Thiết kế, chế tạo Anten băng thông siêu rộng cho hệ thống giám sát các thông số động cơ đầu máy xe lửa

Trong bài báo này, một anten loa TEM đã được nghiên cứu chế tạo, anten này đóng vai trò là anten thu của mạng cảm biến UWB, áp dụng cho hệ thống giám sát động cơ đầu máy xe lửa. Kết quả mô phỏng và đo lường đã cho thấy các thiết kế đáp ứng các yêu cầu của hệ thống. Anten có băng thông hoạt động rộng trong khoảng từ 1GHz đến 8 GHz và có hiệu suất cao và giá trị tăng ích lớn trên toàn bộ dải tần. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế, chế tạo Anten băng thông siêu rộng cho hệ thống giám sát các thông số động cơ đầu máy xe lửa Thiết kế, chế tạo Anten băng thông siêu rộng cho hệ thống giám sát các thông số động cơ đầu máy xe lửa Đặng Anh Tuấn1, Nguyễn Việt Hưng2, Nguyễn Hồng Vũ1, Lâm Hồng Thạch3, Sergey V. Volvenko4, 1 Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa 2 Học viện công nghệ Bưu chính Viễn Thông 3 Đại học Bách Khoa Hà Nội 4 Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Saint Petersburg 195251, Russia Abstract— In this papers a design of TEM horn antenna, was TEM (Transverse Electromagnetic) được thiết kế đặc biệt. studied for receiving antennas of a UWB sensor network, which Các anten loa TEM đã được sử dụng làm anten thu phát can be applied for Locomotive engine monitoring system. băng rộng cho các ứng dụng khác nhau. Loại anten này có Simulation and measurement results have showed the designs ưu điểm là băng rộng, không phân tán, độ định hướng cao meet the system requirements. The antenna has ultra large operation bandwidth which ranges from 1GHz to 8 GHz and và dễ dàng chế tạo. Trong [6] trình bày một phương pháp good gain value across the whole band. thiết kế mới cho một anten TEM được đề xuất trên cơ sở lý thuyết ống dẫn sóng song song. Anten TEM có hình Keywords—UWB, sensor network, TEM horn, dạng tam giác này có cấu trúc giảm dần tuyến tính để tăng Abstract— Trong bài báo này, một anten loa TEM đã được băng thông phù hợp. Một ăng-ten băng rộng mở rộng theo nghiên cứu chế tạo, anten này đóng vai trò là anten thu của cấp số mũ theo chiều dọc và có một balun được thiết kế mạng cảm biến UWB, áp dụng cho hệ thống giám sát động cơ trong [7]. Balun được sử dụng để cải thiện đặc tính trở đầu máy xe lửa. Kết quả mô phỏng và đo lường đã cho thấy các kháng của anten TEM. Ăng-ten được thiết kế có thể được thiết kế đáp ứng các yêu cầu của hệ thống. Anten có băng thông sử dụng không chỉ cho các phép đo EMC, mà còn cho các hoạt động rộng trong khoảng từ 1GHz đến 8 GHz và có hiệu hệ thống truyền thông băng thông rộng. Các công thức suất cao và giá trị tăng ích lớn trên toàn bộ dải tần. phân tích và thiết kế được trình bày trong [8], dựa trên ánh xạ bảo giác (Conformal Mapping), tính toán trở kháng đặc Từ khóa—UWB, mạng cảm biến không dây, TEM horn, trưng của anten loa TEM. I. GIỚI THIỆU Với mục đích đề cập ở trên, bài báo này sẽ được trình Trong những năm gần đây, giao tiếp tầm ngắn sử dụng bày trong cấu trúc sau: Hệ thống giám sát động cơ đầu các cảm biến có độ phân giải cao ứng dụng công nghệ máy xe lửa sẽ được trình bày trong phần II. Anten thu cho truyền thông băng rộng (UWB) đang là vấn đề nóng được hệ thống giám sát là trọng tâm chính của bài báo này sẽ nhiều nhà khoa học nghiên cứu phát triển [1] - [3]. Trong được trình bày trong phần III cùng với các kết quả mô dự án hợp tác giữa Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự phỏng và thử nghiệm của nó. Phần IV sẽ trình bày ngắn động hóa và Đại học Bách Khoa St. Petersburg, nhóm tác gọn hiệu suất của hệ thống giám sát của chúng tôi bằng giả đã phát triển một hệ thống giám sát động cơ đầu máy cách sử dụng ăng-ten được đề xuất. Phần cuối cùng là để xe lửa. Tại cấp trường, các bộ đo và phát tín hiệu băng kết luận và thảo luận. thông siêu rộng được gắn trên lớp vỏ động cơ, nguồn cung cấp cho các thiết bị này là bộ biến đổi năng lượng nhiệt- II. TỔNG QUAN HỆ THỐNG UWB điện. Thông số đo lường là các giá trị nhiệt độ, áp suất tại các vị trí khác nhau của động cơ, sau khi tính toán, giá trị A. Kiến trúc hệ thống nhiệt độ, áp suất được truyền tới Trạm thiết bị thu dữ liệu Cấu trúc của mạng cảm biến không dây băng thông siêu băng thông siêu rộng, từ đó, dữ liệu sẽ được truyền về các rộng cho hệ thống giám sát động cơ đầu máy xe lửa được thiết bị hiển thị tại buồng lái cho người lái theo dõi và điều thể hiện trong hình 1. Việc kết hợp các cảm biến thành khiển động cơ. Môi trường truyền dẫn đặc biệt có sự hiện nhiều nhóm dựa trên vị trí của chúng được tính toán cho diện của nhiễu phản xạ, nhiễu đa đường và sự giao thoa phù hợp với thực tế. hẹp trong không gian động cơ, khiến cho việc sử dụng hệ thống truyền thông băng hẹp là không hiệu quả. Do đó, Nhóm 1 bao gồm: Cảm biến đo các thông số nhiệt độ giải pháp sử dụng tín hiệu siêu băng rộng (UWB) đã được nước sau làm mát, nhiệu độ nước trước làm mát, áp suất đề xuất. Mạng cảm biến sử dụng tín hiệu UWB được trình nhiên liệu trước lọc, áp suất nhiên liệu sau lọc, áp suất dầu bày trong [2], [4], [5] chứng minh rằng hệ thống như vậy trước lọc và áp suất dầu sau lọc. Nhóm này được thu thập có thể có nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống băng hẹp. ...