Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các hệ thống anten có độ lợi cao ứng dụng trong các hệ thống truyền thông vô tuyến chuyên dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BÁO CÁO TỔNG KẾT
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KH&CN
CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA

Tên đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các hệ thống anten có độ lợi cao
ứng dụng trong các hệ thống truyền thông vô tuyến chuyên dụng

Mã số đề tài: QG.16.27
Chủ nhiệm đề tài: Trương Vũ Bằng Giang

Hà Nội, tháng 1 năm 2018


PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG
1.1. Tên đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các hệ thống anten có độ lợi cao
ứng dụng trong các hệ thống truyền thông vô tuyến chuyên dụng
1.2. Mã số: QG.16.27
1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài:
Chức danh, học vị, họ và tên

Đơn vị công tác

Vai trò thực hiện đề tài

1 PGS.TS Trương Vũ Bằng Giang

Trường Đại học

Chủ trì

Công nghệ, ĐHQGHN

Tổ chức triển khai nghiên
cứu và chịu trách nhiệm
chuyên môn toàn bộ đề tài

Học Viện Kỹ thuật
Quân sự,

Chế tạo và

TT

2 TS. Nguyễn Quốc Định

Thử nghiệm

Bộ Quốc phòng
3 TS. Đinh Chí Hiếu

Cục Viễn thông,

Đánh giá, lựa chọn bằng tần

Bộ TTTT
4 NCS. Tống Văn Luyên

5 NCS. Tăng Thế Toan

6 ThS. Nguyễn Minh Trần

Trường Đại học

Thiết kế,

Công nghiệp Hà Nội

Mô phỏng

Trường Đại học

Thiết kế,

Hải Dương

Mô phỏng

Trường Đại học

Mô phỏng, Chế tạo,

Công nghệ, ĐHQGHN

Đo lường và Thử nghiệm

1.4. Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN
1.5. Thời gian thực hiện:

1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2016 đến tháng 01 năm 2018
1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng….. năm…..
1.5.3. Thực hiện thực tế:
từ tháng 01 năm 2016 đến tháng 01 năm 2018
1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):
(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên
nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)
Đã đăng ký

TT
1

-

Đào tạo 02 thạc sỹ

Xin thay đổi
-

Đào tạo 01 thạc sỹ

Lý do
Do tình hình thực tế
1


-

2

Hỗ trợ đào tạo 01 nghiên
cứu sinh.

- Băng tần: L/S

-

Hỗ trợ đào tạo 02 nghiên
cứu sinh.

- Băng tần: L/S/C

đang đào tạo tại
Trường Đại học
Công nghệ,
ĐHQGHN
Bổ sung băng C (có
khả năng được sử
dụng cho các hệ
thống truyền thông
sau 4G).

Cơ quan quản lý có văn bản đồng ý với các thay đổi.
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 400 triệu đồng.
PHẦN II. TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, có rất nhiều mẫu anten mảng vi dải với độ lợi cao được nghiên cứu và
công bố trên toàn thế giới. Nhằm đáp ứng những nhu cầu đặt ra ngày càng cao của người
dùng, các nhà khoa học luôn tìm các phương pháp, kỹ thuật mới để truyền thông tin đi xa
hơn và nhanh hơn với hiệu suất cao nhất. Một trong những phương pháp để nâng cao hiệu

suất hệ thống là thiết kế các anten có độ lợi cao.
Có rất loại anten có độ lợi cao đã được nghiên cứu, chế tạo phổ biến như: anten
parabol, anten helix, anten loa, anten yagi, anten hình nón, mảng anten vi dải,...

Hình 1. Một số loại anten độ lợi cao: a) Parabol , b) Anten loa, c) Mảng anten vi dải,
d) anten helix, e) anten Yagi
Dựa vào đặc tính của đồ thị bức xạ và hướng tính, anten có độ lợi cao được chia
thành hai loại chính là:
2


Anten búp dải quạt (Fan Beam Antenna): là loại anten định hướng có búp sóng chính có
độ rộng búp sóng hẹp tại một chiều và rộng hơn ở chiều còn lại.

Hình 2. Anten búp dải quạt
Anten búp nhọn (Narrow Beam Antenna): là anten định hướng có búp sóng chính nhọn và
hẹp tại tất cả các chiều.

Hình 3. Anten búp nhọn
Nghiên cứu phát triển các anten có độ lợi cao cho các hệ thống truyền thông chuyên
dụng là hướng được các nhà khoa học trong và ngoài nước tập trung nghiên cứu. Các
nghiên cứu tạo ra các anten với các tính năng cao trên thế giới thường nhận được tài trợ của
công nghiệp, gắn với phát triển các hệ thống truyền thông cụ thể (theo đặt hàng), vì vậy
thường ít khi công bố. Các công bố thì lại thường mang tính hàn lâm nhiều hơn.
2. Mục tiêu
Làm chủ được công nghệ, đề xuất được thiết kế, chế tạo, đo kiểm và thử nghiệm
thành công các hệ thống anten có độ lợi cao ( 17 dB) với công nghệ hiện đại, khả dụng
trong các hệ thống truyền thông vô tuyến chuyên dụng (chẳng hạn Wi-Fi định hướng, hệ
thống hỏi đáp nhận diện hàng không,…).
3. Phương pháp nghiên cứu

Đề tài đã áp dụng phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sau:
3


-

Kỹ thuật mô phỏng anten bằng các công cụ mô phỏng siêu cao tần tiên tiến cho phép
thử nghiệm và tối ưu hệ thống anten trước khi chế tạo.

-

Công nghệ mới cho phép thiết kế, chế tạo nên các bộ anten gọn, nhẹ, nhưng vẫn đảm
bảo hiệu năng cao.

-

Đo lường thử nghiệm trên các hệ đo anten tiên tiến nhằm xác thực kết quả và chất
lượng sản phẩm sau khi chế tạo.

4. Các kết quả nghiên cứu chính
4.1. Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm anten mảng búp dải quạt có độ lợi cao
Phần này sẽ trình bày toàn bộ quy trình phân tích, tính toán, thiết kế, đo đạc kiểm
nghiệm một mảng anten có búp dải quạt. Các tham số của anten phù hợp với yêu cầu đề
tài được tổng hợp trên Bảng 1.
Bảng 1: Các tham số của mảng anten búp dải quạt
Tham số

Giá trị

Tần số cộng hưởng

5.6 GHz

Băng thông (tại S11 < -10 dB)

~ 10%

Độ lợi

>17 dBi

Chất nền

Roger RT/Duroid 5870tm

4.1.1. Thiết kế anten mảng
Quy trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm anten mảng trong đề tài được trình bày trên
Hình 4.
a) Lựa chọn và thiết kế phần tử đơn
Phần tử đơn trong thiết kế anten mảng được lấy ý tưởng ban đầu từ anten dipole hai
mặt trong tài liệu [14]. Dipole mạch in được sử dụng rộng rãi nhất trong các mảng anten
bởi vì nó chiếm ít diện tích hơn rất nhiều so với các anten mạch dải khác [14]. Hơn thế
nữa, anten dipole mạch in thường cho băng thông khá rộng vào khoảng 10% - 30%.
Theo nguyên lý thiết kế, anten dipole mạch in được xem như là một mạch anten hình
chữ nhật hẹp. Với hai cánh bức xạ chính được đặt đối xứng nhau qua đường tiếp điện ở
giữa và đối diện nhau qua tấm chất nền.
Trong nội dung thiết kế này của đề tài, phần tử đơn được thiết kế để hoạt động ở tần
số 5.6 GHz (tần số trung tâm của dải tần 5 GHz cấp phát cho các chuẩn Wi-Fi mới nhất
hiện nay).

4


Hình 4. Quy trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm anten mảng

Hình 5. Cấu trúc cơ bản của một anten dipole mạch in
Như đã trình bày ở trên, cấu trúc của mẫu đơn này bao gồm 2 mặt bức xạ được đặt
đối xứng qua hai mặt của tấm chất nền. Mỗi tấm bức xạ có hình chữ nhật và kích thước
là 13.2 mm × 7 mm. Theo [14, 15], để mở rộng băng thông của mặt bức xạ vuông, mỗi
tấm này được cắt vát 2 góc đối diện nhau nhằm tăng sự thay đổi trở kháng theo tần số.
Chính việc cắt góc này đã tạo nên cấu trúc như lá cây của phần tử anten đơn này. Thêm
vào đó, lấy ý tưởng từ anten Yagi mạch in, một thanh hình chữ nhật (gọi là cross
5


junction) được thêm vào đường truyền để tăng độ lợi của anten đơn này lên. Hình dáng
cuối cùng của phần tử anten đơn được trình bày ở Hình 6.

Hình 6. Phần tử anten đơn được đề xuất
Bảng 2. Các tham số của phần tử anten đơn (đơn vị: mm)
Tham số

Giá trị

Tham số

Giá trị

W1

2

L1

12.5

W2

2.5

L2

10

W3

9.2

L3

7

W4

13.2

L4

4.28

c

3

L5

4

b) Thiết kế mạng tiếp điện và ghép mảng
Mảng anten có búp sóng dải quạt thực chất là mảng anten tuyến tính. Để đáp ứng các
yêu cầu về độ lợi cũng như búp sóng dải quạt, số lượng phần tử đơn cần được tính toán
hợp lý. Theo định nghĩa, anten búp sóng dải quạt là loại anten định hướng có độ rộng
búp sóng hẹp tại một chiều và rộng hơn ở chiều còn lại. Theo các tài liệu tham khảo, thì
một búp sóng nửa công suất của anten này tối thiểu phải phải lớn hơn 70O. Dựa vào
công thức (1), để có độ lợi lớn hơn 17 dB đáp ứng yêu cầu của đề tài, góc nửa công suất
còn lại phải nhỏ hơn 8O. Hơn nữa, theo hệ số mảng của mảng tuyến tính đưa ra ở phía
trên, ta thấy rằng mảng anten mảng 10×1 phần tử đáp ứng được yêu cầu đặt ra.
(1)

6


Mảng anten này được cấu thành từ 10 phần tử anten đơn và các anten đơn này kết nối
với nhau qua một hệ thống tiếp điện song song sử dụng bộ chia công suất chữ T (Tjunction) như ở Hình 7 b. Để đảm bảo các anten đơn được tiếp điện đồng biên độ, bộ
chia công suất T được thiết kế chia đồng đều công suất sang 10 cổng ra.
Do vậy, để pha giữa hai điểm là như nhau thì d phải bằng λ. Trong thiết kế này, các
phần tử đơn này sẽ được đặt cách nhau khoảng cách d là 0.75 λ, kết hợp với đường tiếp
điện vào phần tử đơn là 0.25 λ, để đảm bảo pha vào các mặt bức xạ là như nhau.
Khoảng cách giữa các phần tử này cũng được khảo sát và so sánh trong phần kết quả
mô phỏng. Các phần tử đơn được sắp xếp tuyến tính để hình thành được búp sóng dải

quạt như thể hiện ở Hình 7 a.
Hệ thống tiếp điện 10×1 được thiết kế để phối hợp với trở kháng đầu vào là 50 Ω.

(a)

(b)
Hình 7. Thiết kế của mảng anten (a) và Hệ thống tiếp điện của mảng anten (b)

Hình 8. Mảng anten với tấm phản xạ
Các tham số của anten mảng 10×1 phần tử được trình bày trong Bảng dưới đây.

7


Bảng 3. Các thông số của mảng anten 10×1 (đơn vị: mm)
Tham số

Giá trị

Tham số

Giá trị

L

390

g

10

W

30

W5

2

Wref

70

W6

0.8

4.1.2. Chế tạo và đo đạc anten mảng
Anten mảng 10×1 thử nghiệm đã được chế tạo như ở Hình 9. Sau đó, mẫu anten này
đã được đo đạc sử dụng các hệ thống đo trong phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Thông
tin Vô tuyến.

Hình 9. Mẫu anten mảng được chế tạo

Hình 10. Đo độ lợi của anten trên hệ thống thiết bị định vị anten NSI
Kết quả đo đạc suy hao phản hồi của mảng anten được đưa ra và so sánh với các dữ
liệu từ mô phỏng như thể hiện trên Hình -12.

8

Dễ dàng có thể nhận thấy rằng, các kết quả khá tương thích với nhau. Băng thông
tính từ suy hao phản hồi nhỏ hơn -10 dB trong đo đạc vào khoảng 740 MHz so với 580
MHz trong mô phỏng.

Hình 11. So sánh kết quả mô phỏng và đo đạc của S11

(a) Mặt phẳng xoz

(b) Mặt phẳng yoz

Hình 12. Kết quả mô phỏng và đo đạc giản đồ bức xạ của anten
Như có thể thấy các kết quả đo đạc khá phù hợp với kết quả mô phỏng. Độ lợi đo đạc
được vào khoảng 17.7 dBi so với 17.2 dBi ở trong mô phỏng. Các góc nửa công suất
(HPBW) của kết quả đo đạc đạt được là 7.60 × 550, cùng với mức búp phụ là -15.48 dB.
Do đó, tất cả các kết quả đo đạc khá phù hợp với dữ liệu từ mô phỏng.
Bảng 4. Bảng tổng hợp so sánh kết quả mô phỏng và đo đạc
Tham số

Kết quả đo đạc

Kết quả mô phỏng

Tần số hoạt động

5.6 GHz

5.6 GHz

Độ lợi

17.7 dBi

17.2 dBi
9


Băng thông

740 MHz
(5.12 GHz - 5.86
GHz)

590 MHz
(5.16 GHz – 5.75
GHz)

- 15.48 dB

Mức búp phụ

- 15.4 dB

Các kết quả của mảng anten này được so sánh với các công bố trong một số tài liệu
tham khảo như ở Bảng 4. Ta có thể thấy, dù có ít hoặc nhiều phần tử hơn, mảng anten
thiết kế trong đề tài vẫn có các kết quả về băng thông, độ lợi cũng như mức búp phụ là
tốt hơn so với các mẫu đã công bố trước đó.
Bảng 5. So sánh với tài liệu tham khảo
Mẫu

Kích thước

Chất nền

Băng
thông

Độ lợi

Búp phụ

[16]

4.65 mm × 31
mm × 2.64 mm
(9 × 1 phần tử)

Rogers
RT/Duroid
5880

3%

15.2 dBi

-10.7 dB

[17]

103.3 mm × 27.5

mm × 12 mm
(11× 1 phần tử)

Rogers
TMM 10i

4.5%

16.6 dBi

-10 dB

Đề xuất

390 mm × 30
mm × 10 mm
(10×1 phần tử)

Rogers
RT/Duroid
5870

10.5%

17.2 dBi

-15.4 dB

4.2. Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm anten mảng búp nhọn có độ lợi cao
Phần này sẽ trình bày toàn bộ quy trình phân tích, tính toán, thiết kế, đo đạc kiểm

nghiệm một mảng anten có búp nhọn. Các tham số của anten phù hợp với yêu cầu đề tài
được tổng hợp trên Bảng 6.
Bảng 6. Các tham số của mảng anten búp nhọn
Tham số

Giá trị

Tần số cộng hưởng

5.5 GHz

Băng thông (tại S11 < -10 dB)

~ 10%

Độ lợi

>17 dBi

Chất nền

FR4

10


4.2.1. Thiết kế phần tử đơn
Sử dụng quy trình và tính toán phần tử đơn như đã trình bày ở trên, anten mảng
phẳng sử dụng phần tử đơn DSPD hoạt động ở tần số 5,5 GHz như Hình 15 sẽ được
thiết kế. Các thông số thiết kế phần tử anten đơn DSPD được tóm tắt trong Bảng 7.

Hình 13. Mẫu anten DSPD đề xuất
Bảng 7. Bảng thông số thiết kế phần tử anten đơn DSPD
Thông số
W1
W2
W3
L8

Giá trị (mm)
3
4,3
6
7,5

Thông số
L5
L6
L7

Giá trị (mm)
6,7
7
9,75

4.2.2. Mạng tiếp điện của mảng phẳng
Sau khi thiết kế phần tử đơn DSPD, mạng tiếp điện của mảng được tính toán, thiết kế
để xây dựng mảng. Cụ thể, các bộ chia công suất hình T được sử dụng. Anten mảng đề
xuất gồm 12 mảng nhỏ, mỗi mảng nhỏ gồm 2×2 phần tử đơn.

(a) Mô hình mô phỏng

(b) Nguyên mẫu chế tạo

Hình 14. Thiết kế anten mảng phẳng (a) và nguyên mẫu chế tạo (b)

11


Ngoài ra, các mảng nhỏ được đặt cách đều nhau một khoảng bằng λ0 (L1, L2) để
đảm bảo tất cả các mảng nhỏ được tiếp điện đồng pha. Cuối cùng, cấu trúc hình học của
mảng gồm 4×4×3 phần tử với các kích thước 241×194 mm2 và các thông số kĩ thuật
được trình bày trong Hình 14 và Bảng 8.
Bảng 8. Thông số thiết kế mảng (đơn vị: mm)
Thông số

Giá trị

Thông số

Giá trị

L
W
L1

241
194
59

L2
L3
L4

59
36
46,5

Kết quả mô phỏng và đo đạc suy hao phản hồi được trình bày trên Hình 26. Dải tần
hoạt động của anten đề xuất nằm trong khoảng từ 4,5 GHz đến 5,9 GHz (S11 ≤ -10 dB).

Hình 15. Kết quả mô phỏng và đo đạc của S11
4.1.3. Kết quả đo
Kết quả mô phỏng và đo đạc trường bức xạ của mẫu anten mảng chế tạo được thể
hiện trong Hình 16.

(a) Mặt phẳng xoz

(b) Mặt phẳng yoz

Hình 16. Đồ thị bức xạ của anten mảng
12


Tổng hợp kết quả đo đạc và mô phỏng được thể hiện trong Bảng 9. Kết quả cho thấy
anten mảng đề xuất có băng thông khá rộng (khoảng 23% tại tần số 5,5 GHz) với S11 ≤
-10 dB, có thể đáp ứng ở tất cả các kênh tần số theo chuẩn IEEE 802.11ac. Độ lợi lớn
nhất của mẫu anten đề xuất đạt được là 18,2 dBi ở tần số 5,5 GHz và HBPWxoz là 12,5O,
HBPWyoz là 17,8O. Kết quả đo đạc phù hợp với kết quả tính toán, mô phỏng. Mẫu anten
mảng vi dải búp nhọn đề xuất hoàn toàn có thể dùng trong ứng dụng truyền thông điểm

- điểm.
Bảng 9. Tổng hợp kết quả đo đạc và mô phỏng của anten mảng
Thông số

Mô phỏng

Đo đạc

Tần số cộng hưởng
Băng thông
Độ lợi
SLL (S11 ≤ -10 dB)

5,5 GHz
1400 MHz
18,2 dBi
-14,4 dB

5,5 GHz
1300 MHz
18,64 dBi
-16,32 dB

Một số giải pháp áp dụng cho mảng anten để nén mức búp phụ và đặt điểm
không cho các ứng dụng chuyên dụng

5.

Một số ứng ứng chuyên dụng của mảng anten đòi hỏi mức búp phụ thấp và khả năng
chống nhiễu. Phần này trình bày tóm tắt một số giải pháp nén mức búp phụ hoặc đặt các

điểm không cho các ứng dụng chuyên dụng. Các kỹ thuật được sử dụng trong đề tài
gồm có:
-

Thiết kế mạng tiếp điện cho mảng anten sử dụng các trọng số Chebyshev, cho phép
nén mức búp phụ (SLL-Sidelobe Level) xuống thấp dưới -25 db

-

Sử dụng thuật toán Dơi (BA: Bat algorithm) cho mảng anten để đặt các điểm không
(Null) bất kỳ.

Chi tiết các kỹ thuật này có thể xem trong các công bố của đề tài gửi kèm báo cáo
này.
5.1.

Thiết kế mạng tiếp điện cho mảng anten sử dụng các trọng số Chebyshev
Phần này trình bày tóm tắt về thiết kế mạng tiếp điện cho mảng anten sử dụng các
trọng số Chebyshev, cho phép nén mức búp phụ (SLL-Sidelobe Level) xuống mức thấp
(dưới -25 db). Cụ thể, kỹ thuật tạo phân bố Chebyshev trên mạng tiếp điện nối tiếp cho
mảng vi dải và áp dụng để xây dựng anten mảng với phần tử anten DSPD. Kỹ thuật này
được thực hiện bằng cách sử dụng dây chêm hở mạch hoạt động như một tụ điện cho
phép điều chỉnh biên độ kích thích các phần tử anten của mảng.

13


Hình 17. Thiết kế mạng tiếp điện nối tiếp 10×1
Bảng 10. Các thông số thiết kế mạng tiếp điện 10×1 theo phân bố Chebyshev
Tham số

Giá trị (mm)

Tham số

Giá trị (mm)

d

38,8

ws4

1,14

ls

3,75

ws5

0,80

ws1

7,00

W1

2,00

ws2

5,13

W2

0,80

ws3

3,30

(a) Mặt trước

(b) Mặt sau
Hình 18. Thiết kế của anten mảng

14


Hình 19. Mẫu chế tạo của anten mảng

Hình 20. So sánh kết quả mô phỏng và đo đạc hệ số suy hao phản hồi

15


(a) Mặt phẳng xoz

(b) Mặt phẳng yoz

Hình 21. Kết quả mô phỏng và đo đạc đồ thị bức xạ của anten mảng
Bảng 11. So sánh tham số cơ bản của các anten mảng
Kích thước
(0)

Tần số làm
việc (GHz)

HPBW (0)

Độ lợi
(dBi)

SLL
(dB)

[18]

8×1
(---)

7,54

--

15,7

-23,1

[19]

10×1
(---)

60,0

--

15,7

-27,7

[20]

10×1
(6,01×0,37)

9,0

8,3

14,5

-25,3

[Đề
xuất]

10×1
(7,7×0,19×1,83)

5,5

10,2

17,5

-26,0

Mẫu

5.2.

Kỹ thuật điều khiển và định dạng búp sóng
Kỹ thuật định dạng và điều khiển búp sóng (BF-Beamforming) cho phép các anten
thông minh nâng cao khả năng phủ sóng, truyền dữ liệu, hiệu quả sử dụng phổ tần và
chống nhiễu. Đây là các nhân tố trọng yếu của các hệ thống thông tin vô tuyến. Gần
16


đây, thuật toán Dơi được đề xuất dự trên đặc tính hoạt động của loài Dơi. Thuật toán
này được áp dụng cho BF lần đầu tiên năm 2016 và cho thấy là một công cụ tối ưu đầy
triển vọng cho các BF thích nghi về khả năng tính toán. Ba kỹ thuật đã được sử dụng
trong đề tài gồm: i) Chỉ điều khiển biên độ; ii) Chỉ điều khiển về pha; và iii) Điều khiển
cả biên độ và pha. Các kết quả chi tiết về thiết kế và mô phỏng hệ thống đã được trình
bày chi tiết trong các công bố của đề tài.
6.

Đánh giá về các kết quả đã đạt được và kết luận
Đề tài đã tiến hành phân tích, đề xuất và thiết kế các anten mảng vi dải với búp sóng
dải quạt và búp sóng nhọn, có độ lợi cao và có thể ứng dụng cho một số hệ thống truền
thông chuyên dụng (chẳng hạn Wi-Fi định hướng, hệ thống hỏi đáp nhận diện hàng
không,…). Quy trình thiết kế mảng anten từ phần tử anten đơn đã được trình bày chi
tiết.
Các mẫu anten đã được chế tạo và đo đạc để kiểm chứng kết quả mô phỏng. Các
phép đo được thực hiện sử dụng các thiết bị đo tại Bộ môn Thông tin Vô tuyến. Các kết
quả đo đạc khá phù hợp với các dữ liệu từ mô phỏng.

17


Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

7.
7.1.

Tiếng Việt
Đề tài có mục tiêu làm chủ được công nghệ, đề xuất được thiết kế, chế tạo, đo kiểm
và thử nghiệm thành công các hệ thống anten có độ lợi cao ( 17 dB) với công nghệ
hiện đại, khả dụng trong các hệ thống truyền thông vô tuyến chuyên dụng (chẳng hạn
Wi-Fi định hướng, hệ thống hỏi đáp nhận diện hàng không,…).
Trong quá trình triển khai, nhóm thực hiện đề tài đã thiết kế, chế tạo, đo đạc và thử
nghiệm được 03 bộ anten mảng có độ lợi cao (≥17 dB), sử dụng công nghệ mạch vi dải.
Một số kỹ thuật thiết kế sử dụng mạng tiếp điện Chebyshev để hạ mức búp phụ (≤-25
dB) cũng như ứng dụng thuật toán Dơi để đặt điểm không (1 điểm không; nhiều điểm
không đồng thời và điểm không trong một khoảng góc rộng) cho các ứng dụng chống
nhiễu của anten mảng đã được áp dụng nhằm nâng cao hiệu năng cho các anten, đáp
ứng các yêu cầu của anten cho các hệ thống truyền thông chuyên dụng.

7.2.

Tiếng Anh
The aim of the project is to research, design, fabiracate and measure high gain
antenna arrays (≥17 dB) for specific wireless communication systems (such as Outdoor
Wi-Fi Systems; Identification System for Aviation Communications,…)
In this project, 03 high gain (≥17 dB) microstrip antenna arrays of both fan beam and
pencil beam have been designed, simulated, fabricated and measured. In order to
suppress the side lobe level to below -25 dB, Chebyshev feeding network has been
designed and applied. So as to set an arbitrary null, multiple nulls and a wide null for
interference suppression applications, Bat-Alrorithm has been successfully utilized for
antenna arrays.

8.

Danh mục các tài liệu tham khảo
[1] M. J. Song and J. S. Li, “A High Gain Array Antenna for WLAN – WIMAX
Applications”, Microwave Antenna Propagation and EMC Technologies for Wireless
Communications (MAPE), 2011 IEEE 4th International Symposium, pp. 5-7, Nov. 2011,
Beijing.
[2] K. Sakakibara, N. Kikuma and H. Hirayama, “Array Design Techniques of
Microstrip Comb-line Antennas in Millimeter-wave Band”, 2012 IEEE Asia-Pacific
Conference on Antennas and propagation, August 27-29, 2012, Singapore.
[3] N. Iizasa, R. Pokharel, H. Kanaya and K. Yoshitomi, “High Gain 4×4 Slot Dipole
Antenna Array in the 5GHz Band”, 3rd Asia-Pacific Conference on Antennas and
Propagation, 2014.
[4] Y. Yang, Y. Wang and A. E. Fathy, “Design of Compact Vivaldi Antenna Arrays for
UWB See Through Wall Applications”, Progress in Electromagnetics Research, PIER
82, 401-418, 2008.

18


[5] S. Garg and R. Gowri, “Circularly Polarized Antenna Array for L-band
Applications”, 2015 IEEE Conference on Computational Intelligence & Communication
Technology, pp. 312-316, 2015.
[6] W. Li, Y. Suo, J. Han and X. Liu, “An X-band Substrate Integrated Waveguide
Vivaldi Array Antenna”, PIERS Proceedings, pp. 1804-1808, Guangzhou, China,
August 25-28, 2014.
[7] G. Zhai, Y. Cheng, Q. Yin, S. Zhu and J. Gao, “Gain Enhancement of Printed LogPeriodic Dipole Array Antenna Using Director Cell”, IEEE Transactions on Antennas
and Propagation, Vol. 62, No. 11, pp. 5915-5920, November 2014.
[8] F. W. Yao, X. Q. Tian, L. L. Zhu, Y. B. Shang, and X. Z. dai, “A Novel Monopulse
Microstrip Antenna Array with Compound Feed Network”, PIERS Proceedings, pp.
132-135, Guangzhou, China august 25-28, 2014.
[9] Y. Y. Lu, J.J Jhu, H.C. Huang, “Design of High Gain Plannar Dipole Array Antenna
for WLAN Application”, Ninth International Conference on Intelligent Information
Hiding and Multimedia Signal Processing, 2013.
[10] N. N. Lan, D.T.T. Tu and V.V. Yem, “X-band Broadband Array Antenna Design
for Radar Applications using Defected Ground Structure (DGs)”, Proceeding in Vietnam
Japan Microwave 2015, Ho Chi Minh, August 10-11, 2015.
[11] L.H. Truong, Y.H. Baek, S.G. Choi, M.K. Lee, D.H. Ko, S.J. Lee, D.N. Chien and
Y.S. Chae, “A Compact W-Band Planar Quasi-Yagi Antenna on Gaas Substrate for
Active Phase Array Antenna”, Proceeding in Global Symposium on Millimeter Waves,
pp. 123-126, 2015.
[12] V. V. Yem and B. Journet, “Novel High Gain and Broadband CPW-fed Antennas
with EBG for its Applications”, Proceeding in the 2013 International Conference on
Advanced Technologies for Communications (ATC’13), pp. 451-456, 2013.
[13] S.T. Van and C.D. Ngoc, “Dual Band-Notched UWB Antenna based on
Electromagnetic Band Gap Structures”, REV Journal on Electronics and
Communications, Vol. 1, no. 2, april- july, 2011.

[14] P. Bhartia, I. Bahl, R. Garg, and A. Ittipiboon, “Microstrip Antenna Design
Handbook”, Artech House Inc. Norwood, MA 2001.
[15] D. C. Chang, S. H. Yen, “High Gain Antenna Array with Finite Ground Plane for
IEEE 802.11a WiFi Application”, in Electromagnetics, Applications and Student
Innovation (iWEM), 2011 IEEE International Workshop, pp. 125-129, Taipei, 8-10 Aug.
2011.
[16] Goldsmith, “Wireless Communications”, Standford University, © 2014 by Andrea
Goldsmith, 2004.
[17] H. Oraizi, M. N. Jahromi, “Fan-beam Reflector Back Array Antenna for V-Band
WLAN Applications”, in Microwave Conference, 2009. APMC. Asia Pacific,
Singapore, pp. 1759 – 1762, 07-10 Dec. 2009.
[18] Lin J., Shen W., Yang K. (2017), "A Low Sidelobe and Wideband Series Fed
Linear Dielectric Resonator Antenna Array", IEEE Antennas and Wireless Propagation
Letters. 16, pp. 513-516.
19


[19] Shen W., Lin J., Yang K. (2016), Design of a V-band low sidelobe and wideband
linear DRA array, 2016 Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS), pp.
477-480.
[20] Yin J., Wu Q., Yu C., Wang H., Hong W. (2017), "Low Sidelobe Level Series-Fed
Microstrip Antenna Array of Unequal Inter-Element Spacing", IEEE Antennas and
Wireless Propagation Letters. PP(99), pp. 1-1.
PHẦN III. SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Kết quả nghiên cứu
TT
1

2

3

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Tên sản phẩm

Đăng ký

Bộ anten mảng có tăng ích - Tăng ích:  17 dB
cao
- Băng tần: L/S/C

Đạt được
- Tăng ích:  17 dB
- Băng tần: L/S/C

- 01 bộ anten búp dải quạt

- 02 bộ anten búp dải quạt

- 01 bộ anten búp hẹp

- 01 bộ anten búp hẹp

Bài báo công bố trên tạp chí 01 bài báo
khoa học quốc tế theo hệ
thống ISI/Scopus

- 01 bài đã in (ISI-Q1)

Bài báo trên các tạp chí 03 bài báo hoặc báo cáo
khoa học của ĐHQGHN,
tạp chí khoa học chuyên
ngành quốc gia hoặc báo
cáo khoa học đăng trong kỷ
yếu hội nghị quốc tế (có
phản biện):

- 04 bài báo trên tạp chí
ĐHQGHN

- 01 bài đã in (ISI-Q3)
- 01 bài đã nộp (ISI-Q3)

- 03 báo cáo tại Hội nghị
cấp Quốc tế thuộc IEICE
hoặc IEEE

3.2. Hình thức, cấp độ công bố kết quả

TT

1

Sản phẩm

Tình trạng
(Đã in/ chấp nhận in/ đã
nộp đơn/ đã được chấp
nhận đơn hợp lệ/ đã được

cấp giấy xác nhận SHTT/
xác nhận sử dụng sản
phẩm)

Ghi địa chỉ
và cảm ơn
sự tài trợ
của
ĐHQGHN
đúng quy
định

Đánh giá
chung
(Đạt,
không
đạt)

Công trình công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus

1.1 T.V. Luyen and T. V.B. Giang,
Interference Suppression of
ULA Antennas by Phase-only

Đã in

Có

Đạt

20


Control Using BAT Algorithm.
IEEE Antennas and Wireless
Propagation Letters, Vol. 16,
pp.3038-3042, 2017.
Digital Object Identifier
10.1109/LAWP.2017.2759318
1.2 T.V. Luyen and T. V.B. Giang, Đã in
Null-Steering Beamformer for
Interference Suppression Using
BAT Algorithm.

Có

Vượt

Có

Vượt

The Applied Computational
Electromagnetics Society
Journal (ACES), Vol. 33, No. 1,
pp. 23-29, 2018
1.3 T.T. Toan, N.M. Tran and Đã gửi đăng
T.V.B. Giang, A Novel
Chebyshev Series Fed Linear
Array with High Gain and Low

Sidelobe Level for WLAN
Outdoor Systems.
The Applied Computational
Electromagnetics Society
Journal (ACES)
2

Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng xuất bản

2.1
2.2
3

Đăng ký sở hữu trí tuệ

3.1
4

Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus

4.1
4.2
5

Bài báo trên các tạp chí khoa học của ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên
ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế

5.1 T.V. Luyen and T.V.B Giang, Đã in
Design of LMS Based Adaptive

Có

Đạt

21


Beamformer for ULA Antennas
VNU Journal of Science: Comp.
Science & Com., pp. 72-79, Vol.
32, No. 3, 2016.
5.2 T.T. Toan, N.M. Hung, N.M.
Đã in
Tran and T.V.B. Giang, A
Pencil-Beam Planar Dipole
Array Antenna for IEEE
802.11ac Outdoor Access Point
Routers

Có

Đạt

Có

Đạt

Đã in

Có

Vượt

5.5 T.T.Toan, N.M. Tran and
Đã in
T.V.B. Giang, A Sprout-Shaped
Fab Beam Linear Array
Antenna for IEEE 802.11ac
Outdoor Access Point

Có

Vượt

Có

Vượt

VNU Journal of Science: Comp.
Science & Com., pp. 26-31,
Vol. 32, No. 3, 2016.
5.3 T.T.Toan, N.M. Tran and
Đã in
T.V.B. Giang, A Feeding
Network with Chebyshev
Distribution for Designing Low
Side-lobe Level Antenna Arrays
VNU Journal of Science: Comp.
Science & Com., pp. 16-21,
Vol. 33, No. 1, 2017.

5.4 T.T.Toan, N.M. Tran and
T.V.B. Giang, A 8×1 SproutShaped Antenna Array with
Low Sidelobe Level of -25 dB
VNU Journal of Science: Comp.
Science & Com., pp. 22-27, Vol.
33, No. 1, 2017.

in Proc. Vietnam Japan
International Symposium for
Antennas and Propagation
VJISAP2016), pp. 102-106 Nha
Trang, Khanh Hoa, Vietnam,
Feb., 2016.
5.6 T.T.Toan, N.M. Tran and
T.V.B. Giang, A Fan-Beam
Array Antenna with Reflector

Đã in

22


Back for 5 GHz Outdoor Wi-Fi
Applications
in Proc. 2016 International
Conference on Advanced
Technologies for
Communications (ATC2016),
pp. 388-392, Hanoi, Vietnam,
Oct., 2016.

5.7 T.T.Toan, N.M. Tran and
Đã in
T.V.B. Giang, A Low Sidelobe
Fan-beam Series Fed Linear
Antenna Array for IEEE
802.11ac Outdoor Applications

Có

Vượt

in Proc. 2017 International
Conference on Advanced
Technologies for
Communications (ATC2017),
pp. 161-165, Quynhon,
Vietnam, Oct., 2017.
Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo đặt hàng của đơn vị sử
dụng

6
6.1

Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch định chính sách hoặc
cơ sở ứng dụng KH&CN

7
7.1

3.3. Kết quả đào tạo

TT

Họ và tên

Công trình công bố
Thời gian và kinh phí
liên quan
tham gia đề tài
(Sản phẩm KHCN, luận
(số tháng/số tiền)
án, luận văn)

Đã bảo vệ

Nghiên cứu sinh
1

Tống Văn Luyên

03 chuyên đề

2

Tăng Thế Toan

03 chuyên đề

Học viên cao học
1

Nguyễn Minh Trần

Luận văn

23


PHẦN IV. TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA
ĐỀ TÀI
TT
1

Sản phẩm
Bài báo công bố trên tạp chí khoa học quốc tế theo hệ
thống ISI/Scopus

Số lượng
đăng ký

Số lượng đã
hoàn thành

1

3
- 1 bài đã đăng
- 1 bài nhận
đăng
- 1 bài đã nộp

2

Sách chuyên khảo được xuất bản hoặc ký hợp đồng
xuất bản

3

Đăng ký sở hữu trí tuệ

4

Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus

5

Số lượng bài báo trên các tạp chí khoa học của
ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia
hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc
tế

3

7
- 4 bài báo tạp
chí ĐHQGHN
- 3 báo cáo
Hội nghị Quốc
tế

6

Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn chính sách theo đặt
hàng của đơn vị sử dụng

7

Kết quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch
định chính sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN

8

Đào tạo/hỗ trợ đào tạo NCS

2

2

9

Đào tạo thạc sỹ

1

1

24