Luận án Tiến sĩ Kỹ Thuật: Nghiên Cứu Anten Kích Thước Nhỏ Ứng Dụng Vật Liệu Đặc Biệt Cho Thiết Bị Di Động

• Tác giả: Dương Thị Thanh Tú
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Văn Yêm
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
• Đề tài: Anten kích thước nhỏ sử dụng vật liệu DGS kép, DS-EBG và CRLH-CPW cho thiết bị di động
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Anten kích thƣớc nhỏ và vật liệu có cấu trúc đặc biệt
• 0.2. Những vấn đề còn tồn tại
• 0.3. Mục tiêu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 0.5. Những đóng góp chính của luận án
• 0.6. Cấu trúc nội dung của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ANTEN CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI DI ĐỘNG
• 1.1. Giới thiệu chương
• 1.2. Anten trong thiết bị đầu cuối di động
• 1.3. Tiến trình phát triển
• 1.4. Những kỹ thuật tiên tiến cho anten trong thiết bị đầu cuối di động
• 1.5. Kỹ thuật giảm nhỏ kích thước anten
• 1.6. Kỹ thuật đa băng
• 1.7. Kỹ thuật đa anten
• 1.8. Vật liệu có cấu trúc đặc biệt trong thiết kế anten kích thƣớc nhỏ
• 1.9. Cấu trúc dải chắn điện từ EBG
• 1.9.1. Khái niệm và đặc điểm
• 1.9.2. Phân tích cấu trúc EBG
• 1.9.3. Xu hướng phát triển cấu trúc EBG
• 1.10. Cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS
• 1.10.1. Khái niệm và đặc điểm
• 1.10.2. Phương pháp phân tích cấu trúc DGS
• 1.10.3. Xu hướng phát triển cấu trúc DGS trong thiết kế anten vi dải
• 1.11. Cấu trúc CRLH TL
• 1.11.1. Khái niệm và đặc điểm
• 1.11.2. Anten CRLH-TL
• 1.12. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ANTEN SỬ DỤNG CẤU TRÚC DGS KÉP
• 2.1. Giới thiệu chương
• 2.2. Cấu trúc DGS kép hình chữ nhật cho anten băng tần 4G
• 2.2.1. Cấu trúc DGS kép hình chữ nhật
• 2.2.2. Cấu trúc DGS kép ứng dụng cho thiết kế anten LTE-A
• 2.3. Kết quả mô phỏng
• 2.4. Kết quả thực nghiệm
• 2.5. Cấu trúc DGS kép trên anten MIMO
• 2.5.1. Anten MIMO đa băng
• 2.5.2. Kết quả mô phỏng
• 2.5.3. Kết quả thực nghiệm
• 2.6. Cấu trúc DGS kép hình phức hợp cho anten băng tần milimet
• 2.6.1. Anten đa băng 28GHz và 38GHz sử dụng cấu trúc DGS kép
• 2.7. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ANTEN MIMO SỬ DỤNG CẤU TRÚC DS-EBG
• 3.1. Giới thiệu chương
• 3.2. Cấu trúc DS-EBG hình chữ H cho anten MIMO trong truyền thông 4G
• 3.2.1. Cấu trúc DS-EBG hình chữ H
• 3.2.2. Cấu trúc DS-EBG hình chữ H ứng dụng trong thiết kế anten MIMO đa băng
• 3.3. Kết quả mô phỏng
• 3.4. Kết quả thực nghiệm
• 3.5. Cấu trúc DS-EBG tròn cho anten MIMO băng tần milimet cho truyền thông 5G
• 3.5.1. Cấu trúc DS-EBG tròn
• 3.5.2. Cấu trúc EBG tròn ứng dụng cho thiết kế anten đa băng 28GHz và 38GHz
• 3.6. Kết quả mô phỏng
• 3.7. Kết quả thực nghiệm
• 3.8. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ANTEN ĐA BĂNG KÍCH THƯỚC NHỎ SỬ DỤNG CẤU TRÚC CRLH-CPW
• 4.1. Giới thiệu chương
• 4.2. Anten CRLH-CPW cho truyền thông 5G băng tần dƣới 6GHz
• 4.2.1. Nguyên lý hoạt động
• 4.2.2. Kết quả mô phỏng
• 4.2.3. Kết quả thực nghiệm
• 4.3. Cấu trúc đƣờng biến đổi đều cho anten MIMO CRLH-CPW
• 4.3.1. Cấu trúc đường biến đổi đều
• 4.3.2. Anten MIMO CRLH sử dụng cấu trúc đường biến đổi đều
• 4.3.3. Cấu trúc anten MIMO CRLH
• 4.3.4. Kết quả mô phỏng
• 4.3.5. Kết quả thực nghiệm
• 4.4. Kết luận chương 4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Anten kích thước nhỏ và vật liệu có cấu trúc đặc biệt

Anten kích thước nhỏ đã trở thành một phần không thể thiếu trong các thiết bị di động hiện đại. Với sự phát triển của công nghệ truyền thông không dây, nhu cầu về anten di động nhỏ gọn và hiệu quả ngày càng tăng. Các kỹ thuật như giảm kích thước anten, đa băng, và đa anten đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Vật liệu có cấu trúc đặc biệt như DGS kép, DS-EBG, và CRLH-CPW đã mở ra hướng đi mới trong thiết kế anten, giúp cải thiện hiệu suất và giảm kích thước của anten. Những vật liệu này không chỉ giúp thu nhỏ kích thước mà còn tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của anten, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thiết bị di động.

1.1. Kỹ thuật giảm kích thước anten

Các kỹ thuật giảm kích thước anten bao gồm việc sử dụng phần tử ngắn mạch, tải thụ động, và thay đổi hình dạng anten. Phần tử ngắn mạch giúp tạo ra cấu trúc anten cộng hưởng với chiều dài điện ngắn hơn, trong khi tải thụ động như điện trở, tụ điện, hoặc cuộn cảm được sử dụng để điều chỉnh tần số cộng hưởng. Thay đổi hình dạng anten thông qua các khe hoặc cấu trúc phân dạng cũng là một phương pháp hiệu quả để giảm kích thước. Tuy nhiên, các kỹ thuật này thường đi kèm với sự suy giảm hiệu suất bức xạ của anten.

1.2. Vật liệu có cấu trúc đặc biệt

Vật liệu có cấu trúc đặc biệt như DGS kép, DS-EBG, và CRLH-CPW đã mang lại những cải tiến đáng kể trong thiết kế anten. DGS kép giúp tăng cường hiệu suất bức xạ và giảm kích thước anten. DS-EBG được sử dụng để cải thiện độ cách ly giữa các phần tử trong anten MIMO, trong khi CRLH-CPW cho phép thiết kế anten đa băng với kích thước nhỏ gọn. Những vật liệu này không chỉ giúp thu nhỏ kích thước mà còn tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của anten, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thiết bị di động.

II. Ứng dụng của DGS kép DS EBG và CRLH CPW trong thiết kế anten

DGS kép, DS-EBG, và CRLH-CPW đã được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế anten cho thiết bị di động. DGS kép được sử dụng để thiết kế anten LTE-A và anten MIMO, giúp cải thiện hiệu suất bức xạ và giảm kích thước. DS-EBG được ứng dụng trong anten MIMO để tăng cường độ cách ly giữa các phần tử, đặc biệt trong các thiết bị di động thế hệ mới như 5G. CRLH-CPW được sử dụng để thiết kế anten đa băng với kích thước nhỏ gọn, phù hợp với các thiết bị di động hiện đại. Những ứng dụng này đã chứng minh hiệu quả của các vật liệu có cấu trúc đặc biệt trong việc tối ưu hóa công nghệ anten.

2.1. Ứng dụng của DGS kép

DGS kép đã được sử dụng để thiết kế anten LTE-A và anten MIMO. Trong anten LTE-A, DGS kép giúp cải thiện hiệu suất bức xạ và giảm kích thước, đáp ứng yêu cầu của các thiết bị di động thế hệ mới. Trong anten MIMO, DGS kép giúp tăng cường độ cách ly giữa các phần tử, giảm ảnh hưởng tương hỗ và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống.

2.2. Ứng dụng của DS EBG

DS-EBG được ứng dụng rộng rãi trong anten MIMO để tăng cường độ cách ly giữa các phần tử. Đặc biệt, trong các thiết bị di động thế hệ mới như 5G, DS-EBG giúp giảm ảnh hưởng tương hỗ và cải thiện hiệu suất bức xạ. Cấu trúc DS-EBG cũng được sử dụng để thiết kế anten đa băng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về băng thông và tốc độ truyền dữ liệu.

2.3. Ứng dụng của CRLH CPW

CRLH-CPW được sử dụng để thiết kế anten đa băng với kích thước nhỏ gọn. Cấu trúc này cho phép anten hoạt động ở nhiều tần số khác nhau, phù hợp với các thiết bị di động hiện đại. CRLH-CPW cũng giúp cải thiện hiệu suất bức xạ và giảm kích thước của anten, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của công nghệ anten.

III. Kết quả và đánh giá

Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của DGS kép, DS-EBG, và CRLH-CPW trong thiết kế anten cho thiết bị di động. DGS kép giúp cải thiện hiệu suất bức xạ và giảm kích thước của anten LTE-A và anten MIMO. DS-EBG tăng cường độ cách ly giữa các phần tử trong anten MIMO, đặc biệt trong các thiết bị di động thế hệ mới như 5G. CRLH-CPW cho phép thiết kế anten đa băng với kích thước nhỏ gọn, phù hợp với các thiết bị di động hiện đại. Những kết quả này đã mở ra hướng đi mới trong công nghệ anten, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thiết bị di động.

3.1. Kết quả thực nghiệm

Các kết quả thực nghiệm đã chứng minh hiệu quả của DGS kép, DS-EBG, và CRLH-CPW trong thiết kế anten. DGS kép giúp cải thiện hiệu suất bức xạ và giảm kích thước của anten LTE-A và anten MIMO. DS-EBG tăng cường độ cách ly giữa các phần tử trong anten MIMO, đặc biệt trong các thiết bị di động thế hệ mới như 5G. CRLH-CPW cho phép thiết kế anten đa băng với kích thước nhỏ gọn, phù hợp với các thiết bị di động hiện đại.

3.2. Đánh giá và ứng dụng thực tế

Những kết quả nghiên cứu đã mở ra hướng đi mới trong công nghệ anten, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thiết bị di động. DGS kép, DS-EBG, và CRLH-CPW không chỉ giúp thu nhỏ kích thước mà còn tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của anten, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thiết bị di động. Những ứng dụng thực tế của các vật liệu này đã chứng minh hiệu quả và tiềm năng lớn trong việc phát triển công nghệ anten trong tương lai.