Phương pháp thiết kế anten mảng răng lược công nghệ vi dải cho hệ thống di động thế hệ mới hoạt động ở dải tần 28 GHz

Bài báo trình bày phương pháp thiết kế một anten mảng cấu trúc răng lược, công nghệ vi dải hoạt động trong vùng tần số 28 GHz. Trong bài báo này, lý thuyết, quy trình thiết kế cho loại anten kể trên và kết quả mô phỏng được trình bày cụ thể, chi tiết. Việc mô phỏng được thực hiện trên phần mềm CST đối với một mảng 8 phần tử răng lược, kích thước khoảng 15 mm x 60 mm x 0.2 mm đạt được hệ số phản xạ ngược S11 = - 45 dB, độ tăng ích G = 15.8 dB tại tần số cộng hưởng. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phương pháp thiết kế anten mảng răng lược công nghệ vi dải cho hệ thống di động thế hệ mới hoạt động ở dải tần 28 GHz Phương pháp thiết kế anten mảng răng lược công nghệ vi dải cho hệ thống di động thế hệ mới hoạt động ở dải tần 28 GHz Lê Thị Cẩm Hà(1),(5), Lê Minh Thùy(2), Tô Thị Thảo(3), Nguyễn Trọng Đức(4), Vũ Văn Yêm(5) (1) Khoa Kỹ thuật & Công nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn; (2) Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; (3) Khoa Cơ bản, Học viện Công nghệ Bưu chính viễn thông; (4) Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam; (5) Viện Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Email: ltcha@ftt.edu.vn, tththao@gmail.com, trong-duc.nguyen@vimaru.edu.vn,{thuy.leminh, yem.vuvan}@hust.edu.vn Abstract — Bài báo trình bày phương pháp thiết kế một anten Một số nghiên cứu gần đây trong dải tần này được thực hiện mảng cấu trúc răng lược, công nghệ vi dải hoạt động trong vùng với nhiều cấu trúc khác nhau như: mảng 8 anten Vivaldi đạt được tần số 28 GHz. Trong bài báo này, lý thuyết, quy trình thiết kế cho độ tăng ích G = 6.96–11.32 dB [5], mảng 4x4 anten lưỡng cực loại anten kể trên và kết quả mô phỏng được trình bày cụ thể, chi điện từ gồm 4 lớp phức tạp đạt được hệ số tăng ích 19 dBi [6]; tiết. Việc mô phỏng được thực hiện trên phần mềm CST đối với mảng 7 phần tử anten vi dải hình chữ nhật 2 lớp ký sinh có G = một mảng 8 phần tử răng lược, kích thước khoảng 15 mm x 60 mm x 0.2 mm đạt được hệ số phản xạ ngược S11 = - 45 dB, độ tăng ích 13.44 dBi [7]; mảng 42 phần tử anten vi dải hai lớp ký sinh đạt G = 15.8 dB tại tần số cộng hưởng. Với cấu trúc một lớp đơn giản, được G = 21,4 dBi [8]; mảng 16 phần tử anten vi dải hình chữ nhỏ gọn, giá thành rẻ, dễ dàng tích hợp vào các thiết bị cao tần, nhật sử dụng cấu trúc mặt đất khuyết DGS (Defected Ground anten kiểu này là ứng viên cho hệ thống di dộng 5G trong tương Structure) đạt được G = 17.4 dBi [9]….. Có thể thấy rằng, với lai. các phương thức kể trên, để đạt được độ tăng ích mong muốn, cấu trúc anten thiết kế thường sử dụng nhiều lớp, các cấu trúc Keywords – Anten mảng, anten milimet, mảng răng lược, đặc biệt như DGS, hoặc phải khoét, chẻ khe … phức tạp - điều khuếch đại cao, 5G. mà trong dải tần milimet là nên tránh. I. GIỚI THIỆU Trong khi đó, một anten mảng kiểu răng lược so với các anten mảng khác có nhiều ưu điểm là dễ chế tạo, gọn nhẹ, giá Anten sóng milimet hiện nay đang được nghiên cứu rộng rãi thành thấp và dễ dàng tích hợp với các thiết bị khác. Hơn nữa và là một vấn đề thời sự cho các công nghệ truyền thông không đường tiếp điện cho các phần tử anten ngắn nên hiệu quả hơn vì dây thế hệ mới, trong đó có hệ thống di động 5G. có suy hao tương đối thấp, giảm được tổn hao bức xạ mặt và bức Sự ra đời của 5G hi vọng sẽ là một bước tiến quan trọng trong xạ giả của đường tiếp điện so với các phương pháp cấp nguồn sự phát triển kinh tế xã hội, là chìa khóa để tiến vào thế giới của song song và nối tiếp truyền thống cho anten vi dải [10]. IoT. Công nghệ 5G hiện nay đang được các tổ chức nghiên cứu Tuy nhiên, từ trước đến nay, anten cấu trúc răng lược được nhằm tiến tới chuẩn chung. Theo 3GPP đề xuất, chuẩn dải tần sử dụng đa số trong công nghệ định vị tự động của ô tô ở tần số của 5G rất linh động, tùy theo vị trí địa lý và vùng lãnh thổ, trong 76.5 GHz [11], [12], [13], hơn nữa cho đến nay, chưa có bài báo đó băng tần từ 24.25 - 29.5 GHz và 37 - 43.5 GHz hay thường nào đề cập rõ đến quy trình thiết kế cụ thể, đặc biệt là ở dải tần được gọi tắt 28, 38 GHz là những dải tần hứa hẹn sẽ được phát 28 GHz. Vì vậy, trong bài báo này, chúng tôi đưa ra phương triển sớm trong hệ thống 5G. Chính dải tần được chọn sử dụng pháp, quy trình thiết kế cụ thể đối với loại anten này, việc mô làm nảy sinh những trở ngại về mặt công nghệ để 5G có thể được phỏng thực hiện ở tần số 28 GHz. Thêm vào đó, với những ưu triển khai vào thực tế. điểm kể trên, chúng tôi đề xuất cấu trúc mảng anten răng lược Anten hiện nay có thể được chế tạo bằng công nghệ vi dải công nghệ vi dải cho ứng dụng trong hệ thống thông tin di động đơn giản nhưng có độ khuếch đại thấp, băng thông hẹp. Để cải 5G. thiện, có thể sử dụng công nghệ anten cộng hưởng điện môi DRA (Dielectric Resonator Antenna) nhằm tăng hiệu suất bức II. THIẾT KẾ ANTEN MẢNG RĂNG LƯỢC xạ, mở rộng băng thông [1]; hoặc dùng thấu kính để tăng độ lợi [2]; hay dùng đế điện môi bằng gốm cho hệ số phẩm chất, hiệu A. CẤU TRÚC ANTEN suất bức xạ cao, băng thông lớn [3], [4] … Tuy nhiên, ở bước Một anten vi dải răng lược có cấu trúc gồm đế điện môi nằm sóng milimet thì kích thước anten giảm nhỏ đáng kể dẫn đến khó trên mặt phẳng đất và một số p ...