Nghiên Cứu Thiết Kế Antenna Sử Dụng Trong Hệ Thống Truyền Thông Vô Tuyến Thế Hệ Mới

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu thiết kế antenna sử dụng trong hệ thống truyền thông vô tuyến thế hệ mới, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn

• Tác giả: Nguyễn Phi Long
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Minh Tuấn
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ điện tử - Viễn thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Antenna Sử Dụng Trong Hệ Thống Truyền Thông Vô Tuyến Thế Hệ Mới
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Thiết Kế Antenna Cho 5G IoT Mới Nhất

Antenna là thành phần không thể thiếu trong mọi hệ thống truyền thông vô tuyến. Trong kỷ nguyên của công nghệ truyền thông thế hệ mới, từ 5G đến IoT, antenna đóng vai trò then chốt trong việc truyền tải và thu nhận tín hiệu. Nghiên cứu và phát triển thiết kế antenna hiệu quả là yếu tố quyết định đến hiệu suất và phạm vi phủ sóng của các hệ thống này. Các yêu cầu về băng thông antenna, độ lợi antenna, và kích thước nhỏ gọn ngày càng trở nên khắt khe. Sự phát triển của vật liệu mới và phần mềm mô phỏng antenna đã mở ra những hướng đi mới trong lĩnh vực này. Theo Nguyễn Phi Long trong luận văn thạc sĩ của mình, "Antenna là bộ phận quan trọng không thể thiếu được của bất kỳ hệ thống vô tuyến điện nào".

1.1. Vai Trò Của Antenna Trong Hệ Thống Truyền Thông Vô Tuyến

Antenna hoạt động như một bộ chuyển đổi giữa tín hiệu điện và sóng điện từ. Nó có chức năng bức xạ năng lượng điện từ vào không gian (trong quá trình phát) hoặc thu nhận năng lượng điện từ từ không gian (trong quá trình thu). Vai trò quan trọng của thiết kế antenna là đảm bảo hiệu suất truyền dẫn tối ưu, giảm thiểu suy hao và tăng cường phạm vi phủ sóng. Trong hệ thống truyền thông vô tuyến thế hệ mới, antenna cần đáp ứng các yêu cầu về đa băng tần, băng thông rộng, và khả năng chống nhiễu cao.

1.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất Thiết Kế Antenna

Hiệu suất của antenna chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm: thiết kế hình học, lựa chọn vật liệu, kỹ thuật phối hợp trở kháng và ảnh hưởng của môi trường xung quanh. Thiết kế antenna tốt cần tối ưu hóa các yếu tố này để đạt được hiệu suất cao nhất. Các thông số quan trọng cần xem xét bao gồm VSWR, suy hao phản xạ, phân cực antenna, và hiệu suất antenna. Theo tài liệu nghiên cứu, việc lựa chọn vật liệu antenna mới và sử dụng phần mềm mô phỏng antenna hiện đại có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của antenna.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Antenna Cho Mạng 5G Tốc Độ Cao

Công nghệ 5G đặt ra những thách thức lớn đối với thiết kế antenna. Yêu cầu về tốc độ truyền dữ liệu cực cao và độ trễ cực thấp đòi hỏi antenna phải có băng thông siêu rộng, độ lợi cao, và khả năng beamforming chính xác. Việc tích hợp antenna MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) cũng là một yếu tố quan trọng để tăng cường dung lượng và hiệu quả sử dụng phổ tần. Đồng thời, kích thước nhỏ gọn và chi phí thấp là những yếu tố cần cân nhắc để triển khai hệ thống truyền thông vô tuyến 5G trên diện rộng. Ảnh hưởng của môi trường đến antenna cũng là một yếu tố cần xem xét, đặc biệt trong các ứng dụng ngoài trời.

2.1. Yêu Cầu Về Băng Thông Siêu Rộng và Độ Lợi Cao Cho 5G

Antenna cho 5G cần hỗ trợ băng thông siêu rộng để đáp ứng nhu cầu truyền tải dữ liệu tốc độ cao. Độ lợi antenna cao là cần thiết để đảm bảo phạm vi phủ sóng rộng và chất lượng tín hiệu tốt. Các kỹ thuật tối ưu hóa antenna như antenna thích ứng và antenna reconfigurable có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất trong các điều kiện khác nhau. Ngoài ra, cần chú trọng đến việc giảm thiểu suy hao phản xạ và duy trì VSWR ở mức thấp.

2.2. Tích Hợp Antenna MIMO Để Tăng Cường Dung Lượng Mạng

Antenna MIMO là một giải pháp hiệu quả để tăng cường dung lượng và hiệu quả sử dụng phổ tần trong mạng 5G. Thiết kế antenna MIMO đòi hỏi sự phối hợp giữa nhiều phần tử antenna để tạo ra các kênh truyền song song. Các kỹ thuật beamforming và antenna array có thể được sử dụng để điều khiển hướng của các chùm tia và tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn. Theo các nghiên cứu gần đây, antenna phân tập cũng là một lựa chọn tiềm năng để cải thiện độ tin cậy của hệ thống MIMO.

III. Phương Pháp Thiết Kế Antenna Mạch Dải Cho Ứng Dụng IoT

Thiết kế antenna cho IoT (Internet of Things) đặt ra những yêu cầu riêng biệt. Các thiết bị IoT thường có kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ năng lượng thấp và hoạt động trong môi trường đa dạng. Antenna mạch dải là một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng IoT nhờ vào kích thước nhỏ, dễ tích hợp và chi phí thấp. Tuy nhiên, thiết kế antenna mạch dải cần tối ưu hóa để đạt được hiệu suất tốt trong các điều kiện khác nhau. Các kỹ thuật như antenna in và antenna trên chip đang được nghiên cứu để tích hợp antenna vào các thiết bị IoT một cách hiệu quả.

3.1. Ưu Điểm Của Antenna Mạch Dải Trong Thiết Bị IoT

Antenna mạch dải có nhiều ưu điểm phù hợp với các thiết bị IoT, bao gồm: kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo và tích hợp, chi phí thấp, và khả năng hoạt động trên nhiều băng tần. Thiết kế antenna mạch dải có thể được tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng IoT. Các kỹ thuật như khắc khe và sử dụng các vật liệu có hằng số điện môi cao có thể được sử dụng để giảm kích thước của antenna.

3.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Antenna Mạch Dải Cho IoT

Để tối ưu hóa hiệu suất của antenna mạch dải cho IoT, cần xem xét các yếu tố như: lựa chọn hình dạng antenna phù hợp, sử dụng kỹ thuật phối hợp trở kháng hiệu quả, và giảm thiểu ảnh hưởng của các thành phần xung quanh. Phần mềm mô phỏng antenna có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế và dự đoán hiệu suất của antenna trong các điều kiện khác nhau. Theo tài liệu tham khảo, việc sử dụng các kỹ thuật tối ưu hóa antenna tiên tiến có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của antenna mạch dải cho IoT.

IV. Bí Quyết Thiết Kế Antenna Reconfigurable Thích Ứng Hiệu Quả

Antenna thích ứng và antenna reconfigurable là những giải pháp tiên tiến cho hệ thống truyền thông vô tuyến thế hệ mới. Antenna reconfigurable có khả năng thay đổi các thông số hoạt động (như tần số, phân cực, hướng bức xạ) để đáp ứng các điều kiện khác nhau của môi trường truyền dẫn. Antenna thích ứng có khả năng tự động điều chỉnh các thông số để tối ưu hóa hiệu suất trong thời gian thực. Các kỹ thuật này đặc biệt hữu ích trong các môi trường phức tạp và thay đổi liên tục.

4.1. Ứng Dụng Của Antenna Reconfigurable Trong Truyền Thông Linh Hoạt

Antenna reconfigurable có nhiều ứng dụng trong truyền thông linh hoạt, bao gồm: lựa chọn tần số hoạt động tối ưu, điều chỉnh hướng bức xạ để giảm nhiễu, và thay đổi phân cực để cải thiện chất lượng tín hiệu. Các kỹ thuật điều khiển antenna như sử dụng diode PIN hoặc MEMS có thể được sử dụng để thay đổi các thông số của antenna. Việc sử dụng antenna reconfigurable giúp hệ thống truyền thông vô tuyến trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn.

4.2. Kỹ Thuật Thiết Kế Antenna Thích Ứng Để Tối Ưu Hiệu Suất

Antenna thích ứng sử dụng các thuật toán điều khiển để tự động điều chỉnh các thông số hoạt động dựa trên thông tin phản hồi từ môi trường truyền dẫn. Các kỹ thuật này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của antenna trong các điều kiện thay đổi. Theo các nghiên cứu gần đây, việc kết hợp antenna thích ứng và kỹ thuật beamforming có thể đạt được hiệu suất truyền dẫn tối ưu trong các hệ thống MIMO.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Antenna Hiện Đại

Các nghiên cứu về thiết kế antenna không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Các kết quả nghiên cứu đã được áp dụng để phát triển các antenna hiệu suất cao cho các thiết bị di động, trạm gốc 5G, và các hệ thống IoT. Việc sử dụng vật liệu antenna mới và phần mềm mô phỏng antenna tiên tiến đã giúp các nhà thiết kế tạo ra những sản phẩm antenna có kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao và chi phí thấp.

5.1. Ứng Dụng Antenna Đa Băng Tần Trong Thiết Bị Di Động 5G

Antenna đa băng tần là một thành phần quan trọng trong các thiết bị di động 5G, cho phép chúng hoạt động trên nhiều dải tần khác nhau. Thiết kế antenna đa băng tần đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất tốt trên tất cả các dải tần. Các kỹ thuật như sử dụng các phần tử cộng hưởng đa tần và các kỹ thuật phối hợp trở kháng rộng băng có thể được sử dụng để tạo ra các antenna hiệu suất cao.

5.2. Triển Vọng Phát Triển Antenna In và Antenna Trên Chip

Antenna in và antenna trên chip là những công nghệ đầy hứa hẹn cho các ứng dụng trong tương lai. Antenna in có thể được chế tạo bằng cách in các lớp vật liệu dẫn điện lên bề mặt của vật liệu nền. Antenna trên chip được tích hợp trực tiếp vào chip vi mạch, giúp giảm kích thước và chi phí của hệ thống. Theo các chuyên gia, các công nghệ này sẽ đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của các thiết bị IoT và các hệ thống truyền thông không dây tiên tiến.

VI. Kết Luận Tương Lai Của Nghiên Cứu Thiết Kế Antenna Mới

Nghiên cứu thiết kế antenna vẫn là một lĩnh vực năng động và đầy tiềm năng. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ truyền thông thế hệ mới, nhu cầu về antenna hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn và chi phí thấp sẽ tiếp tục tăng lên. Các hướng nghiên cứu chính trong tương lai bao gồm: phát triển vật liệu antenna mới, sử dụng phần mềm mô phỏng antenna tiên tiến, và khám phá các kỹ thuật tối ưu hóa antenna mới. Sự kết hợp giữa lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này.

6.1. Vai Trò Của Vật Liệu Mới Trong Thiết Kế Antenna Hiệu Suất Cao

Vật liệu antenna mới có thể cải thiện đáng kể hiệu suất, kích thước và chi phí của antenna. Các vật liệu như vật liệu nano, vật liệu composite và vật liệu metamaterial đang được nghiên cứu để sử dụng trong thiết kế antenna. Việc sử dụng vật liệu antenna mới có thể giúp tạo ra các antenna có băng thông rộng, độ lợi cao và khả năng chống nhiễu tốt.

6.2. Ứng Dụng Của AI Và Machine Learning Trong Tối Ưu Antenna

Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning) đang được ứng dụng ngày càng nhiều trong tối ưu hóa antenna. Các thuật toán AI và Machine Learning có thể được sử dụng để tự động tối ưu hóa thiết kế antenna dựa trên dữ liệu thu thập được từ môi trường truyền dẫn. Theo các nghiên cứu, việc sử dụng AI và Machine Learning có thể giúp giảm thời gian thiết kế và cải thiện hiệu suất của antenna.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: MOT SO KIEN THUC CO BAN VE ANTEN 1.1 Mục đích, chức năng, nhiệm vụ của aqnfen: Việc truyền năng lượng điện từ trong không gian có thể được thực hiện theo hai cách: - Dùng các hệ truyền dẫn: Nghĩa là các hệ dẫn sóng điện từ như đường dây song hành, đường truyền đồng trục, ống dẫn sóng kim loại hoặc điện môi v. Sóng điện từ truyền lan trong các hệ thống này thuộc loại sóng điện từ ràng buộc. - Bức xạ sóng ra không gian: Sóng sẽ được truyền đi dưới dạng sóng điện từ tự do. Thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ hoặc thu nhận sóng từ không gian bên ngoài được gọi là anten.

Anten là bộ phận quan trọng không thê thiếu được của bất kỳ hệ thống vô tuyến điện nào. Trong thông tin không dây anten làm nhiệm vụ bức xạ và hấp thụ sóng điện từ. Nó được sử dụng như một bộ chuyển đổi sóng điện từ từ các hệ truyền dẫn định hướng sang môi trường không gian tự do. Anten sử dụng trong các hệ mục đích khác nhau thì có những yêu cầu khác nhau.

Với phát thanh - truyền hình làm nhiệm vụ quảng bá thông tin thì anten phát thực hiện bức xạ đồng đều trong mặt phẳng ngang của mặt đất dé cho các đài thu ở các hướng bất kỳ đều có thê thu được tín hiệu của đài phát. Trong thông tin mặt đất hoặc vũ trụ, thông tin chuyển tiếp vô tuyến điều khiến thì yêu cầu anten phát bức xạ với hướng tính cao.2 Cầu trúc chung của hệ qnfen: Một hệ truyền thông tin không dây đơn giản thường bao gồm các khối cơ bản: máy phát — anten phát — anten thu — máy thu. Đường truyền dẫn sóng điện từ giữa máy phát và anten phát cũng như giữa máy thu và anten thu được gọi là Fide (Feeder). 10 Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trong các lĩnh vực thông tin, nhận dạng, rađa điều khién v.cũng đòi hỏi anten không chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ bức xạ hay thu sóng điện từ mà còn tham gia vào quá trình gia công tín hiệu.

Trong trường hợp tổng quát, anten cần được hiểu là một tổ hợp bao gồm nhiều hệ thống: trong đó chủ yếu nhất là hệ thống bức xạ hoặc cảm thụ sóng, bao gồm các phần tử anten (dùng để thu hoặc phát), hệ thống cung cấp tín hiệu đảm bảo việc phân phối năng lượng cho các phần tử bức xạ với các yêu cầu khác nhau (trường hợp anten phát), hoặc hệ thống gia công tín hiệu (trường hợp anten thu). Sơ đồ chung của hệ thống vô tuyến điện cùng với thiết bị anten như sau: ' ' ' ' 1 1 ! I ' I ' | Hệ thống Hệ thống |! || Hé thong Hệ thống | ! ¡£?*| cungcấp | *| bứcxạ ' ¡| cảmthụ + gia cong > ' tín hiệu Ị I bức xạ tín hiệu I tTÝc=c------=-----==---====- ' L——=----------------==- — Anten phat Anten thu May phat Thiét bi Thiết bị Máy thu < + điều chế xử lýtin l* <Y Hệ thống phát Hệ thống thu Hình 1.1: Cấu trúc chung của hệ thông 1.3 Các thông số đặc trưng của anfen: 1.1 Trường bức xạ Để khảo sát đặc tính trường của dòng, ta thường chia không gian khảo sát làm hai khu vực chính: /rường gân và trường xa. 11 Trường gần là miền không gian bao quanh hệ thống dòng, có bán kính r khá nhỏ so với bước sóng (r << A). Thừa số pha của trường trong khu vực này là: .2 ek =e  x1 Khi đó có thể bỏ qua sự chậm pha của trường ở điểm khảo sát so với nguồn, tương tự như trường hợp trường chuẩn tĩnh.

Năng lượng của trường gần có tính dao động. Năng lượng này trong một phan tu chu kỳ đầu thì dịch chuyên từ nguồn trường ra không gian xung quanh và trong phần tư chu kỳ tiếp theo lại dịch chuyển ngược trở lại, giống như sự trao đổi năng lượng trong một mạch dao động. Vì vậy trường ở khu gần còn được gọi là /ường cảm ứng, và khu gần được gọi là khu cảm ứng. Trường xa là miền không gian bao quanh hệ thống dòng, có bán kính r khá lớn so với bước sóng (r >> A).

Khi ấy ta không thể bỏ qua sự chậm pha của trường ở điểm khảo sát. Điện trường và từ trường của khu xa luôn đồng pha nhau, do đó năng lượng bức xạ được dịch chuyên từ nguồn vào không gian xung quanh. Trường ở khu vực này có đặc tính sóng lan truyền nên trường xa còn được gọi là khu sóng, hay khu bức xạ. Khi khảo sát các bài toán bức xạ thì chúng ta thường chỉ quan tâm đến trường xa.

Ta có thê rút ra một số tính chất tổng quát của trường ở xa trong không gian tự do của một hệ thống nguồn hỗn hợp như sau: - Trường bức xạ có dạng sóng chạy, lan truyền từ nguồn ra xa vô tận. Biên độ trường suy giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách. - Vectơ điện tích và từ trường có hướng vuông góc với nhau và vuông góc với hướng truyền lan. Sóng bức xạ thuộc loại sóng điện-fừ ngang.

- Sự biến đổi của cường độ điện tích và từ trường trong không gian (khi R không đổi) được xác định bởi tổ hợp các hàm bức xạ G“(Ø, ø)Và G”(0, ø). Các hàm số này phụ thuộc vào phân bố dòng điện và dòng từ trong không gian của hệ thống bức xạ. Trong trường hợp tổng quát chúng là các hàm phức số.2 Đặc tính định hướng của trường bức xạ. a) Đồ thị phương hướng biên độ và pha Goi ham số đặc trưng cho sự phụ thuộc của cường độ trường bức xạ theo hướng khảo sát, ứng với khoảng cách R không đổi, là hàm phương hướng của hệ thống bức xạ và kí hiệu là ƒ(Ø,ø).

Trong trường hợp tổng quát, hàm phương hướng là hàm vectơ phức, bao gồm các thành phần theo @ va 9: FOP) = fo O. Din = in fare” +i, fame” (1,1) Biên độ của các hàm phương hướng có quan hệ với phân bố biên độ của các thành phần trường, còn argument có quan hệ với phân bố pha của trường trên một mặt cầu có bán kính R, tâm đặt tại sốc tọa độ. b) Hàm phương hướng biên độ Nếu định nghĩa hàm phương hướng biên độ là hàm số biểu thị quan hệ tương đối của biên độ cường độ trường bức xạ theo các hướng khảo sát khi R không đổi, thì nó chính là biên độ của hàm phương hướng phức. Trong trường hợp tổng quát, biên độ của hàm phương hướng có thể là các hàm có dấu biến đổi khi Ø,ø thay đổi.

Do đó hàm phương hướng biên độ được định nghĩa cụ thé hon là môđun của hàm phương hướng phức. Như vậy, hàm phương hướng biên độ của trường tổng sẽ là: |/(Ø.ø\|_ (chỉ số mm là kí hiệu biên độ của hàm bức xạ) Giản đồ phương hướng của anten được định nghĩa là một đồ thị không gian biểu thị sự biến đổi tương đối của biên độ cường độ trường. Giản đồ phương hướng xét theo phương diện hình học, là một mặt được vẽ bởi đầu mút của vectơ có độ dài bằng giá trị của hàm phương hướng |/(2.ø) ứng với các góc (0,0) khác nhau. Có nhiều cách khác nhau dé biểu thị đặc tính phương hướng không gian của trường bức xạ, cụ thé 1a: 13 - Biểu điễn 3-D: Giản đồ phương hướng được thiết lập bằng cách lấy một mặt cầu bao bọc nguồn bức xạ.

Tâm của mặt cầu được chọn trùng với sốc của hệ tọa độ cầu. Khi Ấy, mỗi điểm cường độ trường đo được trên mặt cầu sẽ tương ứng với một cặp giá trị nhất định của tọa độ góc (0,0).2: Bản đồ hướng tính không gian trong mặt phẳng theo tọa độ 0. - Biểu diễn 2-D trong mặt phẳng E và H: Ngoài cách biêu diễn 3-D như trên, giản đồ phương hướng còn được biểu diễn bởi 2 đồ thị 2-D trong mặt phẳng E và mặt phẳng H. Giản đồ phương hướng 3-D có thể được xây dựng từ hai giản đồ 2-D này.

Để có được giản đồ bức xạ 2-D, hệ anten được đo giản đồ phương hướng trong hai mặt phẳng E và H của anten (mặt phẳng cắt). Mặt phẳng cắt thu được bằng cách giữ nguyên một đại lượng 6 hoặc $ và thay đổi đại lượng còn lại. - Biểu diễn dưới dạng các đường đẳng mức: Giản đồ phương hướng còn có thé biéu diễn bởi các đường cong đẳng mức của cường độ trường. Các đường cong này là các đường khép kín.

Cực đại của giản đồ phương hướng và của các múi phụ được biểu thị bởi các dấu chấm trên mặt cầu. Khi đem chiếu phần mặt cầu có các đường đẳng trị nói trên lên mặt phẳng ta sẽ nhận được giản đồ phương hướng của trường bức xạ. 14 Tuy nhiên, khi biểu diễn giản đồ phương hướng, cần phải chọn các mặt phẳng cắt sao cho nó phản ánh được đầy đủ nhất đặc tính phương hướng của hệ thống bức xạ: - Khi giản đồ phương hướng có dạng tròn xoay thì có thé chọn mặt cắt là mặt phẳng đi qua trục đối xứng của đồ thị. - Khi giản đồ phương hướng có dạng phức tạp hơn thì mặt cắt thường được chọn là hai mặt phẳng vuông góc với nhau và đi qua hướng cực đại của giản đồ phương hướng.

Hướng trục của hệ tọa độ có thể chọn tùy ý nhưng thường được chọn sao cho thích hợp với dạng của giản đồ phương hướng. Nếu giản đồ phương hướng có trục đối xứng thì tốt nhất nên chọn trục đó làm trục tọa độ, còn không thì chọn hướng cực đại của giản đồ phương hướng. Giản đồ phương hướng 2-D có thể biểu diễn trong hệ toạ độ cực hoặc hệ toạ độ vuông góc: - Hệ toạ độ cực thường được sử dụng để vẽ giản đồ anten có độ định hướng không cao. Định dạng này đặc biệt hữu dụng đề quan sát phân bố công suất trong không gian.

- Hệ tọa độ vuông góc được sử dụng đê biểu thị giản đồ phương hướng hẹp một cách chỉ tiết. Trường hợp này biên độ tín hiệu nằm trên trục y và góc nghiêng nằm trên trục x. Khi đó các giá trị của |fa| hoặc |fạ| có thể được biểu thị theo thang tỉ lệ thông thường hay theo thang logarit. Để thuận tiện cho việc thiết lập và phân tích các giản đồ phương hướng, ta thường dùng giản đồ phương hướng chuẩn hóa.

Về mặt toán học, hàm phương hướng chuẩn hóa là hàm hướng chia cho giá trị cực đại của môđun (ấy giá trị tuyệt đối). Dưới đây là ví dụ về giản đồ phương hướng chuẩn hoá trong hệ tọa độ cực và hệ tọa độ vuông góc: Hình 1.