Download miễn phí Thiết kế anten vi dải băng rộng và đa dải tần
TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN
Khóa luận tập trung nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một anten vi dải băng rộng, có khả
năng hoạt động tại nhiều dải tần. Anten này sử dụng cho các thiết bị di động hoạt động
trong các dải tần GSM, DCS, PCS, UTMS, WLAN. Anten được chế tạo trên chất nền
có hằng số điện môi εr = 4.4, độ dày là 0.8 mm và được thiết kế tại tần số 900 MHz và
2000 MHz.
Nội dung khóa luận bao gồm 4 chương và phần đánh giá kết quả khóa luận và hướng
phát triển tiếp theo. Trong đó có thể chia thành hai phần với nội dung như sau:
Phần đầu tiên của khóa luận đề cập tới lý thuyết cơ bản về anten, anten vi dải và
đường truyền vi dải. Chương 1 giới thiệu và định nghĩa anten, nêu ra một số tham số
cơ bản để đánh giá hiệu suất của anten như: giản đồ bức xạ, công suất bức xạ, hệ số
định hướng, hệ số tăng ích, phân cực, trở kháng vào, … Tiếp theo là khái niệm về
anten vi dải: các ưu điểm, nhược điểm và một số loại anten vi dải đã được nghiên cứu
và thiết kế. Một số điểm tổng quát về đường truyền vi dải cũng được trình bày.
Chương 2 đưa ra các phương pháp để thiết kế anten vi dải băng rộng và anten vi dải có
thể hoạt động tại nhiều băng tần. Trong đó, một số phương pháp để thiết kế anten vi
dải được trình bày như: phương pháp phối hợp trở kháng liên tục, phương pháp sử
dụng chất nền dày hơn, phương pháp kích thích đa mode, phuơng pháp sử dụng nhiều
patch xếp chồng nhau, … Đồng thời đưa ra các phương pháp để thiết lập anten vi dải
có khả năng hoạt động tại nhiều dải tần khác nhau. Việc thiết kế các anten băng rộng
và đa dải tần đáp ứng xu thế tích hợp, thu nhỏ kích thước cho các thiết bị di động đa
năng.
Phần thứ hai đi vào thiết kế, mô phỏng và đo đạc các tham số của anten. Chương 3
trình bày phương pháp thiết kế các thành phần của anten: thành phần bức xạ, bộ phối
hợp trở kháng dải rộng, và đường truyền vi dải 50 Ω. Chương 4 trình bày quá trình mô
phỏng, qui trình thiết kế và đo đạc thực nghiệm. Phần mô phỏng giới thiệu về phần
mềm Ansoft HFSS, phần mềm được sử dụng trong mô phỏng các bài toán điện từ 3D.
Trong đó trình bày việc thiết đặt các tham số quan trọng để thực hiện phân tích cấu
trúc anten, kết quả mô phỏng cấu trúc anten có nhánh điều chỉnh và không có nhánh
điều chỉnh. Sau khi quá trình thiết kế, mô phỏng đã hoàn thành (đạt được các tiêu chí
yêu cầu), tiến hành chế tạo và đo đạc các tham số của anten sử dụng máy Network
Analyse và hệ đo trường bức xạ của anten.
Kết quả đo đạc thực nghiệm và kết quả mô phỏng cho anten được thiết kế trong khóa
luận tương đối phù hợp nhau. Dựa vào việc phân tích kết quả và phân tích qui trình
chế tạo anten, khóa luận đưa ra các nguyên nhân gây ra sai lệch. Đồng thời đề ra
phương hướng giải quyết và phương hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm cải thiện các
đặc tính của anten.
Khóa luận gồm 4 chương:
Chương 1: Lý thuyết cơ bản về anten và anten vi dải
Chương 2: Anten mạch dải băng rộng và anten mạch dải nhiều băng tần
Chương 3: Thiết kế anten dẹt cấu trúc xoắn, tiếp điện dùng đường truyền vi dải Chương 4: Mô phỏng, chế tạo và đo đạc các tham số của anten
Bằng những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, kết hợp với mô phỏng khóa luận đã thực hiện được những nội dung chính sau đây:
¾ Nghiên cứu lý thuyết về anten và anten vi dải.
¾ Nêu ra nguyên lý và các phương pháp để xây dựng anten vi dải băng rộng và
anten có khả năng hoạt động tại nhiều dải tần.
¾ Thiết kế, mô phỏng và chế tạo anten vi dải dẹt có cấu trúc xoắn, tiếp điện dùng
đường truyền mạch dải.
¾ Đo đạc và đánh giá các đặc tính của anten được thiết kế như: tần số cộng
hưởng, băng thông, trở kháng vào, giản đồ bức xạ.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN ii
MỤC LỤC . iii
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1: Lý thuyết cơ bản về anten và anten vi dải
1.1. Lý thuyết chung về anten . 3
1.1.1. Giới thiệu . 3
1.1.2. Các tham số cơ bản của anten . .5
1.1.2.1. Sự bức xạ sóng điện từ bởi một anten 5
1.1.2.2. Giản đồ bức xạ 6
1.1.2.3. Mật độ công suất bức xạ . 10
1.1.2.4. Cường độ bức xạ 11
1.1.2.5. Hệ số định hướng .12
1.1.2.6. Hệ số tăng ích . .13
1.1.2.7. Băng thông 14
1.1.2.8. Phân cực . .15
1.1.2.9. Trở kháng vào .17
1.2. Đường truyền vi dải và anten vi dải . 18
1.2.1. Đường truyền vi dải 18
1.2.1.1. Cấu trúc đường truyền vi dải .18
1.2.1.2. Cấu trúc trường của đường truyền vi dải 18
1.2.2. Anten vi dải 19
1.2.2.1. Giới thiệu chung 19
1.2.2.2. Một số loại anten vi dải cơ bản 20
1.2.2.3. Anten patch hình chữ nhật . 22
Chương 2: Anten mạch dải băng rộng và anten mạch dải nhiều băng tần
2.1. Giới thiệu chung . 24
2.1.1. Dải thông tần . .24
2.1.2. Dải tần công tác 25
2.2. Mở rộng băng thông của anten vi dải . .25
2.2.1. Giới thiệu . .25
2.2.2. Ảnh hưởng của các tham số chất nền tới băng thông .27
2.2.3. Lựa chọn hình dạng thành phần bức xạ thích hợp . .28
2.2.4. Lựa chọn kỹ thuật tiếp điện thích hợp 29
2.2.5. Kỹ thuật kích thích đa mode .30
2.2.5.1. Mở rộng băng thông sử dụng nhiều thành phần bức xạ xếp chồng . .30
2.2.5.2. Mở rộng băng thông sử dụng các thành phần kí sinh đồng phẳng 31
2.2.5.3. Các kỹ thuật kích thích đa mode khác 35
2.2.6. Các kỹ thuật mở rộng băng thông khác 35
2.2.6.1. Phối hợp trở kháng . 36
2.2.6.2. Mắc tải điện trở 37
2.3. Anten vi dải nhiều băng tần .37
2.3.1. Anten vi dải 2 tần số cộng hưởng .37
2.3.2. Anten vi dải nhiều hơn 2 tần số cộng hưởng 38
2.4. Phối hợp trở kháng dải rộng . 39
2.4.1. Ý nghĩa của việc phối hợp trở kháng 39
2.4.2. Phối hợp trở kháng dải rộng .39
2.4.3. Một số bộ phối hợp trở kháng dải rộng 42
2.4.3.1. Bộ phối hợp trở kháng liên tục dạng hàm mũ . 42
2.4.3.2. Bộ phối hợp trở kháng liên tục dạng tam giác . 43
2.4.3.3. Bộ phối hợp trở kháng liên tục Klopfenstein .44
2.4.4. Tiêu chuẩn Bode - Fano .46
Chương 3: Thiết kế anten dẹt cấu trúc xoắn, tiếp điện dùng đường truyền vi dải
3.1. Giới thiệu .48
3.2. Thiết kế thành phần bức xạ .49
3.3. Thiết kế thành phần phối hợp trở kháng dải rộng 50
3.3.1. So sánh một số bộ phối hợp trở kháng dải rộng 50
3.3.2. Lựa chọn bộ phối hợp trở kháng dải rộng 52
3.4. Thiết kế đường truyền vi dải 50 Ω 53
3.4.1. Thiết kế với Ansoft Designer 2.0 . 53
3.4.2. Thiết kế dựa vào lý thuyết đường truyền vi dải .54
3.4.2.1. Trở kháng đặc trưng Z0 54
3.4.2.2. Bước sóng trên đường vi dải λ 55
3.4.2.3. Công suất cho phép trung bình Pav .57
3.4.2.4. Công suất cho phép tối đa Pp .58
Chương 4: Mô phỏng, chế tạo và đo đạc các tham số của anten
4.1. Mô phỏng cấu trúc anten với phần mềm Ansoft HFSS . .59
4.1.1. Phần mềm HFSS phiên bản 9.1 59
4.1.2. Kết quả mô phỏng với HFSS 9.1 . 61
4.2. Chế tạo anten 67
4.3. Đo đạc các tham số của anten . .69
PHỤ LỤC 73
A. Phụ lục 1: Thuật toán chia lưới thích nghi của Ansoft HFSS 9.1 .73
B. Phụ lục 2: Một số lưu ý về thiết đặt các tham số trong HFSS . .74
B.1. Solution Setup 74
B.2. Mesh Operations .77
B.3. Radiation Boundary . 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO . .80
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm vào Link, đợi vài giây sau đó bấm Get Website để tải:
TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN
Khóa luận tập trung nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một anten vi dải băng rộng, có khả
năng hoạt động tại nhiều dải tần. Anten này sử dụng cho các thiết bị di động hoạt động
trong các dải tần GSM, DCS, PCS, UTMS, WLAN. Anten được chế tạo trên chất nền
có hằng số điện môi εr = 4.4, độ dày là 0.8 mm và được thiết kế tại tần số 900 MHz và
2000 MHz.
Nội dung khóa luận bao gồm 4 chương và phần đánh giá kết quả khóa luận và hướng
phát triển tiếp theo. Trong đó có thể chia thành hai phần với nội dung như sau:
Phần đầu tiên của khóa luận đề cập tới lý thuyết cơ bản về anten, anten vi dải và
đường truyền vi dải. Chương 1 giới thiệu và định nghĩa anten, nêu ra một số tham số
cơ bản để đánh giá hiệu suất của anten như: giản đồ bức xạ, công suất bức xạ, hệ số
định hướng, hệ số tăng ích, phân cực, trở kháng vào, … Tiếp theo là khái niệm về
anten vi dải: các ưu điểm, nhược điểm và một số loại anten vi dải đã được nghiên cứu
và thiết kế. Một số điểm tổng quát về đường truyền vi dải cũng được trình bày.
Chương 2 đưa ra các phương pháp để thiết kế anten vi dải băng rộng và anten vi dải có
thể hoạt động tại nhiều băng tần. Trong đó, một số phương pháp để thiết kế anten vi
dải được trình bày như: phương pháp phối hợp trở kháng liên tục, phương pháp sử
dụng chất nền dày hơn, phương pháp kích thích đa mode, phuơng pháp sử dụng nhiều
patch xếp chồng nhau, … Đồng thời đưa ra các phương pháp để thiết lập anten vi dải
có khả năng hoạt động tại nhiều dải tần khác nhau. Việc thiết kế các anten băng rộng
và đa dải tần đáp ứng xu thế tích hợp, thu nhỏ kích thước cho các thiết bị di động đa
năng.
Phần thứ hai đi vào thiết kế, mô phỏng và đo đạc các tham số của anten. Chương 3
trình bày phương pháp thiết kế các thành phần của anten: thành phần bức xạ, bộ phối
hợp trở kháng dải rộng, và đường truyền vi dải 50 Ω. Chương 4 trình bày quá trình mô
phỏng, qui trình thiết kế và đo đạc thực nghiệm. Phần mô phỏng giới thiệu về phần
mềm Ansoft HFSS, phần mềm được sử dụng trong mô phỏng các bài toán điện từ 3D.
Trong đó trình bày việc thiết đặt các tham số quan trọng để thực hiện phân tích cấu
trúc anten, kết quả mô phỏng cấu trúc anten có nhánh điều chỉnh và không có nhánh
điều chỉnh. Sau khi quá trình thiết kế, mô phỏng đã hoàn thành (đạt được các tiêu chí
yêu cầu), tiến hành chế tạo và đo đạc các tham số của anten sử dụng máy Network
Analyse và hệ đo trường bức xạ của anten.
Kết quả đo đạc thực nghiệm và kết quả mô phỏng cho anten được thiết kế trong khóa
luận tương đối phù hợp nhau. Dựa vào việc phân tích kết quả và phân tích qui trình
chế tạo anten, khóa luận đưa ra các nguyên nhân gây ra sai lệch. Đồng thời đề ra
phương hướng giải quyết và phương hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm cải thiện các
đặc tính của anten.
Khóa luận gồm 4 chương:
Chương 1: Lý thuyết cơ bản về anten và anten vi dải
Chương 2: Anten mạch dải băng rộng và anten mạch dải nhiều băng tần
Chương 3: Thiết kế anten dẹt cấu trúc xoắn, tiếp điện dùng đường truyền vi dải Chương 4: Mô phỏng, chế tạo và đo đạc các tham số của anten
Bằng những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, kết hợp với mô phỏng khóa luận đã thực hiện được những nội dung chính sau đây:
¾ Nghiên cứu lý thuyết về anten và anten vi dải.
¾ Nêu ra nguyên lý và các phương pháp để xây dựng anten vi dải băng rộng và
anten có khả năng hoạt động tại nhiều dải tần.
¾ Thiết kế, mô phỏng và chế tạo anten vi dải dẹt có cấu trúc xoắn, tiếp điện dùng
đường truyền mạch dải.
¾ Đo đạc và đánh giá các đặc tính của anten được thiết kế như: tần số cộng
hưởng, băng thông, trở kháng vào, giản đồ bức xạ.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN ii
MỤC LỤC . iii
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1: Lý thuyết cơ bản về anten và anten vi dải
1.1. Lý thuyết chung về anten . 3
1.1.1. Giới thiệu . 3
1.1.2. Các tham số cơ bản của anten . .5
1.1.2.1. Sự bức xạ sóng điện từ bởi một anten 5
1.1.2.2. Giản đồ bức xạ 6
1.1.2.3. Mật độ công suất bức xạ . 10
1.1.2.4. Cường độ bức xạ 11
1.1.2.5. Hệ số định hướng .12
1.1.2.6. Hệ số tăng ích . .13
1.1.2.7. Băng thông 14
1.1.2.8. Phân cực . .15
1.1.2.9. Trở kháng vào .17
1.2. Đường truyền vi dải và anten vi dải . 18
1.2.1. Đường truyền vi dải 18
1.2.1.1. Cấu trúc đường truyền vi dải .18
1.2.1.2. Cấu trúc trường của đường truyền vi dải 18
1.2.2. Anten vi dải 19
1.2.2.1. Giới thiệu chung 19
1.2.2.2. Một số loại anten vi dải cơ bản 20
1.2.2.3. Anten patch hình chữ nhật . 22
Chương 2: Anten mạch dải băng rộng và anten mạch dải nhiều băng tần
2.1. Giới thiệu chung . 24
2.1.1. Dải thông tần . .24
2.1.2. Dải tần công tác 25
2.2. Mở rộng băng thông của anten vi dải . .25
2.2.1. Giới thiệu . .25
2.2.2. Ảnh hưởng của các tham số chất nền tới băng thông .27
2.2.3. Lựa chọn hình dạng thành phần bức xạ thích hợp . .28
2.2.4. Lựa chọn kỹ thuật tiếp điện thích hợp 29
2.2.5. Kỹ thuật kích thích đa mode .30
2.2.5.1. Mở rộng băng thông sử dụng nhiều thành phần bức xạ xếp chồng . .30
2.2.5.2. Mở rộng băng thông sử dụng các thành phần kí sinh đồng phẳng 31
2.2.5.3. Các kỹ thuật kích thích đa mode khác 35
2.2.6. Các kỹ thuật mở rộng băng thông khác 35
2.2.6.1. Phối hợp trở kháng . 36
2.2.6.2. Mắc tải điện trở 37
2.3. Anten vi dải nhiều băng tần .37
2.3.1. Anten vi dải 2 tần số cộng hưởng .37
2.3.2. Anten vi dải nhiều hơn 2 tần số cộng hưởng 38
2.4. Phối hợp trở kháng dải rộng . 39
2.4.1. Ý nghĩa của việc phối hợp trở kháng 39
2.4.2. Phối hợp trở kháng dải rộng .39
2.4.3. Một số bộ phối hợp trở kháng dải rộng 42
2.4.3.1. Bộ phối hợp trở kháng liên tục dạng hàm mũ . 42
2.4.3.2. Bộ phối hợp trở kháng liên tục dạng tam giác . 43
2.4.3.3. Bộ phối hợp trở kháng liên tục Klopfenstein .44
2.4.4. Tiêu chuẩn Bode - Fano .46
Chương 3: Thiết kế anten dẹt cấu trúc xoắn, tiếp điện dùng đường truyền vi dải
3.1. Giới thiệu .48
3.2. Thiết kế thành phần bức xạ .49
3.3. Thiết kế thành phần phối hợp trở kháng dải rộng 50
3.3.1. So sánh một số bộ phối hợp trở kháng dải rộng 50
3.3.2. Lựa chọn bộ phối hợp trở kháng dải rộng 52
3.4. Thiết kế đường truyền vi dải 50 Ω 53
3.4.1. Thiết kế với Ansoft Designer 2.0 . 53
3.4.2. Thiết kế dựa vào lý thuyết đường truyền vi dải .54
3.4.2.1. Trở kháng đặc trưng Z0 54
3.4.2.2. Bước sóng trên đường vi dải λ 55
3.4.2.3. Công suất cho phép trung bình Pav .57
3.4.2.4. Công suất cho phép tối đa Pp .58
Chương 4: Mô phỏng, chế tạo và đo đạc các tham số của anten
4.1. Mô phỏng cấu trúc anten với phần mềm Ansoft HFSS . .59
4.1.1. Phần mềm HFSS phiên bản 9.1 59
4.1.2. Kết quả mô phỏng với HFSS 9.1 . 61
4.2. Chế tạo anten 67
4.3. Đo đạc các tham số của anten . .69
PHỤ LỤC 73
A. Phụ lục 1: Thuật toán chia lưới thích nghi của Ansoft HFSS 9.1 .73
B. Phụ lục 2: Một số lưu ý về thiết đặt các tham số trong HFSS . .74
B.1. Solution Setup 74
B.2. Mesh Operations .77
B.3. Radiation Boundary . 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO . .80
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm vào Link, đợi vài giây sau đó bấm Get Website để tải:
You must be registered for see links