Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu và thiết kế anten vi dải cho hệ thống thông tin vô tuyến

• Tác giả: Lê Thị Hoài
• Người hướng dẫn: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo
• Trường học: Đại học Điện Lực
• Chuyên ngành: Điện tử viễn thông
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế anten vi dải ứng dụng trong hệ thống thông tin vô tuyến
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ ANTEN VI DẢI
• 1.1. Giới thiệu anten vi dải (Microstrip Antenna)
• 1.2. Ưu điểm và hạn chế của anten vi dải
• 1.3. Một số loại anten vi dải thông dụng
• 1.3.1. Anten patch vi dải
• 1.3.2. Anten khe mạch in
• 1.3.3. Anten vi dải lưỡng cực
• 1.3.4. Anten vi dải sóng chạy
• 1.4. Các kỹ thuật tiếp điện cho anten vi dải
• 1.4.1. Tiếp điện sử dụng đường truyền vi dải
• 1.4.2. Tiếp điện bằng probe đồng trục
• 1.4.3. Tiếp điện bằng phương pháp ghép khe (Aperture Coupling)
• 1.4.4. Tiếp điện bằng phương pháp ghép gần (Proximity Coupling)
• 1.5. Anten patch hình chữ nhật
• 1.6. Nguyên lý bức xạ anten vi dải
• 1.7. Các mô hình phân tích anten vi dải
• 1.8. Các thông số khác của anten vi dải
• 1.9. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI BĂNG RỘNG
• 2.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế anten
• 2.1.1. Ảnh hưởng của các thông số chất nền
• 2.1.2. Hình dạng thành phần bức xạ thích hợp
• 2.1.3. Lựa chọn kỹ thuật tiếp điện thích hợp
• 2.2. Kỹ thuật mở rộng băng thông
• 2.2.1. Kỹ thuật kích thích đa mode
• 2.2.2. Tăng độ dày chất nền
• 2.2.3. Kỹ thuật DGS
• 2.3. Phương pháp thiết kế anten vi dải cơ bản
• 2.3.1. Thiết kế thành phần bức xạ
• 2.3.2. Thiết kế đường truyền vi dải
• 2.3.3. Thiết kế thành phần phối hợp trở kháng dải rộng
• 2.4. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ANTEN VI DẢI BĂNG RỘNG
• 3.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng CST
• 3.2. Mục tiêu thiết kế
• 3.3. Cấu trúc thiết kế
• 3.4. Tính toán thiết kế
• 3.5. Kết quả mô phỏng
• 3.6. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế anten

Thiết kế anten là quá trình quan trọng trong việc phát triển các hệ thống thông tin vô tuyến. Anten vi dải được thiết kế với các thành phần bức xạ như patch hình chữ nhật, hình tròn, hoặc các hình dạng khác. Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế bao gồm chất nền, hình dạng patch, và kỹ thuật tiếp điện. Tối ưu hóa anten là cần thiết để đạt được hiệu suất cao và băng thông rộng.

1.1. Kỹ thuật thiết kế

Các kỹ thuật thiết kế anten vi dải bao gồm việc lựa chọn chất nền phù hợp, tính toán kích thước patch, và thiết kế đường truyền vi dải. Kỹ thuật anten như tiếp điện bằng đường truyền vi dải, probe đồng trục, ghép khe, và ghép gần được sử dụng để cải thiện hiệu suất. Các phương pháp này giúp giảm bức xạ không mong muốn và tăng băng thông.

1.2. Phân tích thiết kế

Phân tích anten được thực hiện thông qua các mô hình như mô hình đường truyền và mô hình hốc cộng hưởng. Các thông số như băng thông, độ định hướng, và phân cực được đánh giá để đảm bảo anten hoạt động hiệu quả trong các hệ thống thông tin vô tuyến.

II. Anten vi dải

Anten vi dải là loại anten phổ biến trong các hệ thống thông tin vô tuyến nhờ kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, và dễ tích hợp. Các loại anten vi dải thông dụng bao gồm anten patch, anten khe mạch in, anten lưỡng cực, và anten sóng chạy. Mỗi loại có đặc điểm bức xạ và ứng dụng riêng.

2.1. Ưu điểm và hạn chế

Anten vi dải có nhiều ưu điểm như chi phí thấp, dễ sản xuất, và dễ tích hợp với các mạch vi sóng. Tuy nhiên, chúng có hạn chế về băng thông hẹp và suy hao lớn. Các kỹ thuật như tăng độ dày chất nền và sử dụng cấu trúc DGS được áp dụng để khắc phục các hạn chế này.

2.2. Ứng dụng

Ứng dụng anten vi dải rộng rãi trong các hệ thống thông tin di động, định vị GPS, và mạng WLAN. Chúng được sử dụng trong các thiết bị di động nhờ kích thước nhỏ và khả năng hoạt động ở nhiều tần số khác nhau.

III. Hệ thống thông tin vô tuyến

Hệ thống thông tin vô tuyến đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải tín hiệu vô tuyến. Anten là thành phần không thể thiếu trong các hệ thống này. Tín hiệu vô tuyến được truyền qua anten với hiệu suất cao nhờ các kỹ thuật thiết kế và tối ưu hóa.

3.1. Công nghệ anten

Công nghệ anten liên tục phát triển để đáp ứng nhu cầu về băng thông rộng và hiệu suất cao. Các kỹ thuật như kích thích đa mode và sử dụng cấu trúc DGS được áp dụng để cải thiện hiệu suất anten trong các hệ thống thông tin vô tuyến.

3.2. Tần số vi dải

Tần số vi dải là dải tần số phổ biến được sử dụng trong các hệ thống thông tin vô tuyến. Anten vi dải được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong dải tần số này, đảm bảo truyền tải tín hiệu ổn định và chất lượng cao.