Khảo Sát Ảnh Hưởng Của Thành Phần Hình Học Đến Đặc Tính Antenna Planar UWB Trong Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Điện Tử

• Tác giả: Nguyễn Trung Lương
• Người hướng dẫn: Ts. Phan Hoàng Phương
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
• Đề tài: Khảo sát ảnh hưởng của các thành phần hình học đến đặc tính của Antenna Planar UWB
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Động lực thực hiện đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Các công trình nghiên cứu thiết kế antenna UWB trước đây
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4.1. Hướng tiếp cận
• 1.4.2. Phương pháp
• 1.5. Khái quát nội dung chính
• 2. CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ UWB VÀ CÁC CHUẨN QUY ĐỊNH
• 2.1. Khái quát công nghệ UWB
• 2.1.1. Phân loại hệ thống
• 2.1.2. Đặc điểm hệ thống UWB
• 2.2. Các chuẩn quy định
• 2.2.1. Quy định về dải tần
• 2.2.2. Quy định về EIRP
• 2.2.3. Giới hạn công suất đỉnh
• 2.3. Ứng dụng UWB
• 3. CHƯƠNG 3: ANTENNA UWB
• 3.1. Các thông số đặc trưng của antenna UWB
• 3.1.1. Trong miền thời gian
• 3.1.2. Trong miền tần số
• 3.2. Phân loại antenna UWB
• 3.2.1. Antenna không cộng hưởng
• 3.2.2. Antenna cộng hưởng
• 3.2.3. Microstrip Feed & Coplanar Waveguide Feed
• 3.3. Coplanar Waveguide Feed
• 4. CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN HÌNH HỌC ĐẾN ĐẶC TÍNH CỦA ANTENNA PLANAR UWB
• 4.1. Các mẫu antenna UWB
• 4.1.1. Antenna hình chữ nhật
• 4.1.2. Coupling với cạnh bức xạ
• 4.1.3. Slot dọc theo cạnh bức xạ
• 4.1.4. Slot dọc theo cạnh trên của mass
• 4.1.5. Antenna slot tròn
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ ANTENNA UWB
• 5.1. Antenna Monopole tròn với hai patch phụ coupling cạnh bức xạ
• 5.2. Antenna Monopole tròn với slot hình số 8 & meander slot
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thành phần hình học và đặc tính antenna

Luận văn tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của các thành phần hình học đến đặc tính antenna planar UWB. Các yếu tố hình học như patch và slot được phân tích để tác động lên tính năng antenna, bao gồm trở kháng, hệ số phản xạ, độ lợi và hiệu suất. Phương pháp tham số hóa và phân tích toàn sóng được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các yếu tố này. Các dạng hình học cơ bản như hình chữ nhật, hình thang và hình ellip được áp dụng trên các mẫu antenna UWB như Monopole hình chữ nhật, Monopole hình tròn và antenna slot tròn. Kết quả cho thấy sự thay đổi đáng kể trong tính chất điện từ và hiệu suất antenna khi thay đổi các thành phần hình học.

1.1. Ảnh hưởng của patch và slot

Các patch và slot được thiết kế với các hình dạng khác nhau để tác động lên cấu trúc antenna. Patch hình chữ nhật và slot dọc cạnh bức xạ được khảo sát để xác định ảnh hưởng đến tần số UWB và băng thông. Kết quả mô phỏng cho thấy sự thay đổi trong hệ số phản xạ và trở kháng khi thêm các yếu tố này. Đặc biệt, patch hình thang và ellip có khả năng điều chỉnh tần số cộng hưởng và hệ số phẩm chất Q của antenna.

1.2. Phân tích mạch tương đương

Mạch tương đương của các patch và slot được xây dựng để phân tích tính chất điện từ của antenna. Kết quả so sánh giữa phân tích mạch tương đương và phân tích toàn sóng cho thấy sự tương đồng trong đáp ứng tần số và hiệu suất bức xạ. Điều này khẳng định tính chính xác của mô hình mạch tương đương trong việc dự đoán tính năng antenna.

II. Thiết kế và ứng dụng antenna UWB

Luận văn đề xuất các thiết kế antenna UWB với băng tần 3.6GHz và khả năng Band-Notched để chắn dải WLAN 5. Các mẫu antenna được thiết kế với các patch phụ và slot hình số 8, meander line để cải thiện hiệu suất antenna và tính chọn lọc tần số. Kết quả đo đạc thực nghiệm cho thấy sự phù hợp giữa mô phỏng và thực tế, khẳng định tính khả thi của các thiết kế này trong ứng dụng thực tế.

2.1. Thiết kế antenna Monopole tròn

Antenna Monopole tròn được thiết kế với hai patch phụ coupling cạnh bức xạ để cải thiện độ lợi và hiệu suất. Kết quả mô phỏng cho thấy sự cải thiện đáng kể trong hệ số phản xạ và trở kháng khi thêm các patch phụ. Đồ thị bức xạ và mật độ dòng điện cũng được phân tích để đánh giá hiệu quả của thiết kế.

2.2. Ứng dụng thực tế

Các thiết kế antenna UWB được ứng dụng trong các hệ thống thông tin không dây và radar. Khả năng Band-Notched giúp giảm nhiễu từ các hệ thống WLAN, cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Kết quả đo đạc thực nghiệm cho thấy sự phù hợp giữa mô phỏng và thực tế, khẳng định tính khả thi của các thiết kế này trong ứng dụng thực tế.

III. Kết luận và kiến nghị

Luận văn đã khảo sát và phân tích ảnh hưởng của các thành phần hình học đến đặc tính antenna planar UWB. Các kết quả cho thấy sự thay đổi đáng kể trong tính chất điện từ và hiệu suất antenna khi thay đổi các yếu tố hình học. Các thiết kế antenna UWB với băng tần 3.6GHz và khả năng Band-Notched được đề xuất và kiểm chứng thông qua mô phỏng và đo đạc thực nghiệm. Các kết quả này có giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế và ứng dụng antenna UWB trong các hệ thống thông tin không dây và radar.

3.1. Giá trị thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế và ứng dụng antenna UWB. Khả năng Band-Notched giúp giảm nhiễu từ các hệ thống WLAN, cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Các thiết kế này có thể được áp dụng trong các hệ thống thông tin không dây, radar và các ứng dụng công nghệ cao khác.

3.2. Hướng phát triển

Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu là tối ưu hóa các thiết kế antenna UWB để đạt được hiệu suất cao hơn và băng thông rộng hơn. Ngoài ra, việc tích hợp các công nghệ mới như AI và IoT vào quá trình thiết kế và điều khiển antenna cũng là một hướng nghiên cứu tiềm năng.