Khảo sát cấu trúc anten planar cho hệ thống UWB trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện tử

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

ABSTRACT

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Động lực thực hiện đề tài

1.2. Đặc điểm UWB

1.3. Ứng dụng UWB

1.4. Mục tiêu đề tài

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.5.1. Hướng tiếp cận về anten vi dải

1.5.2. Thiết kế các thành phần cơ bản

1.5.3. Thiết kế thành phần cấp nguồn

1.5.4. Quá trình thiết kế anten

2. CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ UWB

2.1. Các chuẩn qui định

2.2. Thiết bị thông tin

2.3. Hệ thống radar giao thông

3. CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ ANTEN

3.1. Lý thuyết chung về anten

3.2. Đặc tính bức xạ điện từ của anten

3.3. Các tham số cơ bản của anten

3.4. Đồ thị bức xạ (Radiation pattern)

3.5. Cường độ bức xạ (Radiation Intensity)

3.6. Hiệu suất của anten

3.7. Dải thông của anten (FBW – Frequency Bandwidth)

3.8. Trở kháng vào

3.9. Sự Phân cực

4. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ ANTEN VI DẢI

4.1. Các hình dạng cơ bản của anten vi dải

4.2. Các đặc tính của anten vi dải

4.3. Băng thông của MSA

4.4. Nguyên lý bức xạ của anten vi dải

4.5. Trường bức xạ của anten vi dải

5. KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG ÁN CẤU TRÚC ANTEN PLANAR CHO HỆ THỐNG UWB

5.1. Khảo sát anten có patch hình lục giác

5.2. Cấu trúc anten và phân tích

5.3. Cải tiến cấu trúc Anten

5.4. Khảo sát Anten có Patch elip

5.5. Thiết kế Anten

5.6. Kết quả và phân tích

5.7. Khảo sát anten có Patch hình vòng cung

5.8. Thiết kế anten UWB

5.9. Rút ra nhận xét chung qua 3 công trình khảo sát

6. CHƯƠNG VI: KHẢO SÁT, MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ ANTEN PLANAR CHO HỆ THỐNG UWB

6.1. Thực hiện khảo sát Anten patch hình chữ nhật

6.1.1. Anten patch hình chữ nhật

6.1.2. Thiết kế Anten Planar được Band-Notch

6.1.3. Thi công và đo đạc

6.2. Thực hiện khảo sát Anten patch hình tròn

6.2.1. Anten patch hình tròn

6.2.2. Thiết kế Anten Planar được Band-Notch

6.2.3. Thi công và đo đạc

6.3. Thực hiện khảo sát Anten patch hình lục giác

6.3.1. Anten patch hình lục giác

6.3.2. Thiết kế Anten Planar được Band-Notch

6.3.3. Thi công và đo đạc

7. CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

7.1. Kết quả và kết luận

7.2. Hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LÝ LỊCH KHOA HỌC TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu về công nghệ UWB

Công nghệ Ultra-Wide Band (UWB) đã trở thành một phần quan trọng trong lĩnh vực truyền thông hiện đại. UWB cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao và băng thông rộng, sử dụng hàng triệu xung cực hẹp trong mỗi giây. Kỹ thuật này đã được cấp phép sử dụng cho mục đích dân sự từ năm 2002, mở ra nhiều ứng dụng trong truyền thông không dây. Hệ thống UWB có khả năng hoạt động trong các điều kiện khó khăn, nhờ vào băng thông rộng và mật độ công suất thấp, giúp giảm thiểu hiện tượng giao thoa. Việc khảo sát các phương án cấu trúc anten planar cho hệ thống UWB là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng hoạt động của các thiết bị truyền thông.

1.1. Đặc điểm và ứng dụng của UWB

UWB có đặc điểm nổi bật là băng thông rộng, cho phép truyền tải thông tin với tốc độ cao. Các ứng dụng của UWB bao gồm mạng WPAN, mạng cảm biến và hệ thống radar. Mạng WPAN cho phép kết nối các thiết bị trong khoảng cách ngắn, trong khi mạng cảm biến sử dụng UWB để thu thập và phân phối thông tin trong thời gian ngắn. Hệ thống radar UWB có khả năng định vị chính xác, mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y tế và an ninh. Việc phát triển công nghệ UWB sẽ tạo ra nhiều cơ hội mới trong truyền thông không dây.

II. Khảo sát cấu trúc anten planar

Khảo sát các phương án cấu trúc anten planar là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các loại anten như anten Monopole hình chữ nhật và anten Monopole tròn được xem xét để đánh giá hiệu suất và khả năng hoạt động trong dải tần UWB. Việc thiết kế anten cần chú ý đến các yếu tố như băng thông, hiệu suất bức xạ và khả năng chống giao thoa. Đặc biệt, việc áp dụng nguyên tắc Band-Notch giúp giảm thiểu giao thoa không mong muốn từ các hệ thống khác, như LAN không dây. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc chèn khe cộng hưởng băng hẹp trong cấu trúc anten có thể cải thiện đáng kể hiệu suất.

2.1. Các phương án cấu trúc anten

Các phương án cấu trúc anten planar được khảo sát bao gồm anten có patch hình lục giác, hình elip và hình vòng cung. Mỗi loại anten có những đặc điểm riêng, ảnh hưởng đến băng tần và hiệu suất hoạt động. Việc phân tích các cấu trúc này giúp rút ra nguyên tắc thiết kế hiệu quả cho anten UWB. Các kết quả khảo sát cho thấy rằng việc tối ưu hóa hình dạng và kích thước của anten có thể cải thiện đáng kể hiệu suất bức xạ và khả năng hoạt động trong các điều kiện khác nhau.

III. Thiết kế và chế tạo anten UWB

Quá trình thiết kế và chế tạo anten planar cho hệ thống UWB bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, việc xác định các thông số kỹ thuật như tần số hoạt động, băng thông và hiệu suất bức xạ là rất cần thiết. Sau đó, các mô hình anten được thiết kế và mô phỏng để đánh giá hiệu suất trước khi tiến hành chế tạo thực tế. Việc sử dụng công nghệ in mạch giúp giảm thiểu kích thước và chi phí sản xuất. Kết quả từ các thử nghiệm cho thấy rằng anten được thiết kế có khả năng hoạt động ổn định trong dải tần UWB, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất và độ tin cậy.

3.1. Quy trình thiết kế anten

Quy trình thiết kế anten planar bao gồm việc lựa chọn hình dạng, kích thước và vật liệu phù hợp. Các mô hình được tạo ra bằng phần mềm mô phỏng để dự đoán hiệu suất bức xạ và trở kháng. Sau khi hoàn tất thiết kế, anten được chế tạo và thử nghiệm để đánh giá hiệu suất thực tế. Việc tối ưu hóa thiết kế dựa trên kết quả thử nghiệm giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và khả năng hoạt động của anten trong các ứng dụng UWB.

Khảo sát các phương án cấu trúc anten planar cho hệ thống UWB trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện tử