Đề xuất Anten Uwb điện cấu trúc nhỏ

Trong bài báo, một anten băng thông siêu rộng (UWB) điện đ-ợc đề xuất với kích th-ớc 64 mm ? 9 mm ? 1,6 mm. Anten có dải tần công tác từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz với VSWR ? 2. Các tham số của anten nh- đồ thị bức xạ, độ tăng ích cực đại,... được khảo sát.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề xuất Anten Uwb điện cấu trúc nhỏ Ra đa §Ò XUÊT ANTEN Uwb ®iÖn cÊu tróc nhá Lª träng trung*, NGUYÔN QuèC §ÞNH*, HoµNG §×NH THUY£N*, TRÇN M¹NH HOµNG** Tãm t¾t: Trong bµi b¸o, mét anten b¨ng th«ng siªu réng (UWB) ®iÖn ®-îc ®Ò xuÊt víi kÝch th-íc 64 mm  9 mm  1,6 mm. Anten cã d¶i tÇn c«ng t¸c tõ 3,1 GHz ®Õn 10,6 GHz víi VSWR  2. C¸c tham sè cña anten nh- ®å thÞ bøc x¹, ®é t¨ng Ých cùc ®¹i,... ®-îc kh¶o s¸t. Tõ khãa: B¨ng th«ng siªu réng, Anten b¨ng th«ng siªu réng, Anten m¹ch d¶i. 1. ®Æt vÊn ®Ò TruyÒn th«ng kh«ng d©y cã nh÷ng b-íc ph¸t triÓn nhanh chãng, c¸c thiÕt bÞ cÇm tay víi kÕt cÊu ngµy cµng nhá gän, v× vËy c¸c anten g¾n trªn c¸c thiÕt bÞ cÇm tay còng ph¶i cã kÝch th-íc nhá. MÆt kh¸c, ®Ó truyÒn d÷ liÖu tèc ®é cao th× cÇn më réng b¨ng th«ng. Do ®ã, gi¶m kÝch th-íc anten ®i ®«i víi më réng b¨ng th«ng lµ xu h-íng thiÕt kÕ anten cho c¸c øng dông thùc tÕ hiÖn nay còng nh- trong t-¬ng lai. Nã kh«ng chØ lµ nh÷ng ®iÓm míi trong truyÒn th«ng kh«ng d©y, mµ trë thµnh mét ®Æc ®iÓm chÝnh, quan träng trong rÊt nhiÒu øng dông kh¸c nhau nh-: truyÒn h×nh chÊt l-îng cao, truyÒn h×nh di ®éng, Internet b¨ng th«ng réng, game trùc tuyÕn, gi¶i trÝ ®a ph-¬ng tiÖn, .v.v. Còng bëi lý do nµy, kü thuËt thiÕt kÕ anten ph¼ng, b¨ng th«ng siªu réng ®· vµ ®ang thu hót sù quan t©m cña c¸c nhµ nghiªn cøu, thiÕt kÕ anten. Ph-¬ng ph¸p chÝnh trong thiÕt kÕ anten d¶i siªu réng lµ sö chÊt ®iÖn m«i cã h»ng sè ®iÖn m«i lín kÕt hîp víi h×nh d¹ng, kÝch th-íc phï hîp ®Ó t¹o ra ®a céng h-ëng nh»m më réng d¶i tÇn vµ gi¶m nhá kÝch th-íc anten. Víi nh÷ng c«ng bè trong thêi gian gÇn ®©y vÒ thiÕt kÕ anten b¨ng siªu réng cã nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng biÖt nh- cÊu tróc nh- xÎ khe mÆt ph¼ng bøc x¹ [1], khoÐt mÆt ph¼ng bøc x¹ thµnh d¹ng nöa h×nh trßn [2], c¾t c¸c gãc kh¸c nhau ®èi víi tÊm bøc x¹ [3], khoÐt mÆt ph¼ng ®Êt [4], t¹o ra tõ c¸c anten chÊn tö [5], anten ph¼ng trªn m¹ch in [6], anten ph¼ng cã xÎ khe [7], anten khe [8]. C¸c ph-¬ng ph¸p nµy ®Òu cã thÓ cho ta nh÷ng anten d¶i siªu réng. Tr-íc hÕt ta xem xÐt mét sè thiÕt kÕ anten d¶i tÇn siªu réng. ThiÕt kÕ cña Antoine Diet vµ céng sù dïng chÊt ®iÖn m«i lµ RT5880 cã  = 2,2 vµ kÝch th-íc 60  80  1,575 mm3, anten vµ mÆt ph¼ng ®Êt b»ng ®ång víi bÒ dµy 70μm [9]. ThiÕt kÕ cña Mai A. R. Osman sö dông chÊt ®iÖn m«i víi  = 1,7; kÝch th-íc anten 60  60  1 mm3, anten vµ mÆt ph¼ng ®Êt b»ng ®ång víi bÒ dµy 30μm [10]. ThiÕt kÕ cña nhãm V.N.Lakshman Kumar sö dông chÊt ®iÖn m«i FR4 víi  = 4,4; hÖ sè tæn hao tan  = 0,02 vµ kÝch th-íc anten lµ 45  60  1,6 mm3; anten vµ mÆt ph¼ng ®Êt b»ng ®ång víi bÒ dµy 35μm [11]. ThiÕt kÕ cña nhãm Eng Gee Lim dïng chÊt ®iÖn m«i lµ RT5880 víi  = 2,33 vµ tan  = 0,0009; kÝch th-íc 60  70  0,79 mm3, anten vµ mÆt ph¼ng ®Êt b»ng ®ång [12]. C¸c thiÕt kÕ trªn ®iÒu ®¹t ®-îc c¸c yªu cÇu kü thuËt cña c¸c anten d¶i siªu réng, tuy nhiªn kÝch th-íc anten vÉn cßn lín, ch-a thùc sù phï hîp víi cÊu tróc chung cña c¸c thiÕt bÞ UWB. Trong bµi b¸o nµy, nhãm nghiªn cøu ®Ò xuÊt mét anten d¶i siªu réng míi lµ tæng hîp cña nhiÒu anten chÊn tö. ThiÕt kÕ anten nµy kh«ng chØ cho kÝch th-íc nhá gän h¬n rÊt nhiÒu so víi c¸c anten ®· c«ng bè [9, 12] mµ cßn cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o. Tõ cÊu tróc anten ®Ò xuÊt, sö dông phÇn mÒm m« pháng HFSS ®Ó kh¶o s¸t vµ tÝnh to¸n c¸c tham sè: hÖ sè sãng ®øng, ®å thÞ bøc x¹, hÖ sè t¨ng Ých cùc ®¹i cña anten. Trong c¸c tham sè trªn th× hÖ sè sãng ®øng ®iÖn ¸p lµ tham sè quan träng, do vËy, tiÕn hµnh kh¶o 46 L.T. Trung, N. Q. §Þnh, H.§.Thuyªn, T.M.Hoµng §Ò xuÊt anten UWB … cÊu tróc nhá. Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ s¸t ¶nh h-ëng cña c¸c tham sè kÝch th-íc tíi hÖ sè sãng ®øng cña anten ®Ò xuÊt. Trªn c¬ së kÕt qu¶ m« pháng, tiÕn hµnh chÕ thö vµ ®o kiÓm c¸c tham sè cña anten. 2. ThiÕt kÕ anten d¶i siªu réng 2.1. Lùa chän gi¶i ph¸p thiÕt kÕ anten d¶i siªu réng Anten d¶i siªu réng ®Ò xuÊt lµ anten d¹ng ph¼ng, cÊu tróc nhá, gän, máng phï hîp víi cÊu tróc chung cña thiÕt bÞ UWB. ChÝnh v× vËy, anten ®-îc ®Æt trªn mét tÊm ®iÖn m«i cã h»ng sè ®iÖn m«i ë møc trung b×nh, ®ång thêi thiÕt kÕ cã h×nh d¹ng phï hîp b»ng c¸ch thay ®æi kÝch th-íc cña tÊm bøc x¹, phÇn m¹ch d¶i, mÆt ph¼ng ®Êt cña anten ®Ó t¹o ra ®a céng h-ëng. VÒ kÝch th-íc, anten thiÕt kÕ cã chiÒu réng nhá vµ t¨ng chiÒu dµi ®Ó anten cã thÓ ®Æt däc theo thiÕt bÞ víi diÖn tÝch cña anten lµ nhá nhÊt. §Ó anten thiÕt kÕ võa ®¶m b¶o yªu cÇu d¶i tÇn siªu réng nh-ng ®ång thêi thuËn tiÖn cho viÖc gia c«ng chÕ t¹o vµ gi¸ thµnh ph¶i hîp lý nªn lùa chän vËt liÖu lµm anten vµ mÆt ph¼ng ®Êt lµ ®ång, chÊt ®iÖn m«i lµ FR4 kh«ng ph¶i lµ vËt liÖu cã chÊt l-îng cao víi h»ng sè ®iÖn m«i ε = 4,4 vµ hÖ sè tæn hao tan  = 0,02. Môc tiªu cña thiÕt kÕ lµ ®-a ra ®-îc mét anten cã cÊu tróc ®¬n gi¶n, ®ång ph¼ng, kÝch th-íc nhá gän, ho¹t ®éng trong toµn bé d¶i tÇn tõ 3,1 GHz ®Õn 10,6 GHz víi VSWR  2. 2.2. ThiÕt kÕ anten Trong [13] anten dïng chÊt ®iÖn m«i lµ FR4 víi  = 4,4 vµ tan  = 0,02; anten vµ mÆt ph¼ng ®Êt b»ng ®ång, tuy nhiªn anten nµy míi ®¹t d¶i th«ng tõ 3,5 GHz ®Õn 9,9 GHz; ch-a bao trïm toµn bé b¨ng th«ng sö dông cho thiÕt bÞ UWB tõ 3,1 GHz ®Õn 10,6 GHz. Trªn c¬ së cÊu tróc anten nµy nhãm nghiªn cøu tiÕn hµnh thiÕt kÕ anten UWB. l7 l1 l2 l3 l4 l5 l6 w1 0 x l8 W w2 y a) h t b) c) H×nh 1. CÊu tróc cña anten. (a) mÆt trªn, (b) mÆt bªn, (c) mÆt d-íi. TiÕn hµnh ®iÒu chØnh kÝch th-íc anten theo ph-¬ng ph¸p biÕn ®æi tõ tõ ®èi víi kÝch th-íc tÊm bøc x¹, m¹ch d¶i tiÕp ®iÖn, mÆt ph¼ng ®Êt, kÝch th-í ...