Thiết kế anten mảng tái cấu hình tần số sử dụng cấu trúc DGS

Bài báo này đề xuất thiết kế anten mảng tái cấu hình tần số với kích thước tại những tần số trung tâm 7.5 Ghz và 9 GHz sử dụng cấu trúc Defected Ground Structure (DGS) và chuyển mạch bằng cách sử dụng pin diode. Anten mảng gồm 4 phần tử (2x2) được chế tạo sử dụng lớp điện môi FR4 với các tham số: hằng số điện môi εr = 4.4, chiều dày lớp điện môi hsub = 1.575 mm, suy hao tanδ = 0.02. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế anten mảng tái cấu hình tần số sử dụng cấu trúc DGS HộiHội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Thiết kế anten mảng tái cấu hình tần số sử dụng cấu trúc DGS Nguyễn Ngọc Lan1, Vũ Văn Yêm1, Bernard Journeet2, Lâm Hồng Thạch1 và Trịnh Thị Hương3 1 Viện Điện tử Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam 2 Đại học Sư phạm Cachan, Cộng hòa Pháp 3 Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội, Việt Nam Email: dtvt2006@gmail.com, yem.vuvan@hust.edu.vn, bernard.journet@ens-cachan.fr, thach.lamhong@hust.edu.vn, us.trinh@utc.edu.vn Tóm tắt - Trong những năm gần đây, các thiết bị vô tuyến Bài báo này đề xuất việc thiết kế anten mảng tái cấu hình hoạt ngày càng được thu nhỏ về kích thước, nhưng đồng thời cũng động tại băng X ở tần số trung tâm 7.5 GHz và 9 GHz sử dụng được tích hợp ngày càng nhiều chức năng phục vụ cho nhiều mục PIN diode. Anten gồm 4 phần tử tuyến tính (2x2) được thiết kế đích. Do đó, việc thiết kế anten cũng phải đáp được các nhu cầu trên tấm FR4 có độ dày hsub = 1.575 mm, hằng số điện môi εr = trên. Với việc có tính định hướng cao cũng như có thể thay đổi pha và biên độ, anten mảng tái cấu hình cho phép chúng ta có thể 4.4 và suy hao tanδ = 0.02. thay đổi đồ thị của anten mà không cần phải thay đổi cả hệ thống anten. Bên cạnh đó, việc có thể tái cấu hình theo cả tần số và đồ II. THIẾT KẾ ANTEN thị bức xạ, anten mảng đã trở nên thông minh và có thể đáp ứng được hầu hết các yêu cầu hiện nay. Bài báo này đề xuất thiết kế anten mảng tái cấu hình tần số với kích thước tại những tần số 1. Mô hình anten trung tâm 7.5 Ghz và 9 GHz sử dụng cấu trúc Defected Ground Mô hình của anten được hiển thị trong hình 1. Cấu trúc của Structure (DGS) và chuyển mạch bằng cách sử dụng pin diode. anten bao gồm lớp đất sử dụng cấu trúc Defected Ground Anten mảng gồm 4 phần tử (2x2) được chế tạo sử dụng lớp điện môi FR4 với các tham số: hằng số điện môi εr = 4.4, chiều dày lớp Structure (DGS) với chiều dày t = 0.035 mm. Phía trên của lớp điện môi hsub = 1.575 mm, suy hao tanδ = 0.02. Anten đề xuất có đất là tấm điện môi FR4 với chiều dày h = 1.575 mm, hằng số hiệu suất cao và băng thông rộng. Anten được thiết kế và mô điện môi εr = 4.4, suy hao tanδ = 0.02. phỏng sử dụng phần mềm CST Microwave Studio. Index Terms: anten mảng, Defected Ground Structure (DGS), anten tái cấu hình, băng thông rộng, pin diode I. GIỚI THIỆU Anten là một thành phần không thể thiếu trong các hệ thống thông tin vô tuyến. Có nhiều loại anten khác nhau như anten dipole, anten PIFA, anten loga chu kỳ, anten gương, ... Mỗi loại anten có đặc tính hoạt động khác nhau và phù hợp với những ứng dụng cụ thể. Anten tái cấu hình là anten mà có thể thay đổi các đặc tính hoạt động như tần số, đồ thị bức xạ và phân cực hoặc tổ hợp của các đặc tính trên. Khái niệm anten tái cấu hình lần đầu được đưa ra bởi D. Schaubert năm 1983 [1]. Những kỹ thuật được sử dụng để tái cấu hình là RF-MEMS (Radio Frequency MicroElectroMechanical System) [2][3], PIN diodes [4][5], diode biến dung [6][7], quang dẫn [8][9]. Với khả năng có thể thay đổi các đặc tính hoạt động, anten tái cấu hình đã trở nên mềm dẻo và có thể đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau. a) PIN diode là một thiết bị bán dẫn với hai trạng thái hoạt động là ON và OFF. Trong mạch RF, PIN diode đóng vai trò như một công tắc để đóng mở mạch. Với tốc độ chuyển mạch nhanh và dễ dàng sử dụng, PIN diode ngày càng được sử dụng rộng rãi, trong đó có lĩnh vực anten. ISBN: 978-604-67-0635-9 394 394 Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) khi trạng thái là OFF, nó tương đương với một điện trở rất lớn. Với PIN diode, chúng ta có thể điều khiển một lượng lớn các tín hiệu RF thông qua việc sử dụng dòng một chiều ở mức rất nhỏ. Mô hình của PIN diode được hiển thị trong hình 2. Hình 2: Mô hình của PIN diode [11] b) Như được chỉ ra trong hình 2, cấu tạo của PIN diode gồm Hình 1: Mô hình của anten: a) mặt trên; b) lớp đất. 3 vùng: vùng I ở giữa là vùng Silicon, vùng P và vùng N ở hai Anten gồm 4 phần tử và những đường truyền tín hiệu được bên. Hiệu suất của PIN diode phụ thuộc chính vào hình dạng điều khiển bằng pin diode. Anten được thiết kế lần lượt tại các chip và vật liệu ...