Nghiên cứu thiết kế anten cho hệ thống thông tin vô tuyến song công toàn phần

• Tác giả: Lê Ngọc Tiến
• Người hướng dẫn: TS. Tạ Sơn Xuất
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế anten cho hệ thống thông tin vô tuyến song công toàn phần
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG SONG CÔNG TOÀN PHẦN CÙNG BĂNG TẦN
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Tổng quan về công nghệ song công toàn phần cùng băng tần
• 1.2.1. Lịch sử phát triển
• 1.2.2. Tổng quan lý thuyết
• 1.2.3. Tổng quan hệ thống IBFD
• 1.2.4. Anten trong hệ thống IBFD
• 1.2.5. Một số kỹ thuật để cải thiện đặc tính bức xạ cho anten IBFD
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ANTEN LỌC FABRY-PEROT PHÂN CỰC KÉP CHO ỨNG DỤNG SONG CÔNG TOÀN PHẦN CÙNG BĂNG TẦN
• 2.1. Mô hình thiết kế của anten
• 2.1.1. Cấu trúc anten
• 2.1.2. Phân tích cấu trúc PRS
• 2.1.3. Cơ chế hoạt động của anten
• 2.1.4. Ảnh hưởng của kích thước PRS
• 2.2. Mạng tiếp điện vi sai kép của anten
• 2.3. Chế tạo và đo đạc
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Anten Cho Hệ Thống Song Công Toàn Phần

Hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ mới đòi hỏi tốc độ truyền tải cao, độ tin cậy lớn và độ trễ thấp. Công nghệ song công toàn phần (IBFD) nổi lên như một giải pháp tiềm năng, tăng gấp đôi hiệu suất sử dụng phổ tần so với TDD và FDD. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất là nhiễu nội bộ (SI) từ bộ phát (Tx) ảnh hưởng đến bộ thu (Rx). Để triệt tiêu nhiễu hiệu quả, hệ thống IBFD cần hệ số cách ly ≥ 100 dB, kết hợp nhiều kỹ thuật triệt tiêu nhiễu (SIC) ở các tầng mạch số, tương tự và anten. Luận văn này tập trung vào nghiên cứu thiết kế anten lọc phân cực kép cho hệ thống IBFD, đáp ứng các yêu cầu về dải tần, độ cách ly, độ định hướng và khả năng chọn lọc tần số. Nghiên cứu này sẽ trình bày tổng quan về hệ thống IBFD, các thách thức thiết kế, phân loại anten full-duplex và các phương pháp cải thiện đặc tính bức xạ.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Hệ Thống Thông Tin Vô Tuyến

Lịch sử truyền thông phát triển song song với sự thay đổi của hệ thống chính trị - kinh tế và mở rộng ra mọi lĩnh vực xã hội. Các phương pháp giao tiếp mới liên tục được tạo ra để giải quyết những thiếu sót của các phương pháp hiện tại. Thế kỷ 19 chứng kiến những phát kiến của Oersted, Faraday, Maxwell và Hertz đặt nền móng cho truyền thông vô tuyến. Thế kỷ 20 chứng kiến sự nổi lên của Nyquist, Reeves, North, Rice, Wiener, Kolmogorov và Shannon, những người đã đóng góp vào quá trình lấy mẫu tín hiệu, điều chế mã xung, điều chế tín hiệu và xử lý nhiễu. Shannon, với lý thuyết toán học về truyền thông, đã đặt nền móng cho kỷ nguyên truyền dẫn kỹ thuật số và thông tin hiện đại.

1.2. Tổng Quan Về Công Nghệ Song Công Toàn Phần Full Duplex

Công nghệ song công toàn phần (full-duplex) cho phép truyền và nhận dữ liệu đồng thời trên cùng một kênh tần số. Điều này khác biệt so với các hệ thống song công phân chia theo thời gian (TDD) hoặc tần số (FDD), giúp tăng gấp đôi hiệu quả sử dụng phổ tần. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của full-duplex là nhiễu nội bộ (self-interference) do tín hiệu phát (Tx) tràn sang tín hiệu thu (Rx). Để triển khai thành công hệ thống full-duplex, cần có các kỹ thuật triệt tiêu nhiễu hiệu quả ở cả miền tương tự và miền số. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các anten full-duplex có độ cách ly cao và các thuật toán triệt tiêu nhiễu tiên tiến.

II. Thách Thức Giải Pháp Triệt Tiêu Nhiễu Trong Anten Full Duplex

Thách thức lớn nhất trong hệ thống song công toàn phần là nhiễu nội bộ (SI). Để triệt tiêu hoàn toàn nhiễu, hệ thống IBFD thường yêu cầu hệ số cách ly giữa luồng tín hiệu phát và luồng tín hiệu thu phải ≥ 100 dB. Yêu cầu này đòi hỏi sự kết hợp của nhiều kỹ thuật triệt tiêu nhiễu (SIC) ở tầng mạch số, tầng mạch tương tự và tầng anten. Các nguyên nhân dẫn đến ảnh hưởng tương hỗ giữa các phần tử bức xạ trong anten song công toàn phần cần được phân tích cụ thể. Các giải pháp bao gồm sử dụng mạch khử nhiễu, vật liệu hấp thụ sóng, và thiết kế anten đặc biệt để tăng độ cách ly.

2.1. Các Kỹ Thuật Triệt Tiêu Nhiễu Nội Bộ SIC Trong Hệ Thống IBFD

Để đạt được hiệu suất cao trong hệ thống song công toàn phần, việc triệt tiêu nhiễu nội bộ (SIC) là vô cùng quan trọng. Các kỹ thuật SIC có thể được triển khai ở nhiều tầng khác nhau của hệ thống, bao gồm tầng anten, tầng mạch tương tự và tầng xử lý tín hiệu số. Ở tầng anten, các kỹ thuật như sử dụng anten có độ cách ly cao, anten mảng pha và anten phân cực chéo có thể giúp giảm thiểu nhiễu. Ở tầng mạch tương tự, các mạch khử nhiễu chủ động và thụ động có thể được sử dụng để loại bỏ nhiễu. Cuối cùng, ở tầng xử lý tín hiệu số, các thuật toán thích ứng có thể được sử dụng để ước tính và loại bỏ nhiễu còn lại.

2.2. Ảnh Hưởng Tương Hỗ Giữa Các Phần Tử Bức Xạ Trong Anten IBFD

Trong anten song công toàn phần, sự tương hỗ giữa các phần tử bức xạ có thể gây ra nhiễu nội bộ và làm giảm hiệu suất của hệ thống. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tương hỗ bao gồm khoảng cách giữa các phần tử, hướng bức xạ và phân cực. Để giảm thiểu sự tương hỗ, có thể sử dụng các kỹ thuật như tăng khoảng cách giữa các phần tử, sử dụng các phần tử có hướng bức xạ khác nhau hoặc sử dụng các phần tử có phân cực trực giao. Ngoài ra, việc sử dụng các cấu trúc metamaterial hoặc vật liệu hấp thụ sóng cũng có thể giúp giảm thiểu sự tương hỗ.

III. Phương Pháp Thiết Kế Anten Lọc Phân Cực Kép Cho IBFD Hiệu Quả

Luận văn này trình bày nghiên cứu thiết kế anten lọc phân cực kép, hoạt động tốt trong hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ mới dựa trên công nghệ IBFD. Các kết quả mô phỏng và chế tạo thực nghiệm chứng minh tính khả thi của các mô hình anten IBFD được thiết kế, đáp ứng yêu cầu về dải tần, độ cách ly, độ định hướng và khả năng chọn lọc tần số. Nghiên cứu tập trung vào việc cải thiện độ tăng ích và khả năng chọn lọc tần số của anten, kết hợp với bề mặt phản xạ một phần (PRS).

3.1. Cấu Trúc Và Cơ Chế Hoạt Động Của Anten Lọc Fabry Perot Phân Cực Kép

Anten lọc Fabry-Perot phân cực kép sử dụng cấu trúc cộng hưởng Fabry-Perot để tăng cường độ tăng ích và khả năng chọn lọc tần số. Cấu trúc này bao gồm hai bề mặt phản xạ một phần (PRS) đặt song song, tạo thành một hốc cộng hưởng. Tín hiệu được cộng hưởng trong hốc này, dẫn đến sự tăng cường độ tăng ích tại tần số cộng hưởng. Khả năng phân cực kép cho phép anten hoạt động với cả hai phân cực ngang và dọc, tăng tính linh hoạt trong các ứng dụng thông tin vô tuyến. Việc thiết kế PRS đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các đặc tính của anten, bao gồm dải tần hoạt động, độ tăng ích và độ cách ly.

3.2. Tối Ưu Hóa Kích Thước Bề Mặt Phản Xạ Một Phần PRS Cho Anten IBFD

Kích thước của bề mặt phản xạ một phần (PRS) ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của anten IBFD. Việc tối ưu hóa kích thước PRS là rất quan trọng để đạt được các đặc tính mong muốn, bao gồm dải tần hoạt động, độ tăng ích và độ cách ly. Các phương pháp tối ưu hóa có thể bao gồm mô phỏng điện từ, phân tích mạch tương đương và các thuật toán tối ưu hóa. Việc lựa chọn vật liệu và cấu trúc của PRS cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của anten. Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc sử dụng các cấu trúc metamaterial và các vật liệu có hằng số điện môi cao để cải thiện hiệu suất của PRS.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Của Anten Song Công Toàn Phần Trong Hệ Thống 5G

Anten song công toàn phần (IBFD) có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống 5G, đặc biệt là trong các trạm gốc và thiết bị di động. Khả năng tăng gấp đôi hiệu suất sử dụng phổ tần giúp cải thiện đáng kể dung lượng mạng và tốc độ truyền dữ liệu. Ngoài ra, anten IBFD cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng IoT, radar và các hệ thống thông tin vô tuyến khác. Việc phát triển các anten IBFD nhỏ gọn, hiệu quả và có độ tin cậy cao là rất quan trọng để triển khai thành công công nghệ 5G.

4.1. Thiết Kế Anten IBFD Cho Trạm Gốc 5G Yêu Cầu Và Thách Thức

Việc thiết kế anten IBFD cho trạm gốc 5G đặt ra nhiều yêu cầu và thách thức. Anten cần phải có dải tần hoạt động rộng, độ tăng ích cao, độ cách ly tốt và khả năng xử lý công suất lớn. Ngoài ra, anten cũng cần phải nhỏ gọn, nhẹ và dễ tích hợp vào hệ thống. Các thách thức bao gồm việc giảm thiểu nhiễu nội bộ, tối ưu hóa hiệu suất bức xạ và đảm bảo độ tin cậy của anten trong môi trường khắc nghiệt. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các anten mảng pha và các kỹ thuật beamforming để đáp ứng các yêu cầu của trạm gốc 5G.

4.2. Anten IBFD Cho Thiết Bị Di Động Kích Thước Hiệu Suất Và Tương Thích EMC

Việc tích hợp anten IBFD vào thiết bị di động đặt ra những thách thức về kích thước, hiệu suất và tương thích điện từ (EMC). Anten cần phải nhỏ gọn, có hiệu suất bức xạ cao và đáp ứng các yêu cầu về SAR (tỷ lệ hấp thụ năng lượng riêng). Ngoài ra, anten cũng cần phải tương thích với các tiêu chuẩn EMC để đảm bảo không gây nhiễu cho các thiết bị khác. Các kỹ thuật như sử dụng anten chip, anten in mạch (PCB antenna) và các cấu trúc metamaterial đang được nghiên cứu để giải quyết các thách thức này.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Của Nghiên Cứu Anten Song Công Toàn Phần

Nghiên cứu này đã trình bày một phương pháp thiết kế anten lọc phân cực kép cho hệ thống thông tin vô tuyến song công toàn phần. Các kết quả mô phỏng và đo đạc thực nghiệm cho thấy tính khả thi của phương pháp này. Hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các tham số thiết kế để cải thiện hiệu suất của anten, cũng như nghiên cứu các kỹ thuật triệt tiêu nhiễu tiên tiến hơn. Ngoài ra, việc nghiên cứu các ứng dụng thực tế của anten IBFD trong các hệ thống 5G và IoT cũng là một hướng đi đầy tiềm năng.

5.1. Tối Ưu Hóa Thiết Kế Anten Để Cải Thiện Hiệu Suất Và Độ Tin Cậy

Việc tối ưu hóa thiết kế anten là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy. Các phương pháp tối ưu hóa có thể bao gồm sử dụng các thuật toán tối ưu hóa, mô phỏng điện từ và phân tích mạch tương đương. Các tham số thiết kế cần được tối ưu hóa bao gồm kích thước, hình dạng, vật liệu và vị trí của các phần tử anten. Ngoài ra, việc nghiên cứu các kỹ thuật chế tạo tiên tiến cũng có thể giúp cải thiện độ chính xác và độ tin cậy của anten.

5.2. Nghiên Cứu Các Kỹ Thuật Triệt Tiêu Nhiễu Tiên Tiến Cho Hệ Thống IBFD

Việc phát triển các kỹ thuật triệt tiêu nhiễu nội bộ (SIC) tiên tiến là rất quan trọng để triển khai thành công hệ thống song công toàn phần. Các kỹ thuật SIC có thể được triển khai ở nhiều tầng khác nhau của hệ thống, bao gồm tầng anten, tầng mạch tương tự và tầng xử lý tín hiệu số. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các thuật toán thích ứng, các mạch khử nhiễu chủ động và thụ động, và các cấu trúc anten có độ cách ly cao.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của các hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ mới, nhu cầu về tốc độ truyền tải cao, độ tin cậy lớn và độ trễ thấp ngày càng trở nên cấp thiết. Công nghệ song công toàn phần cùng băng tần (In-Band Full-Duplex - IBFD) nổi lên như một giải pháp tiềm năng nhằm tăng gấp đôi hiệu suất sử dụng phổ tần so với các hệ thống truyền thống như song công phân chia theo thời gian (TDD) và song công phân chia theo tần số (FDD). Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của IBFD là xử lý nhiễu nội bộ (self-interference - SI), khi tín hiệu phát gây nhiễu trực tiếp đến bộ thu, đòi hỏi hệ số cách ly giữa luồng phát và luồng thu phải đạt tối thiểu 100 dB để đảm bảo hiệu suất hệ thống.

Luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế anten lọc phân cực kép cho hệ thống IBFD, nhằm cải thiện các đặc tính bức xạ như băng thông, hệ số cách ly, độ định hướng và khả năng chọn lọc tần số. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi tần số trung tâm khoảng 5,5 GHz, với mô hình anten Fabry-Perot (FPA) kết hợp bề mặt phản xạ một phần (PRS) nhằm mở rộng băng thông và nâng cao hiệu suất. Kết quả mô phỏng và chế tạo thực nghiệm cho thấy cấu trúc anten đề xuất đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần trong các hệ thống vô tuyến thế hệ mới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Công nghệ IBFD: Cho phép truyền và nhận đồng thời trên cùng một băng tần, tăng hiệu suất phổ tần nhưng gặp thách thức lớn về nhiễu nội bộ. Yêu cầu hệ số cách ly tổng ≥ 100 dB, được phân bổ qua các tầng anten (≥ 40 dB), mạch tương tự (≥ 30 dB) và mạch số (25-30 dB).

• Mô hình anten Fabry-Perot (FPA): Sử dụng cấu trúc hốc cộng hưởng gồm anten sơ cấp, mặt phẳng đất (GND) và bề mặt phản xạ một phần (PRS) đặt cách nhau khoảng nửa bước sóng. PRS có vai trò nâng cao hệ số định hướng và mở rộng băng thông nhờ điều chỉnh pha phản xạ.

• Phân cực kép và sơ đồ cấp nguồn vi sai kép: Giúp tăng hệ số cách ly giữa các cổng anten, giảm tương hỗ và phân cực chéo, từ đó nâng cao hiệu suất SIC ở tầng anten.

• Mô hình mạch tương đương PRS: Phân tích các phần tử điện cảm và tụ điện trong cấu trúc PRS để mô phỏng đặc tính phản xạ và pha, hỗ trợ tối ưu thiết kế mở rộng băng thông và tăng hệ số định hướng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ mô phỏng toàn sóng bằng phần mềm ANSYS Electronics Desktop và mô phỏng mạch tương đương bằng ADS, kết hợp với chế tạo mẫu thực nghiệm anten mạch in và đo đạc trong phòng thí nghiệm.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình mạch tương đương để phân tích đặc tính phản xạ và pha của phần tử PRS, mô phỏng hệ số phản xạ, hệ số tăng ích, độ cách ly và đặc tính lọc tần số của anten. So sánh các cấu hình anten khác nhau (tấm bức xạ đơn, anten có khe bức xạ, anten kết hợp PRS) để đánh giá hiệu quả thiết kế.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu bao gồm giai đoạn tổng quan lý thuyết và khảo sát công nghệ IBFD, thiết kế mô hình anten sơ cấp và PRS, mô phỏng và tối ưu cấu trúc, chế tạo mẫu và đo đạc thực nghiệm, phân tích kết quả và hoàn thiện luận văn. Thời gian thực hiện khoảng 1 năm học tại Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Băng thông trở kháng mở rộng: Anten sơ cấp mạch in thông thường có băng thông hẹp khoảng 4,5%. Khi thêm khe bức xạ đối xứng và bốn cọc nối đất, băng thông được mở rộng lên khoảng 21,8% với tần số trung tâm 5,5 GHz.

2. Hệ số cách ly cao: Sử dụng sơ đồ cấp nguồn vi sai kép cho anten phân cực kép giúp đạt được độ cách ly lý thuyết vô hạn. Thực nghiệm cho thấy hệ số cách ly ≥ 40 dB trên toàn bộ băng thông hoạt động.

3. Hệ số tăng ích cải thiện đáng kể: Kết hợp cấu trúc PRS với anten sơ cấp giúp tăng hệ số tăng ích lên khoảng 5 dB, đạt giá trị đỉnh trên 14 dBi, đồng thời cải thiện đặc tính định hướng.

4. Khả năng chọn lọc tần số tốt: Anten đề xuất có mức triệt tiêu tín hiệu ngoài băng tần lần lượt là 48 dB ở dải tần thấp và 14 dB ở dải tần cao, thể hiện qua độ dốc đáp ứng bộ lọc (RoR) đạt 42,8 dB/GHz ở băng dưới và 23,4 dB/GHz ở băng trên, vượt trội so với các cấu hình tham chiếu.

Thảo luận kết quả

Việc mở rộng băng thông trở kháng và nâng cao hệ số tăng ích nhờ cấu trúc PRS được giải thích bởi đặc tính pha phản xạ dương của PRS trong dải tần 5,2 – 5,9 GHz, thỏa mãn điều kiện cộng hưởng Fabry-Perot. Mô hình mạch tương đương cho thấy sự tương đồng cao với kết quả mô phỏng toàn sóng, khẳng định tính chính xác của phương pháp thiết kế.

Sơ đồ cấp nguồn vi sai kép giúp giảm tương hỗ và phân cực chéo hiệu quả, từ đó nâng cao hệ số cách ly giữa các cổng anten, phù hợp với yêu cầu SIC tầng anten trong hệ thống IBFD. So với các nghiên cứu trước đây, thiết kế này đạt được băng thông rộng hơn và hệ số cách ly cao hơn, đồng thời giữ được đặc tính lọc tần số tốt.

Kết quả đo đạc thực nghiệm tương đồng với mô phỏng chứng tỏ tính khả thi của cấu trúc anten đề xuất trong ứng dụng thực tế. Các biểu đồ bức xạ 2D mô phỏng và đo đạc cho thấy sự đồng nhất và ổn định của búp sóng chính, phù hợp với yêu cầu định hướng cao trong các hệ thống vô tuyến thế hệ mới.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa cấu trúc PRS: Tiếp tục nghiên cứu các thiết kế PRS đa lớp hoặc sử dụng phần tử đơn vị hình học khác (ví dụ hình lục giác) để mở rộng băng thông và nâng cao hệ số định hướng, nhằm đáp ứng các yêu cầu đa băng tần trong tương lai.

2. Phát triển anten lọc phân cực kép tích hợp: Kết hợp kỹ thuật đồng thiết kế anten và bộ lọc để giảm kích thước hệ thống, giảm tổn hao chèn và nâng cao khả năng chọn lọc tần số, đặc biệt cho các ứng dụng sóng milimet.

3. Nâng cao kỹ thuật triệt tiêu nhiễu nội bộ (SIC): Kết hợp các giải pháp SIC ở tầng mạch tương tự và kỹ thuật số với thiết kế anten để đạt hệ số cách ly tổng ≥ 100 dB, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống IBFD.

4. Ứng dụng trong các hệ thống viễn thông thế hệ mới: Triển khai thử nghiệm thực tế anten đề xuất trong các mạng 5G/6G hoặc các hệ thống radar và tác chiến điện tử để đánh giá hiệu quả và khả năng mở rộng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và kỹ sư viễn thông: Tìm hiểu các giải pháp thiết kế anten cho hệ thống IBFD, nâng cao hiệu suất sử dụng phổ tần và cải thiện đặc tính bức xạ.

2. Sinh viên và học viên cao học ngành Kỹ thuật Viễn thông: Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về công nghệ IBFD, thiết kế anten phân cực kép và kỹ thuật triệt tiêu nhiễu nội bộ.

3. Chuyên gia phát triển sản phẩm thiết bị vô tuyến: Áp dụng các phương pháp thiết kế anten lọc tích hợp để thu nhỏ kích thước thiết bị, nâng cao hiệu năng và giảm chi phí sản xuất.

4. Các tổ chức nghiên cứu và phát triển công nghệ 5G/6G: Tham khảo các giải pháp nâng cao hiệu quả phổ tần và cải thiện chất lượng tín hiệu trong các hệ thống truyền thông không dây thế hệ mới.

Câu hỏi thường gặp

1. IBFD là gì và tại sao cần thiết trong truyền thông vô tuyến?
   IBFD cho phép truyền và nhận đồng thời trên cùng một băng tần, giúp tăng gấp đôi hiệu suất sử dụng phổ tần so với các phương pháp truyền thống như TDD và FDD. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh phổ tần ngày càng khan hiếm.

2. Thách thức lớn nhất khi thiết kế hệ thống IBFD là gì?
   Nhiễu nội bộ (self-interference) do tín hiệu phát gây nhiễu trực tiếp đến bộ thu là thách thức chính. Để khắc phục, hệ thống cần đạt hệ số cách ly tổng ≥ 100 dB thông qua kết hợp các kỹ thuật triệt tiêu nhiễu ở tầng anten, mạch tương tự và kỹ thuật số.

3. Tại sao sử dụng anten phân cực kép trong hệ thống IBFD?
   Phân cực kép giúp tăng hệ số cách ly giữa các cổng anten, giảm tương hỗ và phân cực chéo, từ đó nâng cao hiệu quả triệt tiêu nhiễu nội bộ và cải thiện chất lượng tín hiệu thu nhận.

4. Vai trò của bề mặt phản xạ một phần (PRS) trong anten Fabry-Perot là gì?
   PRS điều chỉnh pha phản xạ để tạo ra hốc cộng hưởng Fabry-Perot, giúp nâng cao hệ số định hướng, mở rộng băng thông và cải thiện đặc tính lọc tần số của anten.

5. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả lọc tần số của anten?
   Hiệu quả lọc được đánh giá qua mức triệt tiêu tín hiệu ngoài băng tần và độ dốc đáp ứng bộ lọc (RoR). Anten đề xuất đạt triệt tiêu 48 dB ở dải tần thấp và 14 dB ở dải tần cao, với RoR vượt trội so với các cấu hình tham chiếu.

Kết luận

• Luận văn đã thiết kế thành công anten lọc phân cực kép Fabry-Perot cho hệ thống IBFD với băng thông rộng, hệ số cách ly cao và khả năng chọn lọc tần số tốt.
• Cấu trúc PRS được tối ưu giúp mở rộng băng thông và nâng cao hệ số tăng ích anten lên khoảng 5 dB so với anten sơ cấp đơn thuần.
• Sơ đồ cấp nguồn vi sai kép đảm bảo độ cách ly ≥ 40 dB giữa các cổng anten, đáp ứng yêu cầu triệt tiêu nhiễu nội bộ tầng anten.
• Kết quả mô phỏng và đo đạc thực nghiệm tương đồng, chứng minh tính khả thi của thiết kế trong ứng dụng thực tế.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu mở rộng băng thông PRS, tích hợp anten lọc và nâng cao kỹ thuật SIC để ứng dụng trong các hệ thống viễn thông thế hệ mới.

Hành động tiếp theo: Triển khai thử nghiệm thực tế anten trong môi trường mạng 5G/6G, đồng thời phát triển các giải pháp tích hợp SIC mạch tương tự và kỹ thuật số để hoàn thiện hệ thống IBFD hiệu quả.