TIỂU LUẬN THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (298.84 KB, 7 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG
TIỂU LUẬN
MƠN PHÂN TÍCH THIẾT KẾ ANTEN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI
Giảng viên hướng dẫn
Học viên cao học
Lớp
: PGS. TS. ĐÀO NGỌC CHIẾN
: LÊ HOÀI VIỆT
LƯƠNG HỒNG QUÝ
: KTTT1B
Hà Nội, tháng 5/2022
THIẾT KẾ ANTEN VI DẢI
1. Giới thiệu chung về anten vi dải
Những cấu trúc bức xạ vi dải được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1953. Tuy
nhiên phải gần hai mươi năm sau, những anten thực tế mới được sản xuất. Kể
từ đó, việc nghiên cứu, phát triển các anten vi dải và các mảng anten vi dải
không ngừng được mở rộng, nhằm khai thác triệt những ưu điểm, cũng như
cách khắc phục các nhược điểm của loại anten này.
Anten vi dải với cấu hình đơn giản nhất bao gồm một patch phát xạ nằm
trên một mặt của một lớp điện môi (lớp đế), mặt kia lớp điện môi là mặt
phẳng đất, chất dẫn điện lý tưởng. Miếng Patch là chất dẫn điện, có thể là bất
kỳ hình dạng nào, nhưng thường sử dụng hình dạng sao cho việc phân tích,
tính tốn thiết kế dễ dàng, hiệu quả.
Tuy nhiên với sự phát triển của công nghệ và sự ra đời của các chương
trình mơ phỏng thiết kế cho phép có thể thiết kế patch ở bất kỳ hình dạng nào.
Hằng số điện mơi của lớp đế đóng vai trị quan trọng đối với hoạt động của
anten, ảnh hưởng đến trở kháng đặc tính, tần số cộng hưởng, băng thơng và
hiệu suất của anten.
2. Tính tốn và mơ phỏng
Anten thiết kế ở đây là mơ hình anten một lớp, điện ơi được sử dụng là
FR4_epoxy có hằng số điện mơi ε = 4,4. Tính tốn xấp xỉ kích thước của
anten theo cơng thức sau:
L = W ≈ 0,49.λd = 0,49.
Với λ là bước sóng trong khơng gian tự do, λd là bước sóng trong chất
điện môi, ε là hệ số điện môi của lớp đế.
Anten gồm hai phần cơ bản: Mặt bức xạ (patch), đường truyền vi dải tiếp
điện cho patch, cũng là mạch phối hợp trở kháng dùng bộ phối hợp trở kháng
λ/4. Băng tần làm việc, băng thông phụ thuộc thước tấm patch và bề dầy lớp
điện môi. Sau đây sẽ tiến hành khảo sát một vài trường hợp để thấy được sự
phụ thuộc này.
Kết quả mô phỏng cho thấy Khi tăng hoặc giảm bề dày lớp điện môi trong
một giới hạn cho phép thì các thơng số kỹ thuật của anten như băng thông, tỷ
số trục (AR) thay đổi đáng kể. Theo kết quả như trên, mơ hình anten với h =
1,6mm và h = 3,2mm đều đạt được S11 tốt nhưng băng thông lại khác nhau,
với h = 1,6mm băng thông của GPS ≈ 60MHz (3,8%), với h = 3,2mm là tối
ưu hơn cả, thỏa mãn cả về S11, băng thông và tỷ số trục. Vậy để mở rộng
băng thông cho anten là tăng độ dày của lớp điện môi h = 1.6mm (h là chiều
dày lớp điện môi)
Name
0.00
m1
X
XY Plot 1
Y
HFSSDesign1
6.5000 -3.2925
ANSOFT
Curve Info
dB(S(1,1))
Setup1 : Sw eep
-0.50
-1.00
dB(S(1,1))
-1.50
-2.00
-2.50
-3.00
m1
-3.50
Name
m1
1.00
Freq
2.00
Ang
6.5000 -166.6749
Mag
3.00
4.00
5.00
Freq [GHz]
6.00
7.00
8.00
Smith Chart 1
RX
0.6845 0.1898 - 0.1127i
110
100
120
130
90
1.00
80
9.00
10.00
HFSSDesign1
ANSOFT
Curve Info
70
S(1,1)
Setup1 : Sw eep
60
0.50
2.00
50
140
40
150
30
160 0.20
5.00 20
170
10
180 0.00
0.00
0.20
0.50
1.00
2.00
5.00
0
m1
-170
-10
-160 -0.20
-5.00 -20
-150
-30
-140
-40
-0.50
-130
-120
-2.00
-1.00
-110
-100
-90
-50
-60
-80
-70
XY Plot 2
10.00
HFSSDesign1
ANSOFT
Curve Info
VSWR(1)
Setup1 : Sw eep
9.00
VSWR(1)
8.00
7.00
6.00
5.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
Freq [GHz]
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
XY Plot 4
60.00
HFSSDesign1
ANSOFT
Curve Info
VSWR(1)
Setup1 : Sw eep
50.00
VSWR(1)
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
h = 3.2mm
Name
0.00
m1
X
5.00
Freq [GHz]
6.00
7.00
8.00
XY Plot 1
Y
9.00
10.00
HFSSDesign1
6.5000 -3.2653
ANSOFT
Curve Info
dB(S(1,1))
Setup1 : Sw eep
-1.00
-2.00
m1
dB(S(1,1))
-3.00
-4.00
-5.00
-6.00
-7.00
-8.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
Freq [GHz]
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
Name
m1
Freq
Ang
6.5000 84.4209
Mag
Smith Chart 1
RX
0.6867 0.3950 + 1.0215i
110
100
120
130
0.50
90
1.00
80
HFSSDesign1
ANSOFT
Curve Info
70
S(1,1)
Setup1 : Sw eep
60
2.00
m1
50
140
40
150
30
160 0.20
5.00 20
170
10
180 0.00
0.00
0.20
0.50
1.00
2.00
5.00
0
-170
-10
-160 -0.20
-5.00 -20
-150
-30
-140
-40
-0.50
-130
-120
-110
-2.00
-1.00
-100
-90
-50
-60
-80
-70
XY Plot 2
10.00
HFSSDesign1
ANSOFT
Curve Info
VSWR(1)
Setup1 : Sw eep
9.00
8.00
VSWR(1)
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
Freq [GHz]
6.00
7.00
8.00
XY Plot 4
45.00
9.00
10.00
HFSSDesign1
ANSOFT
Curve Info
VSWR(1)
Setup1 : Sw eep
40.00
35.00
30.00
VSWR(1)
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
Freq [GHz]
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
