I. Giới thiệu về hệ thống cấp nguồn coplanar
Hệ thống cấp nguồn coplanar cho mảng bức xạ phẳng là một phần quan trọng trong kỹ thuật điện tử hiện đại. Hệ thống cấp nguồn này sử dụng công nghệ coplanar để cung cấp điện cho các anten, giúp tối ưu hóa hiệu suất bức xạ. Việc thiết kế và mô phỏng hệ thống này được thực hiện thông qua phương pháp Conductor-Backed Coplanar Waveguide (CBCPW). Mục tiêu chính là tạo ra một mảng bức xạ phẳng có khả năng hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng viễn thông và y tế. Hệ thống này không chỉ giúp cải thiện độ lợi mà còn giảm thiểu nhiễu do các yếu tố bên ngoài gây ra.
1.1. Tầm quan trọng của cấp nguồn trong anten
Cấp nguồn cho anten là một yếu tố quyết định đến hiệu suất hoạt động của hệ thống. Cấp nguồn điện không chính xác có thể dẫn đến hiện tượng lệch pha, làm giảm độ lợi của anten. Việc sử dụng mạch điện tử phù hợp giúp tối ưu hóa tín hiệu truyền đi, từ đó nâng cao hiệu suất bức xạ. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc thiết kế đường cấp nguồn feed line một cách hợp lý có thể cải thiện đáng kể băng thông và độ nhạy của hệ thống. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp cấp nguồn mới là rất cần thiết trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển.
II. Các kỹ thuật cấp nguồn cho anten
Trong lĩnh vực thiết kế anten, có nhiều phương pháp cấp nguồn khác nhau được áp dụng. Các kỹ thuật này bao gồm cấp nguồn bằng đường truyền vi dải, cấp nguồn bằng probe đồng trục, và cấp nguồn bằng phương pháp ghép gần. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải là một trong những phương pháp phổ biến nhất, cho phép truyền tải tín hiệu với hiệu suất cao và giảm thiểu tổn thất. Cấp nguồn bằng probe đồng trục thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao. Việc lựa chọn phương pháp cấp nguồn phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của anten và khả năng hoạt động trong các băng tần khác nhau.
2.1. Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải
Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải là một kỹ thuật phổ biến trong thiết kế anten hiện đại. Kỹ thuật này cho phép truyền tải tín hiệu điện từ một cách hiệu quả, đồng thời giảm thiểu tổn thất do phản xạ. Mạch vi dải được thiết kế để phù hợp với các yêu cầu về tần số và băng thông của hệ thống. Việc sử dụng mạch vi dải giúp cải thiện độ nhạy và độ lợi của anten, đồng thời giảm thiểu nhiễu từ các nguồn bên ngoài. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa thiết kế mạch vi dải có thể mang lại hiệu suất bức xạ tốt hơn cho hệ thống anten.
III. Thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp nguồn
Thiết kế và mô phỏng hệ thống cấp nguồn cho mảng bức xạ phẳng là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Sử dụng phần mềm mô phỏng CST, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra các mô hình chính xác của anten và hệ thống cấp nguồn. Quá trình này bao gồm việc thiết kế anten hình chữ nhật, sau đó mở rộng lên hệ thống hai và bốn anten. Mục tiêu là đạt được tần số cộng hưởng trong khoảng 9 đến 10 GHz, phù hợp với các ứng dụng trong lĩnh vực viễn thông và y tế. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc tối ưu hóa thiết kế có thể cải thiện đáng kể hiệu suất bức xạ của hệ thống.
3.1. Mô phỏng anten hình chữ nhật
Mô phỏng anten hình chữ nhật là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế hệ thống cấp nguồn. Anten hình chữ nhật được lựa chọn do tính đơn giản và dễ dàng trong việc tính toán các tham số thiết kế. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng anten hình chữ nhật có thể đạt được độ lợi từ 8 đến 13 dB, phù hợp với yêu cầu của các ứng dụng trong băng tần X-band. Việc sử dụng mạch vi dải trong thiết kế giúp cải thiện độ nhạy và giảm thiểu tổn thất tín hiệu. Các thông số thiết kế như chiều dài và chiều rộng của anten được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất bức xạ tốt nhất.
