Thiết kế anten lưỡng cực đặt vuông góc có khả năng cấu hình loại phân cực tròn

Một phương pháp đơn giản sử dụng PIN diode nhằm tăng tính ứng dụng và loại bỏ đi nhược điểm của anten phân cực tròn được đề xuất trong bài báo. Phương pháp này được kiểm chứng bằng anten lưỡng cực đặt vuông góc tạo nên phân cực tròn và ứng dụng PIN diode giúp thay đổi phân cực tròn trái hoặc phải tùy theo mong muốn. Thiết kế cuối cùng cho băng thông S11 trải từ 2 GHz đến 2.6 GHz với tỷ số trục AR đạt 0.52dB tại tần số 2.4 GHz tạo nên phân cực tròn tốt tại tần số đó. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế anten lưỡng cực đặt vuông góc có khả năng cấu hình loại phân cực tròn THIẾT KẾ ANTEN LƯỠNG CỰC ĐẶT VUÔNG GÓC CÓ KHẢ NĂNG CẤU HÌNH LOẠI PHÂN CỰC TRÒN Đoàn Minh Thuận1, Bùi Công Danh3, Trịnh Xuân Dũng1, Nguyễn Trương Khang2,3,* Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Bách Khoa, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam 1 2 Viện Khoa học tính toán, Trường ĐH Tôn Đức Thắng, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam 3 Khoa Điện – Điện tử, Trường ĐH Tôn Đức Thắng, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam *Corresponding author: nguyentruongkhang@tdtu.edu.vn Tóm tắt—Một phương pháp đơn giản sử dụng PIN diode nhằm tăng tính ứng dụng và loại bỏ đi nhược điểm của anten phân cực tròn được đề xuất trong bài báo. Phương pháp này được kiểm chứng bằng anten lưỡng cực đặt vuông góc tạo nên phân cực tròn và ứng dụng PIN diode giúp thay đổi phân cực tròn trái hoặc phải tùy theo mong muốn. Thiết kế cuối cùng cho băng thông S11 trải từ 2 GHz đến 2.6 GHz với tỷ số trục AR đạt 0.52dB tại tần số 2.4 GHz tạo nên phân cực tròn tốt tại tần số đó. Với việc thay đổi chế độ hoạt động của PIN diode, anten thay đổi được phân cực tròn trái và phải với các thông số S11 và AR là không đổi. Điều này giúp anten hoạt động ổn định ở mọi loại phân cực tròn. Ngoài ra, anten còn sử dụng một lớp ground giúp anten đạt độ lợi 6.7dBi tại 2.4 GHz. Đây cũng là một điểm mạnh của cấu trúc giúp loại bỏ đi nhược điểm độ lợi thấp của bản thân anten lưỡng cực. Từ khóa—anten lưỡng cực, anten có khả năng cấu hình, phân cực tròn I. GIỚI THIỆU Ngày nay, với xu thế phát triển ngày càng nhanh của công nghệ thì các yêu cầu được đặt ra cho việc thiết kế anten cũng ngày càng khắt khe và phức tạp hơn. Chính vì điều đó mà anten mang trong mình nhiều chức năng và khả năng tùy biến đang trở thành một trong những đề tài nghiên cứu phổ biến ngày nay. Tuy nhiên, với xu hướng của công nghệ di động (mobile technology) ngày nay thì kích thước nhỏ gọn, dễ dàng gia công và có giá thành rẻ cũng là những tiêu chí không thể thiếu trong thiết kế anten. Trong lĩnh vực nghiên cứu này, anten có khả năng cấu hình lại (reconfigurable antenna) đang nhận được sự quan tâm lớn bởi nó đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trên: thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, dễ gia công và có giá thành phải chăng [1] - [3]. Anten cấu hình lại thường chia thành bốn nhóm lớn tùy theo khả năng điều chỉnh của nó: anten cấu hình lại tần số, phân cực, đồ thị phát xạ và cuối cùng là anten có khả năng cấu hình tổng hợp [4]. Để tạo nên sự thay đổi trên, các anten thường có sự hỗ trợ của các linh kiện điện tử. Các linh kiện thường dùng là PIN diode, công tắc MEMS, varactor, … Mỗi loại linh kiện trên đều có các ưu và nhược điểm riêng phù hợp với từng nhóm anten cấu hình lại. Varactor có khả năng thay đổi điện dung C, điều này có lợi cho việc thay đổi Hình 1. Mô hình anten tần số hoạt động của anten. Tuy nhiên, giá thành của varactor là khá cao và sẽ không có lợi trong trường hợp chỉ cần thay vẫn có những nhược điểm như cần một mạch cấp nguồn đổi hai mức TẮT và MỞ vì ta không dùng hết hiệu năng của công suất cao và phức tạp, đồng thời MEMS cần thời gian nó. Ngoài ra, công tắc MEMS cũng là linh kiện thường được chuyển mạch khá lớn nên sẽ khiến hiệu suất hoạt động qua sử dụng trong lĩnh vực này. MEMS có độ suy hao lắp đặt lại giữa các chức năng của anten giảm xuống. Đặc biệt, khi (insertion loss) nhỏ, có hệ số phẩm chất cao và đặc biệt là có chỉ cần sử dụng để chuyển đổi giữa các chế độ hoạt động của độ suy hao công suất (power loss) thấp. Mặc dù vậy, MEMS anten thì PIN diode là linh kiện hữu ích nhất [5]. PIN diode 55 0 Ld = 21.5mm Ld = 23.5mm -5 Ld = 25.5mm |S11| (dB) -10 -15 Hình 2. Mô hình anten khi không có mạch cấp nguồn PIN diode -20 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 Frequency (GHz) 0 12 w = 0.6mm w = 0.8mm Ld = 21.5mm -5 w = 1mm 9 Ld = 23.5mm ...