Cửa sổ chắn sóng Wi-Fi dựa trên bộ lọc chắn dải công nghệ vật liệu meta

Bài viết đề xuất một cửa sổ chắn sóng Wi-Fi dựa trên bộ lọc chắn dải công nghệ vật liệu meta. Được cấu tạo từ thủy tinh và hợp chất ô-xít thiếc pha tạp Flo (FTO), cửa sổ này hầu như trong suốt hoàn toàn với ánh sáng nhìn thấy, đồng thời cho phép các tần số sóng vô tuyến truyền qua đáng kể, trong khi hoàn toàn chặn hết sóng Wi-Fi. Với tính năng đó, cửa sổ này có thể được sử dụng trong những ứng dụng cần đảm bảo bảo mật, an toàn thông tin.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cửa sổ chắn sóng Wi-Fi dựa trên bộ lọc chắn dải công nghệ vật liệu meta Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Cửa sổ chắn sóng Wi-Fi dựa trên bộ lọc chắn dải công nghệ vật liệu meta Đinh Quang Minh, Trần Văn Tuấn, Lê Minh Thùy* Bộ môn Kỹ thuật đo và tin học công nghiệp, Viện Điện, Đại học Bách Khoa Hà Nội * email: thuy.leminh@hust.edu.vn Abstract –Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một cửa sổ cấu trúc tuần hoàn gồm nhiều phần tử đơn vị. Cấu trúc của chắn sóng Wi-Fi dựa trên bộ lọc chắn dải công nghệ vật liệu mỗi phần tử đơn vị được đề xuất trên Hình 1a. Hai đĩa FTO meta. Được cấu tạo từ thủy tinh và hợp chất ô-xít thiếc pha tạp Flo (FTO), cửa sổ này hầu như trong suốt hoàn toàn với ánh tròn trên mỗi lớp tạo thành một cấu trúc vât liệu meta. Khi sáng nhìn thấy, đồng thời cho phép các tần số sóng vô tuyến sóng tới chiếu đến lớp vật liệu meta này, từ trường đâm truyền qua đáng kể, trong khi hoàn toàn chặn hết sóng Wi-Fi. xuyên qua khoảng trống giữa hai đĩa sẽ gây ra một dòng điện Với tính năng đó, cửa sổ này có thể được sử dụng trong những đối song bên trên hai đĩa, trong khi điện trường thì tập trung ứng dụng cần đảm bảo bảo mật, an toàn thông tin. chủ yếu ở rìa ngoài của hai đĩa như trên Hình 1b [3-4]. Mỗi Keywords—FTO, vật liệu meta, bộ lọc chắn dải, cửa sổ chặn một phần tử đơn vị có thể coi tương đương với một mạch Wi-Fi. dao động LC mắc song song nhau [5-6]. Hai mạch LC, tương ứng với hai lớp, được đặt trên một đường dây dài (TL) tương đương với không khí, có trở kháng đặc trưng là 377 Ω. I. GIỚI THIỆU Từ sự tương đương đó, ta có thể rút ra tần số cộng hưởng của Trong một số ứng dụng đặc biệt về an ninh và bảo mật mạch LC và đồng thời cũng là của cấu trúc vật liệu meta như thông tin, yêu cầu truyền thông không dây truyền đi cần phải sau: được giới hạn trong một phạm vi địa lí nhất định như trong (1) một phòng họp hoặc một tòa nhà, nhà máy, tuy nhiên thông tin không được phép lọt ra bên ngoài khu vực này. Thông Ở tần số cộng hưởng, phần năng lượng truyền được qua lớp thường, khi xây dựng các tòa nhà và phòng họp cần chặn vật liệu meta là nhỏ nhất [6]. Hai cấu trúc vật liệu meta được sóng các bức tường đã được gia cố để đảm bảo việc chặn thiết kế để cộng hưởng cao nhất ở tần số trung tâm 2.45 GHz, sóng. Ngoài ra, các lớp vải hoặc phim trong suốt chắn sóng từ đó chặn sóng Wi-Fi đến tối đa. cũng sẽ được sử dụng để dán trên cửa sổ xung quanh khu Mô hình hóa một phần tử đơn vị (unit cell) với điều kiện vực giới hạn nói trên [1-2]. Tuy nhiên các giải pháp này sẽ biên là cấu trúc lặp lại trên phần mềm chuyên dụng CST để đồng thời chặn toàn bộ tín hiệu điện từ ở các tần số và do đó khảo sát sự phụ thuộc của cấu trúc cửa sổ theo các tham số khiến cho việc liên lạc viễn thông bị gián đoạn, trong khi nhu kích thước. Các thông số này bao gồm bán kính a của đĩa, độ cầu thực tế chỉ cần chặn tín hiệu điện từ tại một dải tần số dày h của lớp thủy tinh và khoảng cách hgap giữa hai lớp. nhất định như dải tần viễn thông (2G/3G/4G) hoặc chỉ dải Hình 2 biểu diễn mối quan hệ giữa bán kính a của đĩa tới tần ISM (Wi-Fi/Zigbee/Bluetooth). Một ví dụ điển hình là tần số cộng hưởng của mạch, mối quan hệ giữa độ dày h của nhu cầu truyền tin không dây trong công nghiệp mặc dù cao lớp thủy tinh và tỉ lệ công suất truyền qua nhỏ nhất, khoảng nhưng do yêu cầu đảm bảo bảo mật thông tin và hạn chế tấn cách hgap giữa hai lớp với độ rộng dải chắn của cấu trúc. Với công mạng khiến cho truyền tin không dây không được sử cấu trúc vật liệu meta dạng đĩa, tần số cộng hưởng phụ thuộc dụng nhiều. chủ yếu vào bán kính, bán kính càng lớn thì tần số cộng Để đáp ứng nhu cầu về một thiết bị chắn sóng vô tuyến có hưởng càng giảm. Điều này là do điện dung và độ tự cảm chọn lọc tần số như đã nêu trên, trong nghiên cứu này, chúng tương đương của hai đĩa tròn đặt song song đều tỉ lệ thuận tôi đề xuất một thiết kế ứng cửa sổ chặn sóng chọn lọc tần số. với bán kính của đĩa, do đó tần số cộng hưởng sẽ tỉ lệ nghịch Cấu tạo không chỉ từ thủy tinh như những cửa sổ thông với a. Thông số này được lựa chọn a = 15 mm để tần số cộng thường khác, mà còn từ FTO được ăn mòn và tạo hình để tạo hưởng rơi vào đúng 2.45 GHz. nên một bộ lọc chắn dải dựa trên nguyên lý của vật liệu meta Khi bán kính của đĩa đã được cố định, lần lượt p và h được trong suốt, cửa sổ này có thể chặn sóng Wi-Fi ở dải tần số nghiên cứu để lựa chọn. Tần số cộng hưởng không bị thay 2.4 GHz đến 2.5 GHz trong khi vẫn cho tín hiệu sóng điện từ đổi nhiều khi hai thông số này thay đổi, tuy nhiên tỉ lệ công ở các tần số khác truyền qua. suất truyền qua bị thay đổi nhiều. Điều này là do hai thông số p và h trên quyết định đến trở kháng của mạch điện tương đương (Hình 1c). Dễ thấy, do h quyết định đến độ lớn của tụ II. THIẾT KẾ CỬA SỔ CHẮN SÓNG WI-FI điện và điện cảm tương đương, cho nên giá trị của h có ảnh Cửa sổ chắn sóng dựa trên công nghệ vật liệu meta được hưởng đến trở kháng. Còn thông số p là khoả ...