cấu trúc chuyển tiếp giữa không gian tự do và thiết bị dẫn sóng. Hay nói cách khác anten là thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ (anten phát) hoặc thu nhận sóng từ (anten thu) từ không gian bên ngoài. Giữa máy phát và anten phát cũng như giữa máy thu và anten thu không nối trực tiếp với nhau mà được ghép với nhau qua đường truyền năng lượng điện từ, gọi là fide.
Hình 1.1 Anten như một thiết bị truyền sóng
Trong hệ thống này, máy phát sẽ tạo ra dao động điện cao tần. Dao động điện này sẽ được truyền đi theo fide tới anten phát dưới dạng sóng điện từ ràng buộc. Anten phát biến đổi sóng điện từ ràng buộc này thành sóng điện từ tự do truyền ra ngoài không gian. Trong các máy thu, anten có nhiệm vụ tiếp nhận sóng điện từ tự do trong không gian bên ngoài. Anten thu chỉ tiếp nhận được một phần năng lượng điện từ do an ten phát truyền đi, phần năng lượng còn lại sẽ bức xạ vào không gian. Anten thu biến sóng điện từ tự do thành sóng điện từ ràng buộc rồi truyền qua các fide đến máy thu. Hầu hết trong các thiết bị di động chỉ có một anten đảm nhận hai chức năng nhận và thu. Yêu cầu đặt ra cho thiết bị anten và fide là phải thực hiện việc biến đổi và truyền dẫn năng lượng với hiệu suất cao nhất mà không gây ra méo dạng tín hiệu.
Hình 1.2thể hiện phương trình tương đương Thevenin của hệ thống anten trong hình 1.1 làm việc ở chế độphát. Nguồn được thể hiện bởi bộ tạo dao động lýtưởng Vg, anten được thể hiện bởi tải ZA, với [ZA= (RL + Rr)+j.XA], đường truyền dẫn được thể hiện bởi đường dây với trở kháng đặc trưng . Trở kháng tải RL thể hiệnsự mất mát do điện môi và vật dẫn gắn với cấu trúc anten. Trở kháng Rr được gọi là trở kháng bức xạ, nó thể hiện sự bức xạ sóng điện từ bởi anten. Điện kháng XA thể hiện phần ảo của trở kháng kết hợp với sự bức xạ bởi anten.Trong điều kiện lý tưởng, năng lượng tạo ra bởi nguồn từ máy phát sẽ được truyền hoàn toàn tới trở kháng bức xạ Rr.Tuy nhiên trong hệ thống thực tế, luôn luôn có các tổn hao do điện môi và tổn hao do vật dẫn, mất mát do phản xạ (do phối hợp trở kháng không hoàn hảo) ở điểm tiếp điện giữa đường truyền và anten.
Hình 1.2 Mô hình tương đương Thevenin cho hệ thống anten.
Sóng tới bị phản xạ tại điểm tiếp điện giữa đường truyền dẫn và đầu vào anten. Sóng phản xạ cùng với sóng truyền đi từ nguồn thẳng tới anten giao thoa nhau tạo thành sóng đứng (standing wave) trên đường truyền dẫn, khi đó trên đường truyền xuất hiện các nút và bụng sóng đứng. Nếu thiết kế hệ thống anten không chính xác, đường truyền giống như một thành phần lưu giữ năng lượng hơn là một thiết bị dẫn sóng và truyền năng lượng. Đường truyền dẫn có thể bị phá hủy nếu cường độ trường cực đại của sóng đứng đủ lớn. Tổng mất mát đường truyền phụ thuộc vào đường truyền, cấu trúc anten và sóng đứng.Tổn hao do đường truyền có thể được tối thiểu hóa bằng cách chọn các đường truyền tổn hao thấp, tổn hao do anten có thể được giảm đi bằng cách giảm trở kháng tải RL. Sóng đứng có thể được giảm đi và khả năng lưu trữ năng lượng của đường truyền được tối thiểu bằng cách phối hợp trở kháng của anten với trở kháng đặc trưng của đường truyền. Tức là phối hợp trở kháng giữa anten với đường truyền.
Mô hìnhtương đương Thevenin của hệ thống anten ở chế độ thutương tự như anten phát, nguồn được thay bằng bộ thu. Tất cả các phần khác của mô hình tương đương là tương tự. Trở kháng phát xạ Rr được sử dụng để thể hiện trong chế độ thu nhận năng lượng điện từ từ không gian tự do truyền tới anten.
Ngoài việc bức xạ hay thu nhận năng lượng, anten còn có nhiệm vụ định hướng năng lượng bức xạ mạnh theo một vài hướng và triệt tiêu năng lượng ở các hướng khác. Do đó, anten cũng cần phải có vai trò như một thiết bị bức xạ hướng tính. Thực tế, anten có nhiều hình dạng khác nhau tùy mục đích cụ thể.
1.3Các thông số cơ bản của anten
Phần này trình bày một số khái niệm cơ bản của anten như: sự bức xạ sóng, trường bức xạ và giản đồ trường bức xạ, độ định hướng,phân cực sóng, trở kháng vào, tần số cộng hưởng, băng thông ¼.
1.3.1Sự bức xạ sóng điện từ bởi một anten
Khi năng lượng được truyền từ nguồn tới anten tạo 2 trường: một là trường cảm ứng (trường gần), trường này ràng buộc với anten, trường thứ hai là trường bức xạ (trường xa). Tại khu vực gần anten (trong trường gần), cường độ các trường lớn và tỉ lệ tuyến tính với lượng năng lượng truyền đến anten. Tại khu xa, chỉ có trường bức xạ là được duy trì do trường gần suy hao. Trường khu xa gồm 2 thành phần là điện trường và từ trường vuông góc với nhau như hình 1.3.
Hình 1.3. Các trường bức xạ tại khu xa.
Điện trường và từ trường bức xạ từ anten hình thành nên trường điện từ.Sóng vô tuyến là một trường điện từ di chuyển. Sóng trên đường truyền đi, năng lượng sóng mang theo trải ra trên một diện tích ngày càng lớn hơn trong không gian. Do đómật độ năng lượng giảm đi khi ở xa anten.
1.3.2 Giản đồ bức xạ
Anten bức xạ ra các tín hiệu vô tuyến tạo thành một trường điện từ . Mỗi anten có một giản đồ xác định. Đặc tính định hướng của anten được thể hiện bởi giản đồ bức xạ này.
Giản đồ bức xạ của anten là một hàm toán học hay sự thể hiện đồ họa của các đặc tính bức xạ của anten. Trong các giản đồ bức xạ,hầu hết được xét ở trường xacủa anten. Đặc tính bức xạ là sự phân bố năng lượng bức xạ trong không gian 2 chiều hay 3 chiều, sự phân bố đó là hàm của vị trí quan sát dọc theo một đường hay một bề mặt có bán kính không đổi. Hệ tọa độ cầu thường được sử dụng để thể hiện trường bức xạcủa anten như hình 1.4.
Hình 1.4 Hệ tọa độ phân tích của anten
Giản đồ đẳng hướng và hướng tính
Trong thực tế không có anten đẳng hướng. Anten đẳng hướng chỉ là một anten giả định, bức xạ đều ra tất cả các hướng trong không gian. Anten đẳng hướng là lý tưởng và rất khó để chế tạo, nhưng nó thường được sử dụng như một tham chiếu để thể hiện đặc tính định hướng của anten thực. Anten hướng tính là anten có đặc tính bức xạ hay thu sóng điện từ mạnh theo một vài hướng hơn các hướng còn lại.
Hình 1.5 Giản đồ bức xạ vô hướng của một anten
Mặt phẳng E là mặt phẳng chứa vector điện trường và hướng bức xạ cực đại, mặt phẳng H là mặt phẳng chứa vector từ trường và hướng bức xạ cực đại. Trong thực tếngười ta thường chọn hướng của anten thế nào đó để ít nhất một trong các mặt phẳng E hay mặt phẳng H trùng với một trong các mặt phẳng tọa độ( mặt phẳng x, mặt phẳng y hoặc mặt phẳng z).
Hình 1.6 Giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E và mặt phẳng H
Các búp sóng của giản đồ bức xạ hướng tính
Hình 1.7 Các búp sóng của anten bức xạ hướng tính
Búp chính là búp chứa hướng bức xạ cực đại. Trong hình 1.7, búp chính đang chỉ theo hướng. Có thể cónhiều hơn một búp chính. Búp phụ là bất kỳ búp nào, ngoại trừ búpchính. Búp bên thường là búp liền sát với búp chính và theo hướng của búp chính.Búp sau là búp bức xạ mà trục của nó tạo một góc xấp xỉ 180 độ so với búp chính. Thường thì búp phụ định xứ ở bán cầu theo hướng ngược với búp chính. Búp phụ bức xạ theo các hướng không mong muốn. Búp bên thường là búp lớn nhất trong các búp phụ. Cấp của búp phụ được thể hiện bởi tỷ số của mật độ công suất theo hướng của búp đó với mật độ công suất của búp chính.
Hình1.8 Đồ thị của giản đồ công suất các búp
1.3.3 Mật độ công suất bức xạ
Mật độ công suất bức xạ[4]. Sóng điện từ dùng để truyền thông tin qua môi trường vô tuyến hay cấu trúc dẫn sóng, từ điểm này tới điểm khác. Vector Poynting tức thời dùng để mô tả năng lượng kết hợp với sóng điện từ:
(1.1)
Trong đó: Wvector Poynting tức thời ()
E Cường độ điện trường tức thời (V/m)
H Cường độ từ trường tức thời (A/m)
Tổng công suất đi qua một mặt kín được tính bằng tích phân thành phần pháp tuyến với mặt kín của vector Poynting trên toàn mặt kín đó.
( 1.2)
Trong đó: P:tổng công suất tức thời (W)
: vector đơn vị pháp tuyến với bề mặt
da : vi phân diện tích của bề mặt ()
Khi trường biến đổi theo thời gian, ta thường tính mật độ năng lượng trung bình bằng cách tính tích phân vector Poynting tức thời trong 1 chu kỳ và chia cho chu kỳ. Mật độ năng lượng trung bình bằng cách tích phân vector Poynting tức thời trong 1 chu kỳ. Khi trường biến đổi tuần hoàn theo thời gian có dạng, ta định nghĩa các trường phức E và H
(1.3)
(1.4)
Ta có . Khi đó (1.1) có thể được viết lại là:
(1.5)
Thành phần đầu tiên của 1.5 không biến đổi theo thời gian, thành phần thứ hai biến đổi theo thời gian có tần số bằng 2 lần tần số w cho trước. Vector Poynting trung
bình theo thời gian có thể được viết lại là:
(1.6)
Thành phần ½ xuất hiện trong 1.5 và 1.6 bởi vì các trường E và H tính theo biên độ. Dựa trên định nghĩa 1.6, công suất trung bình bức xạ bởi anten (công suất bức xạ) có thể được định nghĩa là:
(1.7)
1.3.4 Cường độ bức xạ
Cường độ bức xạ [4] theo một hướng cho trước được định nghĩa là năng lượng được bức xạ từ anten trên một đơn vị góc đặc.Cường độ bức xạ là tham số trường xa, và được tính bằng cách nhân mật độ công suất bức xạ với bình phương khoảng cách :
(1.8)
Trong đó: U cường độ bức xạ (W/đơn vị góc đặc).
mật độ công suất bức xạ (W/).
Tổng công suất bức xạ nhận được bằng cách tích phân cường độ bức xạ :
(1.9)
Trong đó, là một vi phân góc đặc.
1.3.5 Hệ số định hướng
Hệ số định hướng [4]là tỉ lệ giữa cường độ bức xạ của anten theo một hướng cho trước so với cường bức xạ trung bình trên tất cả các hướng. Cường độ bức xạ trung bình bằng tổng công suất bức xạ bởi anten chia cho 4Nếu hướng không được xác định thì hướng của cường độ bức xạ cực đại được chọn.
Đơn giản hơn,hệ số định hướng của anten được xác định bằng tỉ số giữa cường độ bức xạ của anten theo hướng cho trước Uvà cường độ bức xạ của một nguồn đẳng hướng :
(1.10)
(1.11)
Hướng bức xạ cực đại được biểu diễn như sau :
(1.12)
Trong đó : D là hệ số định hướng (không có thứ nguyên).
U là cường độ bức xạ (W/đơn vị góc đặc).
Prad là tổng công suất bức xạ (W)
là hướng tính cực đại
Umax là cường độ bức xạ cực đại.
U0 là cường độ bức xạ của nguồn đẳng hướng .
1.3.6 Băng thông
Băng thông (BW)[4]là khoảng tần số mà trong đó hiệu suất của anten thỏa mãn một tiêu chuẩn nhất định.Băng thông có thể được xem xét là khoảng tần số,về hai bên của tần số trung tâm,ở đó các đặc tính của anten ( chẳng hạn như trở kháng vào, giản đồ, độ rộng chùm, phân cực, cấp thùy bên, hệ số tăng ích, hướng chùm, hiệu suất bức xạ) đạt giá trị có thể chấp nhận được.
Với các anten dải hẹp,băng thông được thể hiện bằng tỉ lệ phần trăm của sự sai khác giữa hai tần số (tần số trên và tần số dưới ) so với tần số trung tâm.
(1.13)
Với anten dải rộng, băng thông thường được biểu diễn là tỉ số của tần số trên và tần số dưới khi anten hoạt động với các đặc tính có thể chấp nhận được.
Bởi vì các đặc tính của anten như trở kháng vào,giản đồ,hệ số tăng ích,phân cực…của anten không biến đổi giống nhau theo tần số nên có nhiều định nghĩa băng thông khác nhau.Tùy các ứng dụng cụ thể,yêu cầu về các đặc tính của anten được chọn như thế nào cho phù hợp.
1.3.7 Hệ số tăng ích
Một đơn vị khác dùng để mô tả đặc tính hướng tính của anten là hệ số tăng ích (G)[4].Hệ số tăng ích có quan hệ với hệ số định hướng và là đơn vị để tính toán hiệu suất của anten cũng như đặc tính hướng tính của nó.Trong khi đó hệ số định hướng chỉ xác định được đặc tính hướng tính của anten.
Hệ số tăng ích của anten được xác định bằng cách so sánh mật độ bức xạ của anten thực ở hướng khảo sát và mật độ công suất bức xạ của anten chuẩn ở cùng hướng và khoảng cách như nhau, với giả thiết công suất đặt vào hai anten bằng nhau, còn anten chuẩn là anten có hiệu suất bằng 1.
Do đó hệ số tăng ích bao gồm ảnh hưởng của sự tiêu tán công suất trong một anten và tác dụng của tổn hao công suất trong việc gây ra phân cực chéo (đối với trường hợp máy thu nhạy cảm với sự phân cực).Trong thực tế, tham số này đã đưa ra tham số hiệu suất của anten ,, cho biết hiệu suất của quá trình biến đổi công suất đầu vào thành công suất bức xạ như thế nào.
(1.14)
1.3.8 Phân cực sóng
Phân cực của anten theo một hướng cho trước chính là phân cực sóng anten[4].Khi không có hướng nào được đề cập tới thì phân cực của anten là phân cực theo hướng có hệ số tăng ích cực đại.
Sự phân cực của sóng được định nghĩa là hình ảnh để lại bởi đầu mút của vector trường khi được quan sát dọc theo chiều truyền sóng. Một phân cực của anten có thể được phân loại như tuyến tính,tròn hay elip.
Trường của sóng phẳng khi sóng này truyền theo chiều âm của trục z có thể được biểu diễn như sau :
(1.15)
Ta lại có mối quan hệ giữa các thành phần tức thời và thành phần phức :
(1.16)
(1.17)
Với tương ứng là biên độ cực đại của các thành phần theo trục x và trục y.
Phân cực thẳng
Để bức xạ có phân cực thẳng, độ lệch pha theo thời gian giữa hai thành phần phải là
(1.18)
Phân cực tròn
Phân cực tròn có thể đạt được khi hai thành phần có biên độ bằng nhau và có độ lệch pha theo thời gian giữa chúng phải bằng số lẻ lần .Tức là :
(1.19)
(1.20)
1.3.9 Trở kháng vào
Hầu hết các anten vi dải cần phải phối hợp trở kháng chuẩn của nguồn và tải, do đó việc tính toán trở kháng vào của anten là rất quan trọng. Trở kháng vào [4]được định nghĩa:là trở kháng của anten tại điểm đầu vào của nó hay tỉ số điện áp so với dòng điện tại đầu vào hay tỉ số của các thành phần tương ứng của điện trường so với từ trường ở một điểm. Tỉ số điện áp trên dòng điện ở đầu vào, không có tải, xác định trở kháng của anten như sau:
ZA = RA+ j.XA (1.21)
Trong đó:ZA là trở kháng của anten ở các đầu vào (Ω).
RA là điện trở của anten ở các đầu vào (Ω).
XA là điện kháng của anten ở các đầu vào (Ω).
Thành phần điện trở RA bao gồm 2 thành phần :
RA = Rr + Rl (1.22)
: trở kháng bức xạ của anten (Ω)
: trở kháng suy hao của anten (Ω)
Anten chỉ phối hợp tốt với đường tiếp điện chỉ ở một dải tần số nào đó. Trở kháng vào của anten phụ thuộc vào các yếu tố như: hình dạng, phương pháp tiếp điện cho anten và ảnh hưởng của môi trường.
1.4 Kết luận chương
Trong chương này, chúng em đã giới thiệu lý thuyết cơ bản về anten. Nêu ra các số cơ bản của anten. Thấy được nguyên lý bức xạ của anten và nêu ra một số công thức cơ bản của anten. Qua chương này, chung em đã có những kiến thức cơ bản để đi sâu vào tìm hiểu về anten vi dải ở chương sau.
CHƯƠNG 2 ANTEN VI DẢI
2.1 Giới thiệu chương
Anten vi dải là một trong sự phát triển công nghệ chế tạo linh kiện, các thiết bị di động có kích thước ngày càng nhỏ. Lý thuyết và kĩ thuật chế tạo anten vi dải đang được nghiên cứu rộng rải Etrong những năm gần đây và mang lại nhiều kết quả trong việc ứng dụng trong lĩnh vực thông tin di động.
Trong chương này, phần tổng quan về anten vi dải, một số phương pháp cấp nguồn cơ bản, các thông số kỹ thuật của anten vi dải và bài toán thiết kế sẽ được giới thiệu.
2.2 Giới thiệu chung về anten vi dải
Anten vi dải đơn giản nhất bao gồm một pach kim loại rất mỏng (bề dày t << λ0, λ0 là bước sóng trong không gian tự do) đặt cách mặt phẳng đất một khoảng rất nhỏ ( h << λ0, thường thì 0.003 λ0< h < 0.05 λ0). Patch của anten vi dải được thiết kế để có đồ thị bức xạ cực đại. Điều này được thực hiện bằng cách lựa chọn đúng mode của trường bức xạ ở vùng không gian bên dưới patch. Bức xạ end-fire cũng có thể thực hiện được bằng cách lựa chọn đúng mode hoạt động. Đối với một patch hình chữ nhật, chiều dài L thường được sử dụng trong khoảng λ0/3 < L< λ0/2. Patch và mặt phẳng đất được tách biệt bởi một lớp điện môi nền như hình 2.1:
Hình 2.1 Anten vi dải
Có nhiều điện môi nền có thể được sử dụng để thiết kế anten vi dải và hằng số điện môi của chúng thường nằm trong khoảng 2.2<εr< 12. Lớp nền điện môi gồm có hai loại là lớp nền điện môi dày và lớp nền điện môi mỏng. Đối với lớp nền mỏng với hằng số điện môi lớn hơn có thể được sử dụng để thiết kế các mạch vi sóng, bởi vì chúng yêu cầu giới hạn trường chặt chẽ để giảm thiểu sự bức xạ và kết hợp không mong muốn, đồng thời cũng cho kích thước các phần tử nhỏ hơn. Tuy nhiên vì sự mất mát lớn hơn, dẫn đến hiệu suất thấp và băng thông nhỏ hơn. Trong hầu hết các thiết kế anten thì lớp điện môi thường dùng là những nền dày.Hằng số điện môi của chúng thường thấp hơn giá trị ở cuối dải vì chúng cho hiệu suất tốt hơn, băng thông lớn và hạn chế sự bức xạ các trường tổn hao vào trong không gian, nhưng kích thước các phần tử lớn hơn.
2.2.1 Các hình dạng cơ bản của anten vi dải
Anten vi dải được thiết kế với nhiều dạng hình học khác nhau: hình vuông, hình bán cầu, tam giác, bán tròn, hình quạt, hình vành khuyên.
Hình 2.2 Các dạng anten vi dải
Tất cả anten vi dải được chia làm 4 loại cơ bản: anten patch vi dải, dipole vi dải, anten khe dùng kỹ thuật in, anten traveling-wave vi dải.
- Dipole vi dải
Dipole vi dải có hình dạng giống với anten vi dải patch hình vuông nhưng chỉ khác nhau tỷ số L/W. Bề rộng của dipole thông thường bé hơn 0.05 lần bước sóng trong không gian tự do(L0). Đồ thị bức xạ của dipole vidải và anten patch vi dải giống nhau tuy nhiên ở các đặc tính khác như: điện trở bức xạ, băng thông và bức xạ phân cực chéo thì chúng hầu như khác nhau.
- Anten patch vi dải
Một anten patch vi dải bao gồm một patch dẫn điện dưới dạng hình học phẳng hay không phẳng trên một mặt của miếng đế điện môi và mặt phẳng đất nằm trên mặt phẳng còn lại của đế. Anten patch vi dải có nhiều dạng khác nhau nhưng đặc tính bức xạ của chúng hầu như giống nhau do chúng hoạt động giống như một dipole. Trong số các loại anten patch vi dải, anten có dạng hình vuông và hình tròn là hai dạng thông dụng và sử dụng rộng rãi.
- Printed Slot Antenna
Printed Slot Antenna có cấu tạo bao gồm một khe trong mặt phẳng đất của một đế được nối đất (groundsubstrate). Khe này có thể có nhiều hình dạng khác nhau như là: hình chữ nhật, hình tròn, hình nến,.. Anten loại này bức xạ theo hai hướng nghĩa là chúng bức xạ trên hai mặt của khe, chúng ta có thể tạo ra bức xạ đơn hướng bằng cách sử dụng một mặt phản xạ ở một phía của khe.
- Microstrip Traveling-Wave Antennas (MTA)
MTA được cấu thành bởi một loạt các vật dẫn xích lại với nhau hay một đoạn đường truyền vi dải đủ dài và đủ rộng để có thể hổ trợ chế độ truyền TE. Trong đó, đầu của anten được nối đất và đầu còn lại được phối hợp trở kháng để tránh hiện tượng sóng đứng trên anten. Anten MTA có thể được thiết kế để hướng búp sóng chính trong bất kỳ phương nào từ broadside đến endfire.
2.2.2 Đặc tính của Microstrip Antennas (MSA)
Anten vi dải sử dụng vào nhiều ứng dụng trong khoảng băng tần từ 100Mhz đến 100Ghz. Dưới đây là những ưu điểm và khuyết điểm của MSA
vƯu điểm
- Có khả năng phân cực tuyến tính với các kỹ thuật cấp nguồn đơn giản.
- Các đường cung cấp và các linh kiện phối hợp trở kháng có thể sản xuất đồng thời với việc chế tạo anten.
- Có khối lượng và kích thước nhỏ, bề dày mỏng.
- Chi phí sản suất thấp, dễ dàng sản xuất hàng loạt.
- Dễ dàng tích hợp với các MIC(microwave integrated circuit) khác trên cùng một vật liệu nền.
- Linh động giữa phân cực tròn và phân cực thẳng.
- Tương thích cho các thiết bị di động cá nhân.
vKhuyết điểm:
- MSA có băng thông hẹp và các vấn đề về dung sai.
- Một số MSA có độ lợi thấp.
- Khả năng tích trữ công suất thấp.
- Hầu hết MSA đều bức xạ trong nửa không gian phía trên mặt phẳng đất.
- Có bức xạ dư từ đường truyền và mối nối.
MSA có băng thông rất hẹp, thông thường chỉ khoảng 1-5%,đây là hạn chế lớn nhất của MSA trong các ứng dụng cần trải phổ rộng.
Với những ưu điểm vượt trội ấy mà MSAs trở nên thích hợp cho nhiều ứng dụng.
vMột số ứng dụng của MSAs
- Các anten dùng trong thông tin vô tuyến cần nhỏ gọn nên MSA thường được dùng.
- Các radar đo phản xạ thường dùng các dãy MSA phát xạ.
- Hệ thống thông tin hàng không và vệ tinh dùng các dãy MSA để định vị
- Vũ khí thông minh dùng các MSA nhờ kích thước nhỏ gọn của chúng.
- GSM hay GPS cũng có thể dùng MSA.
2.2.3 Các kỹ thuật cấp nguồn cho anten vi dải
Ban đầu, kỹ thuật cấp nguồn cho anten vi dải bằng cách dùng đường truyền vi dải hoặc một probe đồng trục xuyên qua mặt phẳng đất nối đến patch kim loại của anten vi dải. Hiện nay, có nhiều cách cấp nguồn cho anten vi dải là: cấp nguồn sử dụng đường truyền vi dải, probe đồng trục, ghép khe, ghép gần. Có rất nhiều yếu tố tác động đến việc chọn nguồn cho anten vi dải. Trong đó hiệu suất truyền năng lượng giữa phần bức xạ và phần cấp nguồn tức là phải có sự phối hợp trở kháng giữa hai phần với nhau là yếu tố quan trọng nhất.
2.2.3.1Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải
Patch có thể được xem là một đường truyền vi dải hở do đó cấp nguồn bằng đường truyền vi dải cho anten vi dải trên cùng một lớp nền là một lựa chọn tự nhiên. Vậy patch và anten có thể được thiết kế trên cùng một mạch. Tuy nhiên, kỹ thuật này có một vài hạn chế đó là sự phát xạ không mong muốn từ đoạn feed line khi kích thước của đoạn feed line là đáng kể so với patch.
Hình 2.3 Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải
2.2.3.2 Cấp nguồn bằng probe đồng trục
Hình 2.4 Cấp nguồn bằng probe đồng trục
Với cách cấp nguồn kiểu này thì phần lõi của đầu feed được nối với patch, phần ngoài nối với ground plan. Với cách cấp nguồn kiểu này thì dễ dàng cho việc thiết kế vì có khả năng feed cho mọi vị trí trên bản patch do đó dễ dàng cho việc phối hợp trở kháng. Tuy nhiên nhược điểm của nó là dùng đầu feed nên có phần ăn ra phía ngoài làm cho anten không hoàn toàn phẳng và mất đi tính đối xứng, khi cần cấp nguồn đồng trục cho một dãy sẽ đòi hỏi số lượng đầu nối tăng lên và như thế việc chế tạo sẽ khó khăn và độ tin cậy giảm đi và khi cần tăng băng thông của anten thì đòi hỏi phải tăng bề dày lớp nền cũng như chiều dài của probe. Kết quả là bức xạ rò và điện cảm của probe tăng lên.
2.2.3.3 Cấp nguồn dùng phương pháp ghép khe
Cấp nguồn dùng phương pháp ghép khe có cấu trúc bao gồm 2 lớp điện môi.Patch được đặt trên cùng, ground ở giữa có 1 khe hở slot nhỏ, đường truyền feed line ở lớp điện môi dưới. Phương pháp cấp nguồn cũng thường được sử dụng nhằm loại bỏ sự bức xạ không cần thiết của đường microstripline. Tuy nhiên, phương thức cấp nguồn này khó thực hiên do phải làm nhiều lớp, và làm tăng độ dày của anten.
............
Bảng 3.2 Dưới đây là các thông số yêu cầu của anten vi dải hình chữ nhật GPS và WIRELESS
|
Hệ số điện môi |
|
|
Tần số hoạt động |
, |
|
Vận tốc ánh sáng |
Patch
- Chiều cao miếng patch: =0.5 mm
- Chiều rộng: W = 61.2cm
- Chiều dài: L = 36.8 cm
Lớp nền
- Chiều cao lớp nền 3.2 mm
- Chiều rộng lớp nền 194.21 mm
- Chiều dài lớp nền 210 mm
Lớp đất
- Chiều cao lớp đất 3.2 mm
- Chiều rộng lớp 194.21 mm
- Chiều dài lớp đất 210 mm
Hộp không khí
- Chiều cao hộp không khí 250 mm
- Chiều rộng hộp không khí 300 mm
- Chiều dài hộp không khí 300 mm
Bảng 3.3 Các thông số của anten vi dải hình chữ nhật GPS và WIRELESS
|
Patch - Chiều cao miếng patch:=0.5 mm - Chiều rộng : W = 37.65 mm - Chiều dài : L = 58.1 mm |
Lớp nền - Chiều cao lớp nền : 3.2 mm - Chiều rộng lớp nền: 194.21 mm - Chiều dài lớp nền : 210 mm |
|
Lớp đất - Chiều cao lớp đất: 3.2 mm - Chiều rộng lớp : 194.21 mm - Chiều dài lớp đất : 21mm |
Hộp không khí - Chiều cao hộp không khí : 250 mm - Chiều rộng hộp không khí : 300 mm - Chiều dài hộp không khí : 300 mm |
|
GPS Strip Line |
WIRELESS Strip Line |
3.6.2 Mô phỏng
Hình 3.26 Cửa số chương trình mô phỏng
Hình 3.27 Thông số S11
Hình 3.28 VSWR
Kết quả thu được: Độ rộng băng thông thu đuợc (như hình 3.27) dưới -10dB của GPS là 15MHz ( 1.589GHz – 1.604GHz) và của WIRELESS là 13MHz (2.395GHz – 2.408GHz). Tỉ số sóng đứng (VSWR) dưới 2 thỏa mãn yêu cầu.
Hình 3.29 Giản đồ bức xạ tọa độ cực của anten tại tần số 1.6 GHz
Hình 3.30 Giản đồ bức xạ tọa độ cực của anten tại tần số 2.4GHz
3.7 Kết luận chương
Trong chương này đồ án đã giới thiệu bài toán thiết kế anten vi dải có patch hình chữ nhật. Giới thiệu về phần mềm ANSOFT HFSS và các bước mô phỏng anten vi dải. Dựa trên các công thức và tính toán lý thuyết việc thiết kế và mô phỏng được thực hiện trên phần mềm ANSOFT HFSS.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
KẾT LUẬN:
Những kết quả đạt được qua đề tài này:
vNêu được điểm mạnh và điểm yếu của anten vi dải.
vTìm hiểu sâu về lý thuyết anten vi dải và áp dụng lý thuyết về thiết kế để thiết kế anten băng tần kép.
vDùng phần mềm ANSOFT HFSS để mô phỏng cho MSA từ thiết kế và đưa ra kết quả mô phỏng.
vKết quả thu được: độ rộng băng thông thu đuợc (như hình 3.27) dưới -10dB của GPS là 15MHz ( 1.589GHz – 1.604GHz) và của WIRELESS là 13MHz (2.395GHz – 2.408GHz). Tỉ số sóng đứng (VSWR) dưới 2 thỏa mãn yêu cầu. Tuy nhiên băng thông còn rất hạn chế, chưa đạt yêu cầu tốt cho GPS và WIRELESS vì thế cần phải cải thiện và phát triển thêm đề tài để nâng cao băng tần của anten sẽ được trình bày ở phần hướng phát triển đề tài.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI :
Với sự tiến bộ của công nghệ, đòi hỏi thiết bị ngày càng tinh vi hiệu quả cao và các thiết bị thì càng nhỏ gọn. Chính vì vậy mà việc nghiên cứu và thiết kế các dạng anten vi dải mới nhỏ gọn hiệu suất cao ngày càng được chú trọng và phải được mở rộng thêm băng tần. Như vậy hướng phát triển đề tài tập trung vào các vấn đề thiết yếu sau đây:
vTiếp tục đưa ra các dạng anten vi dải mới với nhiều tính năng vượt trội hơn về băng thông, độ lợi hiệu suất… phù hơp cho các hệ thống thông tin ngày nay.
vNghiên cứu các cách cấp nguồn khác cho anten không ảnh hưởng nhiều tới trường bức xạ, các kiểu mảng khác để bức xạ đạt cực đại.
vMở rộng băng thông ta dùng 3 phương pháp sau:
ü Phương pháp 1: Ta thường tăng chiều cao h của tấm điện môi, hoặc là giảm hệ số điện môi. Tuy nhiên nếu giảm hệ số điện môi thấp 1 hoặc tăng h quá cao thì lại ảnh hưởng tới sự phân cực sóng, trường bức xạ sẽ phức tạp có nhiều mode sóng và công thức tính W,L trở nên phức tạp và rất khó xác định.Ngoài ra phương pháp này còn có một nhược điểm là khi tăng chiều cao lớp điện môi h sẽ dẫn tới sự thay đổi kích thước lớn dần của anten, dẫn tới khó thực hiện trên mạch in và cũng sẽ ảnh hưởng nhiều tới quy tắc thiết kế mảng bới lúc đó mảng sẽ rất lớn.
ü Phương pháp 2: Bao gồm việc thêm các yếu tố nhiễu loạn, xáo trộn trong dòng chảy bề mặt trong tấm patch bức xạ của anten.
ü Phương pháp 3: Sử dụng thêm sự nhiễu loạn, xáo trộn trên feedline của anten hoặc của Ground Plane.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu:
[1] PGS.TS. Tăng Tấn Chiến, Tương thích điện từ, NXB Giáo Dục Việt Nam – 2010.
[2] TS.Nguyễn Văn Cường, Kỹ Thuật Anten.
[3] David M. Pozar, Microwave Engineering, Jonhn Wiley & Sons, Inc, 2005.
[4] W.L Stutzman and G.A Thiele, Antenna Theory Analysis and Design, John Wiley & Sons, Inc, 2005.
Website :
[5] Antenna-Threory.com
[6] http://www.emtalk.com/mpacalc.php
[7] http://www.emtalk.com/mscalc.php
