Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu, phát triển ăng ten vi dải kích thước nhỏ băng thông siêu rộng...

Tài liệu Nghiên cứu, phát triển ăng ten vi dải kích thước nhỏ băng thông siêu rộng

.PDF
24
312
68

Mô tả:

MỞ ĐẦU KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN Một số kết quả đạt được của luận án: 1. Công nghệ băng siêu rộng và ăng-ten băng siêu rộng: Luận án đã nghiên cứu tổng thể các giải pháp mở rộng dải thông, giảm nhỏ kích thước và độ tương hỗ. Tiến hành thiết kế thành công một số mẫu ăng-ten UWB và ăng-ten MIMO UWB. Cụ thể: Công nghệ UWB đã và đang mở ra một hướng phát triển mới cho truyền thông không dây, nó có nhiều ưu điểm, sử dụng năng lượng thấp và hoạt động song song bên cạnh các hế thống vô tuyến khác. Công nghệ UWB đặt ra nhiều thách thức trong đó có vấn đề tính toán, thiết kế và chế tạo ăng-ten. Ăng-ten dùng cho UWB vừa phải đảm bảo băng thông rất rộng từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz, đồng thời phải nhỏ gọn, ít gây méo tín hiệu. Ăng-ten mạch dải là sự lựa chọn thích hợp cho thiết kế ăng-ten UWB. Ăng-ten MIMO UWB đã và đang được tập trung nghiên cứu, phát triển. Việc nghiên cứu, thiết kế ăng-ten MIMO UWB gồm hai phần tử đang được các nhà nghiên cứu chú trọng. 1. Đối với hệ thống đơn ăng-ten: Luận án đã nghiên cứu, đề xuất và chế tạo thử nghiệm hai mẫu ăng-ten đơn cực dạng tấm và ăng-ten đơn cực dạng khe sử dụng công nghệ mạch vi dải. Các ăng-ten thiết kế sử dụng đa cộng hưởng phẳng bằng cách dùng các tấm bức xạ phụ và khe cộng hưởng một phần tư bước sóng cho dải tần siêu rộng từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz. Các ăng ten đề xuất có các tham số đáp ứng yêu cầu sử dụng cho các thiết bị UWB. 2. Đối với hệ thống ăng-ten MIMO: dựa trên các ăng-ten đơn cực dạng tấm và ăng-ten đơn cực dạng khe đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, đo thử được ba mẫu ăng-ten MIMO hai chấn tử gồm: (i) sử dụng hai ăng-ten đơn cực dạng tấm; (ii) sử dụng hai ăng-ten đơn cực dạng khe; và (iii) sử dụng kết hợp một ăng-ten đơn cực dạng tấm và một ăng-ten đơn cực dạng khe để giảm độ tương hỗ giữa các ăng-ten. Các mẫu ăng-ten MIMO sử dụng dây chêm để giảm độ tương hỗ. Những ăng-ten MIMO được chế tạo, đo các kiểm tham số điều đảm bảo tốt và có thể được sử cho các thiết bị UWB sử dụng kỷ thuật MIMO. Hướng phát triển của luận án: Trên cơ sở các công trình nghiên cứu, để hoàn thiện hơn nữa cần phải tiếp tục nghiên cứu các vấn đề sau: 2. Đóng góp chính của luận án: Luận án tập trung vào việc nghiên cứu, phát triển các ăng-ten UWB kích thước nhỏ và các ăng-ten MIMO UWB hai phần tử kích thước nhỏ với độ tương hỗ thấp. Các đóng góp chính của luận án bao gồm: • Nghiên cứu, phát triển các ăng-ten UWB bao gồm ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm và ăng-ten UWB đơn cực dạng khe có kích thước nhỏ. Các ăng-ten UWB này được thiết kế theo kiểu ăng-ten mạch dải, trên nền chất điện môi FR4, là vật liệu phổ biến tại Việt Nam. • Nghiên cứu, đề xuất các ăng-ten MIMO UWB kích thước nhỏ với độ tương hỗ thấp. Các ăng-ten MIMO sử dụng dây chêm và kết hợp các ăng-ten khác loại để giảm nhỏ độ tương hỗ. 3. Phương pháp nghiên cứu: 1. Nghiên cứu, đề xuất các ăng-ten UWB dạng khe với cấu trúc khe dạng xiên góc với các góc độ và vị trí của khe khác nhau cũng như phân cực của nó. Phương pháp nghiên cứu cơ bản là kết hợp lý thuyết với thức nghiệm. Đưa ra các mô hình ăng-ten, tính toán, thiết kế và sử dụng phần mềm mô phỏng để đánh giá. Tiến hành chế thử, đo kiểm các tham số của các ăng-ten. 2. Nghiên cứu, đề xuất ăng-ten MIMO UWB có số lượng là 4 và 8 phần tử, ăng-ten MIMO sử dụng siêu vật liệu. Đề xuất và thử nghiệm thêm các giải pháp để giảm độ tương hỗ trong ăng-ten MIMO UWB. 4. Bố cục luận án: 24 Luận án gồm 137 trang (ngoài các phần: Danh mục các công trình công bố; và Tài liệu tham khảo), được chia làm 3 chương với nội dung cơ bản như sau: 1 Chương 1 Đo kiểm Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 330 300 TỔNG QUAN VỀ ĂNG-TEN DẢI SIÊU RỘNG 270 1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin băng siêu rộng Công nghệ truyền thông vô tuyến UWB theo tiêu chuẩn FCC đang thu hút sự chú ý lớn của cộng đồng nghiên cứu trên thế giới. Khác với các kỹ thuật truyền thống, công nghệ UWB dựa trên việc thu phát các xung có độ rộng rất nhỏ, cỡ ns. Do vậy, tín hiệu UWB có dải thông rất rộng và mật độ phổ công suất rất thấp, nhỏ hơn - 41,25 dB/MHz. Trong phần này trình bày những đặc điểm chính của hệ thống thông tin UWB, ưu điểm và thách thức cùng những ứng dụng cơ bản của thông tin UWB. 1.2 240 210 Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 270 1.3 Các yêu cầu cơ bản của ăng-ten dải siêu rộng Trong phần này trình bày các yêu cầu cơ bản về ăng-ten UWB: yêu cầu về dải thông, kích thước và độ tương hỗ. Yêu cầu ăng-ten phải có dải tần bao trùm từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz. vì vậy cần các giải pháp mở rộng dải thông: Sử dụng hình dạng thích hợp, dùng đa cộng hưởng phẳng, dùng cấu hình nhiều lớp, phối hợp trở kháng, dùng phần tử ký sinh, dùng chất điện môi. Yêu cầu về kích thước ăng-ten UWB phải có cấu trúc nhỏ, gọn. Các giải pháp cơ bản để giảm nhỏ kích thước ăng-ten bằng cách tăng giá trị điện cảm nối tiếp và tăng giá trị điện dung song song. Độ tương hỗ giữa các phần tử trong ăng-ten MIMO cần phải giảm thiểu 2 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 Đo kiểm Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 330 300 90 270 120 240 150 210 240 210 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 90 120 150 (b) (a) Những vấn đề chung về ăng-ten dải siêu rộng Ăng-ten dải siêu rộng theo định nghĩa là ăng-ten có độ rộng băng tần lớn hơn 20% so với tần số trung tâm hoặc độ rộng băng tần lớn hơn hoặc bằng 500 MHz. Trong phạm vi của luận án, băng thông được nghiên cứu theo tiêu chuẩn của FCC với dải tần từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz nên ăng-ten thiết kế phải có băng thông bao trùm dải tần này. Phần này trình bày những vấn đề chung về ăng-ten dải siêu rộng đơn cực dạng tấm và ăng-ten dải siêu rộng đơn cực dạng khe. Đối với ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm đã đưa ra mô hình tổng quát và nguyên lý hoạt động. Ăng-ten UWB đơn cực dạng khe đã đưa ra các cấu trúc cơ bản và nguyên lý hoạt động. 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 60 270 90 120 240 150 210 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 90 120 150 (d) (c) Hình 3.73: So sánh đồ thị bức xạ của ăng-ten đơn cực dạng khe: (a) 3,1 GHz; (b) 5,0 GHz; (c) 9,0 GHz; (d) 10,6 GHz. H365 đơn cực dạng tấm và ăng-ten MIMO 3 kết hợp ăng-ten đơn cực dạng khe và ăng-ten đơn cực dạng tấm. Với ba mẫu ăng-ten này, tiến hành mô phỏng, chế tạo và đo kiểm đều đạt yêu cầu sử dụng cho thiết bị UWB. Bằng cách sử dụng dây chêm đã làm độ tương hỗ giữa các phần tử trong ăng-ten MIMO UWB, khi ta sử dụng các phần tử khác loại để thiết kế ăng-ten MIMO đã góp phần làm giảm độ tương hỗ, cụ thể là có thể giảm hệ số tương quan đi 5 dB. Các mẫu ăng-ten MIMO UWB đề xuất được so sánh với các công trình thiết kế khác và đều có ưu điểm về kích thước, độ tương hỗ và hiệu suất. Các mẫu ăng-ten MIMO UWB qua đo kiểm điều đảm bảo do đó có thể sử dụng cho các thiết bị trong hệ thống thông tin UWB, đặc biệt cho các thiết bị UWB sử dụng kỹ thuật MIMO có kích thước nhỏ. 23 Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 270 240 210 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 30 60 Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 90 270 120 240 210 150 300 270 240 210 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 90 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 30 60 Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 90 270 120 240 210 150 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 150 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 90 120 150 (d) (c) Hình 3.68: So sánh đồ thị bức xạ của ăng-ten đơn cực dạng tấm: (a) 3,1 GHz; (b) 5,0 GHz; (c) 9,0 GHz; (d) 10,6 GHz. H370 10,7 GHz, đồ thị bức xạ đảm bảo gần đẳng hướng. - Hệ số tăng ích cực đại của ăng-ten đạt được trong cả dải tần từ 2,0 dBi đến 5,1 dBi. Hệ số tương quan nhỏ hơn ăng-ten MIMO dùng phần tử cùng loại và đạt nhỏ hơn -25 dB. Như vậy, khi ta kết hợp ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm với ăng-ten đơn cực dạng khe thì độ tương hỗ giảm. 3.5 Kết luận chương 3 Trên cơ sở các ăng-ten UWB thiết kế ở Chương 2, tính toán và lựa chọn các mẫu dây chêm phù hợp, ta tiến hành thiết kế được các ăng-ten MIMO UWB. Với sự kết hợp này đã thiết kế ra ba mẫu ăng-ten MIMO: ăng-ten MIMO 1 gồm hai ăng-ten UWB đơn cực dạng khe, ăng-ten MIMO 2 gồm hai ăng-ten UWB 22 để ăng-ten hoạt động ổn định. Các giải pháp giảm độ tương hỗ được sử dụng: Thứ nhất là cắt khoét mặt phẳng đất. Thứ hai là sử dụng sự thay đổi cấu trúc không gian và góc. Thứ ba là cấu trúc dị thể, các ăng-ten và mặt phẳng đất thường có cấu trúc đặc biệt với những cấu hình đối xứng và lặp. Thứ tư là sử dụng dây chêm để ngăn cách sự tác động của điện từ trường giữa các phần tử trong ăng-ten MIMO. 1.4 120 (b) (a) Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ăng-ten dải siêu rộng Trong phần này tiến hành khảo sát các công trình đã công bố về ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm, ăng-ten UWB đơn cực dạng khe và ăng-ten MIMO UWB. Đa phần các nghiên cứu về ăng-ten UWB ở các công trình đều thiết kế dạng mạch dải, sử dụng chất điện môi có cấu trúc hình học hợp lý để mở rộng băng thông và giảm nhỏ kích thước của ăng-ten. Các ăng-ten UWB thiết kế thường có kích thước lớn, chưa hướng tới thiết kế ăng-ten MIMO UWB có cấu trúc nhỏ, gọn với độ tương hỗ thấp. Đối với ăng-ten UWB đơn cực dạng khe, đặc điểm chung thường có kích thước khá nhỏ, nhưng có cấu trúc phức tạp. Các công trình công bố về ăng-ten UWB đơn cực dạng khe thường ít kèm theo chế tạo và đo kiểm. Ăng-ten UWB đơn cực dạng khe thường có kích thước nhỏ nên hệ số tăng ích cực đại thường khá nhỏ. Các ăng-ten MIMO UWB thiết kế đa phần đều hướng tới cấu trúc nhỏ và đặc biệt chú trọng tìm cách giảm nhỏ độ tương hỗ giữa các phần tử trong ăng-ten. 1.5 Định hướng nghiên cứu của luận án Luận án nghiên cứu, phát triển ăng-ten UWB theo tiêu chuẩn FCC với dải tần số từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz. Ăng-ten thiết kế trên nền chất điện môi FR4, đây là vật liệu phổ biến ở Việt Nam. Chất điện môi FR4 có hệ số tổn hao lớn do vậy nếu cùng một quy trình sử dụng thiết kế ăng-ten UWB mà dùng vật liệu có hệ số tổn hao nhỏ thì có thể tạo ra các ăng-ten chất lượng tốt hơn. Luận án tập trung nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các ăng-ten UWB có cấu trúc phù hợp, kích thước nhỏ làm cơ sở cho thiết kế ăng-ten MIMO UWB. Cụ thể là ngiên cứu, thiết kế ăng-ten đơn cực dạng tấm và dạng khe để thiết kế các ăng-ten MIMO UWB có kích thước nhỏ với độ tương hỗ thấp. Ăng-ten MIMO UWB giảm độ tương hỗ bằng sử dụng dây chêm và phần tử khác loại. 1.6 Kết luận chương 1 Chương 1 đã trình bày tổng quan thông tin UWB và ăng-ten UWB, đây là những vấn đề nền tảng, cơ sở cho nghiên cứu, đề xuất các ăng-ten UWB và ăng-ten MIMO UWB ở chương tiếp theo. 3 2.4 2.4 Mô phỏng Đo kiểm 2.2 Chương 2 2.2 ĂNG-TEN UWB DẠNG TẤM VÀ DẠNG KHE KÍCH THƯỚC NHỎ VSWR 2 1.8 VSWR2 VSWR 1 VSWR1 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC MẪU Mô phỏng Đo kiểm 2.0 2.0 1.6 1.8 1.6 1.4 1.4 1.2 1.2 1.0 1.0 3 4 5 6 7 8 9 10 3 11 4 5 Tần số [GHz] Frequency [GHz] 6 8 9 10 11 (b) (a) 2.1 7 Tần số [GHz] Frequency [GHz] Hình 3.65: So sánh hệ số sóng đứng điện áp: (a) ăng-ten 1; (b) ăng-ten 2. Giới thiệu chương Trên cơ sở những vấn đề cơ bản ở Chương 1 về thiết kế ăng-ten UWB, trong Chương 2, tiến hành nghiên cứu, đề xuất ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm và ăng-ten UWB đơn cực đơn cực dạng khe trên nền chất điện môi FR4, là vật liệu phổ biến tại Việt Nam. -15 S and S S1221và S2121[dB] 2.2 Thiết kế ăng-ten băng siêu rộng đơn cực dạng tấm 2.2.1 Yêu cầu đối với thiết kế ăng-ten UWB Chọn vật liệu làm ăng-ten và mặt phẳng đất là đồng, chất điện môi là FR4, đây là vật liệu có tanδ = 0,02 lớn, do vậy nếu sử dụng vật liệu có hệ số tổn hao nhỏ hơn thì thiết kế sẽ được ăng-ten tốt hơn. Mô phỏng Đo kiểm H361 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tần số [GHz] Frequency [GHz] Hình 3.67: So sánh kết quả đo kiểm và mô phỏng của S12 và S21 . 2.2.2 Tính toán cấu trúc của ăng-ten Nghiên cứu đưa ra cơ sở lý thuyết của việc lựa chọn cấu trúc ăng-ten. Tiến hành tính toán, điều chỉnh kích thước để đưa ra cấu trúc ăng-ten hợp lý. W w2 w3 o s x y l1 L l2 w4 w6 w5 w1 kết quả đo tương đồng với kết quả mô phỏng. Khi thực hiện đo đồ thị bức xạ ăng-ten 2, ăng-ten 2 được nối với nguồn cao tần còn ăng-ten 1 nối với tải 50 Ω. So sánh đồ thị bức xạ đo kiểm với kết quả mô phỏng tại các tần số 3,1 GHz; 5,0 GHz; 9,0 GHz và 10,6 GHz như Hình 3.73. Từ hình này, kết quả đo tương đồng với kết quả mô phỏng, đảm bảo bức xạ gần như đẳng hướng và đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho các thiết bị trong hệ thống thông tin UWB. Wg l3 l4 Lg 3.4.3 Kết luận t h a) b) c) Hình 2.1: Cấu trúc của ăng-ten: a) Mặt trên, b) Mặt dưới, c) Mặt bên. Tính toán kích thước sơ bộ, đưa ra phương pháp mở rộng dải thông bằng 4 Ăng-ten MIMO UWB kích thước nhỏ với độ tương hỗ thấp khi kết hợp một ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm và một ăng-ten UWB đơn cực dạng khe đã đạt được một số kết quả như sau: - Ăng-ten UWB MIMO thiết kế có cấu trúc nhỏ, gọn, đơn giản, đồng phẳng; dải tần công tác đạt được với hệ số sóng đứng VSWR  2 là từ 3,0 GHz đến 21 GHz, đạt giá trị cực đại là 5,1 dBi tại tần số 10,6 GHz. Hiệu suất bức xạ của ăng-ten MIMO đạt được trong khoảng từ 81,5% đến 95,5%. Vì ăng-ten MIMO gồm hai phần tử khác nhau, do đó độ trễ nhóm của chúng cũng khác nhau, nhưng luôn bé hơn 1,3 ns, độ trễ nhóm của ăng-ten 1 có giá trị nhỏ hơn ăng-ten 2, giá trị không đồng đều trong toàn dải tần và phụ thuộc vào tần số. 3.4.2 Chế tạo và đo kiểm các tham số của ăng-ten Ăng-ten MIMO chế tạo như ở Hình 3.64. Kết quả đo VSWR được so sánh với kết mô phỏng của các ăng-ten 1 và 2 như trên Hình 3.65, hệ số sóng đứng điện áp của hai ăng-ten khi đo kiểm đều nhỏ hơn 2 trong cả dải tần công tác. Bảng 2.1: Tham số kích thước của ăng-ten (mm). Tham số L W Lg Wg h t Giá trị 32 32 10 32 1,6 0,035 Tham số s w1 w2 w3 w4 w5 Giá trị 6 3 8,8 14,4 1,7 2 Tham số w6 l1 l2 l3 l4 Giá trị 2 14 2 1 11 đa cộng hưởng phẳng theo cách sử dụng thêm các tấm bức xạ phụ. Thực hiện tính toán giá trị điện cảm và điện dung tại vị trí gián đoạn điện từ trường ở nơi có bước chuyển tiếp. Các giá trị được tính như sau: #     " W1 √ + 0, 264 εre W2 εre1 + 0, 3 h 1− h (pF ) Cs = 0, 00137 W1 Zom1 W1 εre1 − 0, 258 + 0, 8 h a) (2.1) w2 và L2 = Lw1L+L Ls w2 Lw1 , Lw2 là giá trị điện cảm tính trên một đơn vị dài ứng với các độ rộng của mạch dải tương ứng. Tương tự ta có thể xác định các giá trị điện cảm khác còn lai: L1 = Lw1 L Lw1 +Lw2 s Lwi = zom √ c εre (H/m) Đối với các trường hợp này thì W h  2 nên ta có: b) Hình 3.64: Ăng-ten chế tạo: a) Mặt trên; b) Mặt dưới. −1      377 W εr + 1 εr − 1 W Zom = √ + 0.883 + ln + 0, 94 + 1, 451 + 0, 165 2 εr h πεr 2h εr (2.2) Tham số S12 và S21 của ăng-ten MIMO khi mô phỏng so với đo kiểm được biểu diễn như trên Hình 3.67, kết quả đo kiểm có hình dạng giống như mô phỏng và giá trị nhỏ hơn -20 dB. Vì ăng-ten MIMO cấu tạo từ hai phần tử khác nhau nên ta tiến hành so sánh kết quả đo đồ thị bức xạ với kết quả mô phỏng đối với cả hai phần tử. Khi thực hiện đo đồ thị bức xạ ăng-ten 1, ăng-ten 1 được nối với nguồn cao tần còn ăng-ten 2 nối với tải 50 Ω. Tiến hành đo đồ thị bức xạ của ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm. So sánh đồ thị bức xạ đo kiểm với mô phỏng tại các tần số 3,1 GHz; 5,0 GHz, 9,0 GHz và 10,6 GHz như Hình 3.68. Từ hình này, Với zom là trở kháng đặc tính của đường truyền; εre là hằng số điện môi hiệu dụng, h là độ dày của tấm điện môi tính bằng micromet, W là độ rộng tương ứng của đường truyền mạch dải. Sử dụng phần mềm Ansoft HFSS để mô phỏng và khảo sát các tham số của ăng-ten trong dải tần số từ 3,0 GHz đến 11,0 GHz, VSWR  2 trong cả dải tần khảo sát. Đồ thị bức xạ của ăng-ten gần như đẳng hướng. 20 5  2 r zom1 εre1 Ls = 0, 000987h 1 − (nH) zom2 εre2 (2.3) w2 Hệ số tăng ích cực đại mô phỏng của ăng-ten đạt được từ 1,9 dBi đến 6,7 dBi. Hiệu suất bức xạ của ăng-ten nhỏ hơn 98,5% nhưng vẫn lớn hơn 94% trong toàn bộ dải tần. w3 Ăng-ten 1 w4 Ăng-ten 2 o y t l2 l3 w6 w5 2.2.3 Chế tạo và đo kiểm ăng-ten x l1 s l5 w1 l4 w1 h d b) a) W l6 w16 w7 w8 w9 w10 w11 w14 w12 l13 l8 l10 l11 w17 w13 w15 l9 l l7 14 a) l15 l12 Dây chêm L l17 l16 w18 w20 l19 l18 w19 b) c) Hình 2.11: Ăng-ten chế tạo: a) Mặt trên; b) Mặt dưới. Hình 3.47: Cấu trúc của ăng-ten MIMO: a) Mặt trên; b) Mặt bên; c) Mặt dưới. 2.4 2.2 2.0 VSWR VSWR Bảng 3.3: Tham số kích thước của ăng-ten (mm). Mô phỏng Đo kiểm 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tần số [GHz] Frequency [GHz] Hình 2.12: So sánh hệ số sóng đứng điện áp của ăng-ten. Ăng-ten UWB sau khi chế tạo như Hình 2.11. Kết quả đo VSWR được so sánh với kết mô phỏng như Hình 2.12, VSWR  2 trong cả dải tần khảo sát. 2.2.4 Kết luận Th.số L W s t h l1 l2 l3 l4 l5 l6 Giá trị 30 65 5 0,035 1,6 14,5 2 1 11,5 117,4 4,5 Th.số l7 l8 l9 l10 l11 l12 l13 l14 l15 l16 l17 Giá trị 8 9 9 1 4 6 13 7 24 5,5 10 Th.số w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 w10 w11 Giá trị 3 7,5 15 2 2 2 15 10,6 4,5 3,5 2 Th.số w12 w13 w14 w15 w16 w17 w18 w19 w20 d Giá trị 4 5 3 14,75 14,25 20 32 0,5 3 37,5 Ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm có cấu trúc đơn giản, nhỏ, gọn, đồng phẳng. Kích thước ăng-ten nhỏ: 32 × 32 × 1, 6 mm3 , VSWR  2 từ 3,0 GHz đến 11,0 GHz, bức xạ gần như đẳng hướng. Hệ số tăng ích cực đại mô phỏng đạt được trong khoảng từ 1,9 dBi đến 6,7 dBi. Kết quả đo kiểm VSWR tương đồng dây chêm có tác dụng ngăn sự cảm ứng lẫn nhau dẫn đến giảm độ tương hỗ giữa các phần tử trong ăng-ten MIMO UWB. Hệ số tăng ích cực đại lớn hơn 2,0 dBi trong cả dải tần từ 3,1 GHz đến 10,6 6 19 Đo kiểm Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 330 300 270 240 210 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz Đo kiểm Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 330 300 60 90 270 120 240 150 210 300 270 240 210 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 90 120 150 với kết quả mô phỏng. 2.3 Thiết kế ăng-ten UWB đơn cực dạng khe 2.3.1 Lý thuyết chung về ăng-ten khe. Phần này trình bày những vấn đề chung về ăng-ten dạng khe để từ đó đưa ra phương pháp thiết kế và lựa chọn mô hình ăng-ten. Xác định việc cắt khe theo tạo tần số cộng hưởng với chiều dài khe bằng một phần tư bước sóng. Việc khoét khe ăng-ten tạo tần số cộng hưởng dựa trên phân bố dòng điện. 2.3.2 Tính toán cấu trúc ăng-ten (b) (a) Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 270 90 240 120 210 150 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz Ăng-ten thiết kế có cấu trúc như Hình 2.14. Kích thước ăng-ten được đưa ra như trong Bảng 2.3. 60 W x 90 y w2 l3 120 L l7 w7 l5 l6 l8 t 150 w1 (d) (c) w5 w6 l2 o w3 w4 l1 h Hình 3.42: So sánh đồ thị bức xạ: (a) 3,1 GHz; (b) 5,0 GHz; (c) 9,0 GHz; (d) 10,6 GHz. a) H3431 l9 l4 b) c) Hình 2.14: Cấu trúc ăng-ten: a) Mặt trên; b) Mặt bên; c) Mặt dưới. Kết quả mô phỏng ta có VSWR  2 trong cả dải tần từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz đối với cả hai ăng-ten. Điều này là do có sự tham gia của điện cảm và điện dung của dây chêm làm dịch chuyển tần số cộng hưởng về phía tần số thấp làm cho dải tần của hai ăng-ten thỏa mãn. Khi ăng-ten MIMO có dây chêm thì S12 và S21 nhỏ hơn -19 dB trong cả dải tần, trường hợp không có dây chêm thì ở đầu băng tần có S12 và S21  -15 dB. Hệ số tương quan giữa hai ăng-ten có giá trị nhỏ hơn -25 dB, giá trị này nhỏ hơn nhiều so với hai ăng-ten MIMO dùng phần tử cùng loại. Ta khảo sát phân bố dòng của ăng-ten trong trường hợp ăng-ten 1 hoạt động, ăng-ten 2 được nối với tải 50 Ω tại tần số 4,0 GHz và khi ăng-ten 2 hoạt động còn ăng-ten 1 nối với tải 50 Ω. Trong cả hai trường hợp thì khi sử dụng Ăng-ten cộng hưởng tại các tần số: f1 = 3,35 GHz, f2 = 5,0 GHz, f3 = 7,5 GHz và f4 = 9,2 GHz. 18 7 Th.số L W h t w1 Bảng 2.3: Tham số kích thước của ăng-ten (mm). Giá trị Th.số Giá trị Th.số Giá trị Th.số 26 w2 2,8 w7 3,8 l5 15 w3 4,1 l1 17,6 l6 1,6 w4 2 l2 6 l7 0,035 w5 5 l3 13 l8 3 w6 4,4 l4 7 l9 Giá trị 3 0,8 8,6 7,1 9,3 -10 - Tại tần số: f1 = 3,35 GHz, ta có chiều dài cộng hưởng tại một phần tư bước sóng hiệu dụng là: 8 3.10√ ≈ 0, 0136 m ≈ 13, 6 mm lf1 = λ4e1 = 4f2 √c εre = 4,4+1 9 S12 và S21 [dB] S12 and S21[dB] 4.3,35.10 2 Vậy chiều dài: lf1 ≈ w3 + w4 + w5 + l5 − l6 ≈ 13, 3 mm; đây chính là chiều dài các khe để tạo ra tần số cộng hưởng f1 . - Tại tần số: f2 = 5,0 GHz, ta có chiều dài cộng hưởng tại một phần tư bước sóng hiệu dụng là: 8 3.10 √ 4,4+1 ≈ 0, 0092 m ≈ 9, 2 mm lf2 = λ4e2 = 4f2 √c ε = 9 re 4.5,0.10 re 4.7,5.10 2 6 Vậy chiều dài: lf3 ≈ w5 + l5 −l ≈ 6, 1 mm; đây chính là chiều dài các khe 2 để tạo ra tần số cộng hưởng f3 . - Tại tần số: f4 = 9,2 GHz lúc này ta có chiều dài cộng hưởng tại một phần tư bước sóng hiệu dụng là: 8 3.10 √ 4,4+1 ≈ 0, 00496 m ≈ 4, 96 mm lf4 = λ4e4 = 4f4 √c εre = 9 4.9,2.10 2 Vậy chiều dài: lf4 ≈ w5 ≈ 5, 0 mm; đây chính là chiều dài các khe để tạo ra tần số cộng hưởng f4 . Đồ thị bức xạ của ăng-ten gần như đẳng hướng. Hệ số tăng ích cực đại theo mô phỏng lớn hơn 1,7 dBi và đạt cực đại 5,8 dBi tại tần số 10,3 GHz. Hiệu suất bức xạ của ăng-ten đạt từ 89% đến 95,5%. 2.3.3 Chế tạo và đo kiểm -20 -25 -30 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tần số [GHz] Frequency [GHz] Hình 3.41: So sánh kết quả đo kiểm và mô phỏng của S12 và S21 . 2 Vậy chiều dài: lf2 ≈ w4 + w5 + l5 − l6 ≈ 9, 2 mm; đây chính là chiều dài các khe để tạo ra tần số cộng hưởng f2 . - Tại tần số: f3 = 7,5 GHz lúc này ta có chiều dài cộng hưởng tại một phần tư bước sóng hiệu dụng là: 8 3.10 √ 4,4+1 ≈ 0, 0061 m ≈ 6, 1 mm lf3 = λ4e3 = 4f3 √c ε = 9 Mô phỏng Đo kiểm -15 quả đo tương đồng với kết quả mô phỏng, đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho hệ thống thông tin UWB. 3.3.3 Kết luận Ăng-ten MIMO UWB kết hợp hai ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm đạt được các kết quả sau: - Ăng-ten MIMO UWB thiết kế có cấu trúc nhỏ, gọn, đơn giản, đồng phẳng; hệ số sóng đứng điện áp VSWR  2 đạt được từ 3,0 GHz đến 11,0 GHz, đồ thị bức xạ trong toàn bộ dải tần đảm bảo gần như đẳng hướng. - Hệ số tăng ích cực đại của ăng-ten đạt được trong khoảng từ 3,8 dBi đến 5,6 dBi, lớn hơn so với ăng-ten MIMO sử dụng hai ăng-ten đơn cực dạng khe. Tiến hành chế tạo và đo kiểm ăng-ten MIMO thiết kế đảm bảm được các yêu cầu kỹ thuật chung về một ăng-ten MIMO UWB. - Hệ số tương quan nhỏ hơn - 20 dB. Hiệu suất của ăng-ten khá cao, lớn hơn so với ăng-ten MIMO sử dụng hai ăng-ten đơn cực dạng khe. Ăng-ten UWB đơn cực dạng khe chế tạo như Hình 2.23. Đo hệ số VSWR và so sánh với kết quả mô phỏng như trên Hình 2.24, kết quả đo kiểm gần giống mô phỏng và bao trùm dải tần từ 3,1 GHz tới 10,8 GHZ. Ăng-ten này có thể ứng dụng cho các thiết bị UWB. 3.4 2.3.4 Kết luận Ăng-ten đề xuất có cấu trúc nhỏ, gọn, đơn giản, đồng phẳng. Dải tần công tác đạt được từ 3,0 GHz đến 10,8 GHz. Ăng-ten bức xạ gần như đẳng hướng. Hệ số tăng ích cực đại lớn nhất mà ăng-ten đạt được là 5,8 dBi. Trên cơ sở các ăng-ten UWB đã thiết kế trình bày tại Chương 2, lựa chọn dây chêm, tiến hành thiết kế ăng-ten MIMO gồm hai phần tử khác loại để giảm độ tương hỗ. Khi ta sử dụng phần tử khác loại do trường gần chúng vuông góc nên độ tương hỗ giảm. Ăng-ten MIMO UWB có cấu trúc như Hình 3.47 và tham số kích thước như trong Bảng 3.3. 8 17 Thiết kế ăng-ten MIMO UWB kết hợp ăng-ten đơn cực dạng tấm với ăng-ten đơn cực dạng khe 3.4.1 Cấu trúc của ăng-ten MIMO UWB a) a) b) Hình 3.38: Ăng-ten chế tạo: a) Mặt trên; b) Mặt dưới Mô phỏng Đo kiểm 2.2 2.4 VSWR2 1.8 1.6 2.0 1.6 1.4 1.4 1.2 1.2 1.0 2.0 1.0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Mô phỏng Đo kiểm 2.2 1.8 VSWR VSWR 2 2.0 VSWR 2.2 VSWR 1 Hình 2.23: Ăng-ten chế tạo: a)Mặt trên; b)Mặt dưới. 2.4 2.4 VSWR1 b) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.8 1.6 Tần số [GHz] Frequency [GHz] Frequency [GHz] Tần số [GHz] 1.4 (b) (a) 1.2 Hình 3.39: So sánh hệ số sóng đứng điện áp: (a) ăng-ten 1; (b) ăng-ten 2. 1.0 3 H341 công tác, đáp ứng yêu cầu đặt ra đối với ăng-ten MIMO UWB. Tham số S12 và S21 đo kiểm của ăng-ten MIMO so sánh với mô phỏng được biểu diễn như trên Hình 3.41, kết quả đo kiểm có hình dạng giống như trong mô phỏng, đảm bảo nhỏ hơn -15 dB, đáp ứng để ăng-ten MIMO UWB có độ tương hỗ thấp và hoạt động ổn định trong cả dải tần công tác. Khi thực hiện đo đồ thị bức xạ, ăng-ten 1 được nối với nguồn cao tần còn ăng-ten 2 nối với tải 50 Ω và ngược lại khi đo ăng-ten 2. Vì hai ăng-ten cấu tạo MIMO giống nhau nên ta so sánh kết quả đo với mô phỏng của một ăng-ten. Kết quả đo đồ thị bức xạ so sánh với kết quả mô phỏng tại các tần số 3,1 GHz; 5,0 GHz; 9,0 GHz và 10,6 GHz của ăng-ten 1 như Hình 3.42. Từ hình này, kết 16 4 5 6 7 8 9 10 11 Frequency [GHz] Tần số [GHz] Hình 2.24: So sánh hệ số sóng đứng điện áp. 2.4 Kết luận chương 2 Chương 2 đã trình bày thiết kế ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm và ăng-ten UWB đơn cực đơn cực dạng khe có kích thước nhỏ. Việc mở rộng dải thông điều dựa trên mô hình đa cộng hưởng phẳng. Hai ăng-ten UWB thiết kế này có kích thước nhỏ, có trường gần vuông góc do vậy đây là cơ sở để thiết kế ăng-ten MIMO UWB có kích thước nhỏ với độ tương hỗ thấp. 9 Bảng 3.2: Tham số kích thước của ăng-ten (mm). Chương 3 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC MẪU ĂNG-TEN MIMO UWB CÓ ĐỘ TƯƠNG HỖ NHỎ 3.1 Giới thiệu chương Trên cơ sở các anten UWB thiết kế ở Chương 2, tiến hành tính toán, lựa chọn các kiểu dây chêm phù hợp để thiết kế các anten MIMO UWB. 3.2 Thiết kế ăng-ten MIMO UWB dùng hai ăng-ten đơn cực dạng khe 3.2.1 Cấu trúc của ăng-ten MIMO UWB thiết kế Từ ăng-ten đề xuất Chương 2, ta nghiên cứu, thiết kế ăng-ten MIMO UWB gồm hai ăng-ten đơn cực dạng khe. Vì khe ăng-ten là nơi bức xạ mạnh nên hướng ra ngoài, ta sử dụng thêm dây chêm đặt ở giữa hai phần tử. Ăng-ten MIMO UWB có cấu trúc phù hợp như Hình 3.1. Tham số kích thước cụ thể của ăng-ten được đưa ra như trong Bảng 3.1. Mô phỏng, khảo W Ăng-ten 1 Ăng-ten 2 d x o y w1 l1 h w2 l2 l3 w5 w6 w 7 w9 l5 t l7 w8 l6 a) w4 w3 b) w12 Dây chêm w13 l8 Giá trị 32 70 32 10 5 0,035 1,6 23 6 Tham số l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 w1 w2 Giá trị 14 2 1 11 1 4 10 3 8,5 Tham số w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 w1 0 d Giá trị 15 2 2 2 0,5 1 1,5 3 38 Kết quả hệ số sóng đứng điện áp của ăng-ten MIMO có dây chêm là VSWR  2 trong dải tần đối với cả hai ăng-ten. Để độ tương hỗ đảm bảo thì S12 và S21  -15 dB, khi ăng-ten có dây chêm thì S12 và S21 ≺ -16 dB trong cả dải tần khảo sát. Trong trường hợp dùng dây chêm, ta có hệ số tương quan giữa hai ăng-ten có giá trị nhỏ hơn -20 dB, điều này đảm bảo cho các ăng-ten trong MIMO hoạt động ổn định. Ta khảo sát phân bố dòng khi ăng-ten 1 hoạt động còn ăng-ten 2 không hoạt động trong các trường hợp có dây chêm và không có dây chêm đã cho thấy sự giảm độ tương hỗ khi sử dụng dây chêm. Hệ số tăng ích cực đại không đồng đều nhưng vẫn đảm bảo lớn hơn 3,8 dBi trong dải tần từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz, giá trị cực đại là 5,6 dBi tại tần số 10,6 GHz. Hiệu suất bức xạ ăng-ten MIMO lớn, đạt trong khoảng từ 90% đến 96,5%. Hiệu suất cao hơn ăng-ten MIMO dùng hai ăng-ten đơn cực dạng khe. Vì ăng-ten MIMO gồm hai phần tử giống nhau, do đó độ trễ nhóm của chúng như nhau, độ trễ nhóm bé hơn 1,15 ns. l10 L w14 3.3.2 Chế tạo và đo kiểm các tham số của ăng-ten w10 l4 Tham số L W Wg Lg s t h d1 d2 l9 w11 l11 Hình 3.1: Cấu trúc ăng-ten MIMO: a) Mặt trên; b) Mặt bên; c) Mặt dưới. Ăng-ten MIMO chế tạo như Hình 3.38. Kết quả đo kiểm hệ số VSWR được so sánh với kết quả mô phỏng của các ăng-ten 1 và 2 như trên Hình 3.39. Ta có hệ số VSWR của hai ăng-ten khi đo kiểm đều nhỏ hơn 2 trong cả dải tần 10 15 W c) quả đo đồ thị bức xạ so sánh với mô phỏng tại các tần số 3,1 GHz; 5,0 GHz; 9,0 GHz và 10,6 GHz của ăng-ten 1 như Hình 3.19. Từ hình này, kết quả đo tương đồng với kết quả mô phỏng, đảm bảo bức xạ gần như đẳng hướng và đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho hệ thống thông tin UWB. 3.2.3 Kết luận Ăng-ten MIMO UWB kết hợp hai ăng-ten đơn cực dạng khe có kết quả: - Ăng-ten MIMO UWB thiết kế có cấu trúc nhỏ, gọn, đơn giản, đồng phẳng. Dải tần công tác từ 3,0 GHz đến 10,6 GHz, đồ thị bức xạ trong toàn bộ dải tần đảm bảo tính bức xạ gần đẳng hướng. - Hệ số tăng ích cực đại mà ăng-ten đạt được trong khoảng từ 2,3 dBi đến 5,4 dBi. Hệ số tương quan nhỏ hơn - 20 dB. 3.3 Thiết kế ăng-ten MIMO UWB dùng hai ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm 3.3.1 Cấu trúc ăng-ten MIMO UWB Trên cơ sở ăng-ten UWB đơn cực dạng tấm thiết kế trình bày ở Chương 2, thiết kế ăng-ten MIMO UWB. Ta lựa chọn cấu trúc dây chêm phù hợp đặt chính giữa hai phần tử. Ăng-ten MIMO thiết kế có cấu trúc như Hình 3.24 và tham số kích thước như trong Bảng 3.2. sát các tham số của ăng-ten MIMO trong trường hợp có dây chêm, hệ số sóng đứng điện áp của ăng-ten MIMO đảm bảo VSWR  2 trong dải tần từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz. Kết quả mô phỏng các tham số của ăng-ten điều đảm bảo theo yêu cầu đặt ra. Bảng 3.1: Tham số kích thước của ăng-ten (mm). Tham số L W t h l1 l2 l3 l4 l5 l6 Giá trị 26 60 0,035 1,6 18 7,8 8,8 9,4 1 3,6 Tham số l7 l8 l9 l10 l11 w1 w2 w3 w4 w5 Giá trị 4,6 14,4 3,5 22,5 34 3 15 12,5 1,75 5 Tham số w6 w7 w8 w9 w10 w11 w12 w13 w14 d Giá trị 4,5 2,5 4,2 3,8 3,1 12,5 0,5 1,25 2 45 Hình 3.24: Cấu trúc ăng-ten MIMO: a) Mặt trên; b) Mặt dưới; c) Mặt bên. Để ăng-ten MIMO hoạt động bình thường khi hệ số sóng đứng điện áp VSWR  2 thì ρe  0,5, điều này tương đương với với S12 và S21  -15 dB. Khi ăng-ten có dây chêm thì S12 và S21  -18 dB trong cả dải tần khảo sát, trường hợp ăng-ten không có dây chêm thì ở đầu băng tần khảo sát có S12 và S21  -15 dB. Trong trường hợp dùng dây chêm, mô phỏng và tính toán, hệ số tương quan của ăng-ten có giá trị nhỏ hơn -20 dB, đảm bảo ăng-ten MIMO hoạt động ổn định. Để thấy rõ ảnh hưởng tương hỗ trong ăng-ten MIMO ta khảo sát sự ảnh hưởng phân bố dòng của ăng-ten MIMO, tại tần số 3,5 GHz trong trường hợp ăng-ten 1 hoạt động còn ăng-ten 2 không hoạt động. Khi không có dây chêm thì dòng điện trên ăng-ten 1 đã cảm ứng sang ăng-ten 2. Tuy nhiên, với cấu trúc có dây chêm thì dòng điện cảm ứng giữa hai ăng-ten sẽ giảm đi rất nhiều. Hệ số tăng ích cực đại không đồng đều nhưng vẫn đảm bảo lớn hơn 2,3 dBi trong cả dải tần từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz, đạt giá trị cực đại là 5,4 dBi tại tần số 10,0 GHz. Hiệu suất bức xạ của ăng-ten MIMO khá lớn, đạt được trong khoảng từ 86% đến 95,5%. Vì ăng-ten MIMO gồm hai phần tử giống nhau, do đó độ trễ nhóm của chúng như nhau và luôn bé hơn 0,9 ns. 14 11 W w2 d w3 x w7 y l1 o d1 s L l2 w8 l3 w9 w1 l4 l5 Dây chêm l6 l7 w4 w6 w5 w10 a) Ăng-ten 2 Ăng-ten 1 Wg Lg t d h b) c) -15 3.2.2 Chế tạo và đo kiểm các tham số của ăng-ten Mô phỏng Đo kiểm -20 S21 and S21 [dB] S12 và S21 [dB] -25 -30 -35 -40 -45 -50 -55 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tần số [GHz] Frequency [GHz] a) Hình 3.18: So sánh kết quả đo kiểm và mô phỏng của S12 và S21 . Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 b) 270 Hình 3.15: Ăng-ten chế tạo: a) Mặt trên; b) Mặt dưới. 240 2.4 2.4 2.2 VSWR2 VSWR1 1.8 1.6 1.2 1.2 1.0 1.0 5 6 7 8 9 10 11 Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Tần số [GHz] Frequency [GHz] Tần số [GHz] Frequency [GHz] 270 (b) (a) Hình 3.16: So sánh hệ số sóng đứng điện áp: (a) ăng-ten 1; (b) ăng-ten 2. 240 Ăng-ten MIMO chế tạo như ở Hình 3.15, hệ số sóng đứng điện áp của ăngten 1 và ăng-ten 2 trong MIMO được so sánh với kết mô phỏng như Hình 3.16, H323 kết quả đo kiểm gần tương đồng với kết quả mô phỏng. Kết quả đo tham số S12 và S21 như trên Hình 3.18, đảm bảo giá trị nhỏ hơn -15 dB trong cả dải tần công tác. Vì hai ăng-ten cấu tạo MIMO giống nhau nên ta so sánh kết quả đo và mô phỏng đồ thị bức xạ của một ăng-ten. Khi đo đồ thị bức xạ ăng-ten 1, ăng-ten 1 được nối với nguồn cao tần còn ăng-ten 2 nối với tải 50 Ω và ngược lại. Kết 12 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 60 270 90 240 120 210 150 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 90 120 150 (b) (a) 1.6 1.4 4 30 1.8 1.4 3 210 Mô phỏng Đo kiểm 2.0 VSWR 2 2.0 VSWR 1 2.2 Mô phỏng Đo kiểm 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 210 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz Đo kiểm 330 Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 300 60 270 90 240 120 210 150 0 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 180 30 Mô phỏng Mặt phẳng xoz Mặt phẳng yoz 60 90 120 150 (d) (c) Hình 3.19: So sánh đồ thị bức xạ: (a) 3,1 GHz; (b) 5,0 GHz; (c) 9,0 GHz; H3251 (d) 10,6 GHz. 13
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan