Đề xuất cấu trúc anten xoắn siêu nhỏ có sử dụng phần tử thụ động cho TPMS

Bài viết Đề xuất cấu trúc anten xoắn siêu nhỏ có sử dụng phần tử thụ động cho TPMS đề xuất cấu trúc anten xoắn trụ tròn kích thước siêu nhỏ (cỡ 0.01λ) kết hợp với phần tử thụ động sử dụng trong hệ thống tự động giám sát áp suất hơi trong các lốp xe ô tô.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề xuất cấu trúc anten xoắn siêu nhỏ có sử dụng phần tử thụ động cho TPMS ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(108).2016, Quyển 1 11 ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ANTEN XOẮN SIÊU NHỎ CÓ SỬ DỤNG PHẦN TỬ THỤ ĐỘNG CHO TPMS PROPOSING STRUCTURE OF VERY SMALL HELICAL ANTENNAE USING PARASITIC ELEMENTS FOR TPMS Phan Trọng Đức, Hoàng Đình Thuyên, Nguyễn Bá Tỉnh Học viện Phòng không Không quân; phanducncs32@gmail.com Tóm tắt - Trong bài báo này, tác giả đề xuất cấu trúc anten xoắn Abstract - In this paper, the authors proposes cylindrical helical trụ tròn kích thước siêu nhỏ (cỡ 0.01λ) kết hợp với phần tử thụ antenna structures with tiny size (about 0.01λ) combined with parasitic động sử dụng trong hệ thống tự động giám sát áp suất hơi trong elements used in auto monitoring system of vapor pressure in các lốp xe ô tô. Với cấu trúc anten xoắn được đề xuất, tác giả sẽ automobile tires. With the proposed helical antenna structure, the thay thế anten khung hiện đang sử dụng và anten xoắn trụ tròn đã author will replace currently used loop antennae with cylindrical helical được nghiên cứu. Điểm mới của mẫu anten đề xuất đó là sử dụng antennae which have been studied. A new feature of the proposed phần tử thụ động gọn nhỏ hơn để phối hợp trở kháng, đồng thời antenna pattern is the use of parasitic smaller elements for impedance nâng cao hệ số tăng ích cho anten lên đến 2 dB. Tác giả tối ưu cấu matching while improving the antenna gain coefficient of up to 2 dB. trúc cộng hưởng và tính toán các tham số như: trở kháng vào; hệ The author optimizes resonant structure and calculates parameters số tăng ích; hệ số sóng đứng điện áp; phân bố dòng và đồ thị bức such as input impedance, gain coefficient, voltage standing wave ratio, xạ của anten khi đặt mẫu anten trong không gian tự do. Anten đề the current distribution and the antenna radiation pattern when placing xuất có cấu trúc đơn giản và hợp lý cho TPMS. the antenna in the free space. The proposed antenna has a simple structure and is suitable for TPMS. Từ khóa - anten xoắn; phần tử thụ động; phối hợp trở kháng; hệ Key words - helical antenna; parasitic element; impedance số sóng đứng điện áp; TPMS. matching; voltage standing wave ratio; TPMS. 1. Đặt vấn đề của anten là tham số hay được quan tâm nhất. Trong nghiên Để nâng cao an toàn cho các xe ô tô khi đang tham gia cứu [4] anten xoắn phẳng chữ nhật cũng được đề xuất giao thông, hệ thống tự động giám sát áp suất hơi trong lốp (Hình 2), tuy nhiên kích anten: a b = (57,5 26,5) mm ô tô (TPMS: Tire pressure monitoring system) đã được còn khá lớn, nghiên cứu [5] sử dụng anten xoắn kích thước triển khai và đưa vào ứng dụng ở Châu Âu, Châu Mỹ [1] siêu nhỏ có gắn thêm đoạn dây song hành để cấp nguồn và Nhật Bản [2]. Hình 1 mô tả hệ thống TPMS. Hệ thống cho anten (tap feed) nhằm thay thế cho anten khung. này bao gồm một máy phát kết nối với cảm biến áp suất hơi của lốp xe gắn ngay trên vành xe, để gửi qua sóng vô tuyến ở tần số 315 MHz dữ liệu về áp suất hơi của lốp xe đến thiết bị thu đặt trên bảng đồng hồ đặt trước mặt người lái. Anten thu được gắn trên kính chắn gió phía trước xe. Hình 2. Cấu trúc anten xoắn phẳng chữ nhật trong TPMS Trong bài báo này, tác giả tính toán các tham số của anten xoắn có kích thước siêu nhỏ đã được đề xuất bởi [5] sử dụng trong TPMS. Từ đó đề xuất cấu trúc anten xoắn siêu nhỏ nhưng có sử dụng phần tử thụ động. Anten đề xuất mới có kích thước nhỏ gọn hơn và hệ số tăng ích cao hơn, rất thích hợp cho TPMS. Sử dụng phần mềm mô phỏng Hình 1. Hệ thống tự động giám sát áp suất hơi lốp ô tô FEKO [7] để tính toán các tham số của anten xoắn siêu nhỏ Trong TPMS hiện nay, thường sử dụng anten khung có có sử dụng phần tử thụ động so sánh với các tham số của kích thước siêu nhỏ (cỡ 0.01λ) làm anten đặt trong lốp ô tô anten xoắn siêu nhỏ phối hợp trở kháng bằng tap feed, kết [3]. Anten khung là một chấn tử từ nên khi đặt vuông góc quả mô phỏng cho thấy anten xoắn có sử dụng phần tử thụ trên các sản phẩm bằng kim loại thì hệ số tăng ích của anten động đề xuất có có kích thước gọn hơn và hệ số tăng ích tăng lên khoảng 6 dB. Nhưng, anten khung lại có nhược lớn hơn anten xoắn không sử dụng phần tử thụ động. điểm là khó phối hợp trở kháng và có hệ số tăng ích rất thấp. 2. Khảo sát anten hiện đang sử dụng trong TPMS Với anten khung có kích thước siêu nhỏ như vậy, khi sử dụng trong TPMS đặt trên các xe ô tô nhỏ thì không cần 2.1. Cấu trúc của anten xoắn có kích thước siêu nhỏ các trạm trung gian, nhưng khi đặt trên các xe khách hoặc Theo J.D. Kraus [8], anten xoắn có kích thước siêu nhỏ xe siêu trường, siêu trọng thì do cự ly xa nên bắt buộc phải làm việc ở chế độ bức xạ vuông góc với trục (NMHA: sử dụng thêm các trạm trung gian gắn bên thành xe làm ...