Phân tích và thiết kế ăng ten mimo cho thiết bị đầu cuối di động 5g

ng-ten lân cận trong cùng hàng I cũng rất tốt, với các
giá trị đo được nhỏ hơn -22 dB ở băng tần 3.5 GHz và nhỏ hơn -30 dB ở băng tần 5.8
GHz.

-20

S-Parameter (dB)

-40

-60
S21
S31
S32
S41
S42
S43

-80

-100

-120

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

Tần số (Hz)

Hình 2.21: Tương hỗ giữa các phần tử ăng-ten trong hàng I.

61

7.0


KẾT LUẬN CHƯƠNG II
Chương II đã trình bày nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và chế tạo một hệ ăngten MIMO 8 phần tử hoạt động ở hai băng tần cho thiết bị đầu cuối di động 5G. Kết
quả nghiên cứu cuối cùng của luận văn đã đưa ra một mơ hình thiết kế và ngun
mẫu ăng-ten MIMO với kích thước ăng-ten nhỏ gọn (5.4 ×20.4mm2) hoạt động ở hai
băng tần 3.5 GHz và 5.8 GHz. Các kết quả mô phỏng và đo đạc cho thấy ăng-ten đã
đạt được các yêu cầu thiết kế: ăng-ten cộng hưởng rất tốt ở hai tần số 3.5 GHz và 5.8
GHz, tương hỗ giữa các phần tử ăng-ten trong hệ MIMO rất nhỏ (< -20 dB). Kết quả
mô phỏng hiệu suất bức xạ và độ tăng ích đỉnh cho thấy ăng-ten có hiệu suất bức xạ

> 60%, độ tăng ích đỉnh đạt 3.37 và 4.58 dBi trong hai băng thông hoạt động.

62


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn tôi đã cơ bản hoàn thành
các yêu cầu đặt ra khi thực hiện đề tài:"Phân tích và thiết kế ăng-ten MIMO cho thiết
bị đầu cuối di động 5G". Tơi đã có một cái nhìn khái quát và hiểu biết chung về kỹ
thuật thiết kế và chế tạo ăng-ten nói chung, đặc biệt là các kỹ thuật thiết kế ăng-ten
cho các thiết bị đầu cuối di động và sự tiến hóa của chúng cùng với sự phát triển của
ngành công nghiệp viễn thông di động. Kỹ thuật MIMO là một trong những kỹ thuật
nổi bật cho mạng di động thế hệ tiếp theo 5G. Kết quả nghiên cứu của luận văn là
một hệ ăng-ten MIMO 8 phần tử thiết kế trên một bo mạch có kích thước tương đương
với các mẫu điện thoại cao cấp hiện nay. Mẫu ăng-ten MIMO này có kích thước nhỏ
gọn, hoạt động ở hai băng tần có 3.5 GHz và 5.8 GHz, tương hỗ giữa các phần tử
ăng-ten trong hệ MIMO rất nhỏ. Trong quá trình thực hiện luận văn, do hạn chế về
thời gian cũng như cơ sở vật chất (phòng câm và thiết bị đo chuyên dụng) nên một số
đặc tính bức xạ của ăng-ten chưa được đo đạc thực tế.
Trong tương lai, đề tài này có thể phát triển sau hơn theo hướng: nghiên cứu
thiết kế hệ ăng-ten MIMO trên một cấu trúc điện thoại thực sự, đánh giá ảnh hưởng
của vỏ điện thoại và các linh kiện khác cấu thành điện thoại. Chế tạo đo đạc các tham
số ảnh hưởng từ người sử dụng đến mô hình điện thoại tích hợp hệ ăng-ten MIMO
đã đề xuất trong luận văn trong phòng đo tiêu chuẩn và kiểm thử khả năng hoạt động
của ăng-ten với các mạng di động 5G sắp được triển khai ở Việt Nam.
Một lần nữa tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới TS. Nguyễn Khắc Kiểm,
tập thể các thành viên trong CRD Lab, các thầy cô trong Viện Điện tử - Viễn thơng,
gia đình và các đồng nghiệp trong cơ quan đã ln bên cạnh chỉ dẫn, giúp đỡ tơi hồn
thành đề tài luận văn này.

63


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

Wikipedia (2019). Motorola DynaTAC [online], truy nhập ngày 01/11/2019,
from:< />
[2]

Constantine A. Balanis, (2016), "Antenna Theory Analysis and Design
Fourth Editon", New Jersey , Nhà xuất bản John Wiley & Sons.

[3]

The Telegraph (2019). Nokia's classic mobile phones: in pictures [online],
truy

nhập

ngày

01/11/2019,

from:<

/>
technology/nokia/8465809/Nokias-classic-mobilephones-in pictures.html?
image=2>.
[4]

Caballero, R. and Schlub, R. (2013) Electronic device with proximity‐based
radio power control. US8417296.

[5]

Amm, D., Schlub, R., Leugh, Q. et al. (2015) Electronic devices with
capacitive proximity sensors Dor proximity‐based radio‐Drequency power
control. US8947305.

[6]

Webdesigner Depot (2019). The evolution of cell phone design between
1983-2009 [online], truy nhập ngày 01/11/2019, from: designerdepot.com/2009/05/the-evolution-of-cell-phone-design-between 1983-2009/>.

[7]

Phone Scope (2019). [online], truy nhập ngày 01/11/2019, from:
< />
[8]

Tom's Guide (2019). Galaxy S10 5G Tested: Crazy 1 Gbps Speeds on
Verizon's Network [online], truy nhập ngày 01/11/2019, from:< https://
www.tomsguide.com/us/galaxy-s10-5g-speed-tested,news-30101. html>.

[9]

Speedtest (2019). Qualcomm’s snapdragon x50 in the wild: Analyzing 5G
mobile performance in U.S. cities [online], truy nhập ngày 01/11/2019,

from:< />
[10]

Samsung (2019). Galaxy S10 5G Majestic Black, (Verizon) 512GB [online],
truy nhập ngày 01/11/2019, from:< mobile/
64


phones/galaxy-s/galaxy-s10-5g-black-verizon-512gb-sm-g977uzae vzw/>.
[11]

Chu, L.J. (1948) “Physical limitations oD omnidirectional antennas,”
Journal of Applied Physiology, 19, 1163–1175.

[12]

Hansen, R.C. (1981) “Fundamental limitations in antennas.” Proceedings of
the IEEE, 69, 170–182.

[13]

Wheeler, H.A. (1947) “Fundamental limitations oD small antennas,”
Proceedings of the IRE, 35, 1479–1484.

[14]

Geyi, W. (2003) “Physical limitations oD antenna,” IEEE Transactions on
Antennas and Propagation, 51, 2116–2123.

[15]

Fante, R. (1969) “Quality Dactor oD general ideal antennas,” IEEE
Transactions on Antennas and Propagation, 17, 151–155.

[16]

McLean, J.S. (1996) “A re‐examination oD the Dundamental limits on the
radiation Q oD electrically small antennas,” IEEE Transactions on Antennas
and Propagation, 44, 672.

[17]

FCC (2019). FCC online table of frequency allocations [online], truy nhập
ngày 01/11/2019, from:< />fcctable.pdf>.

[18]

NTIA (2019). United States frequency allocations the radio spectrum
[online], truy nhập ngày 01/11/2019, from:<
/files/ntia/publications/2003-allochrt.pdf>.

[19]

Lal Chand Godara, (2001), "Handbook of Antennas in Wireless
Communications, 1st", Nhà xuất bản CRC.

[20]

GSMA (2019). [online], truy nhập ngày 01/11/2019, from: gsma.com/>.

[21]

GPS

(2019).

[online],

truy

nhập

ngày

01/11/2019,

from:<.
gov/>.
[22]

Wi-Fi Certified™ (2019). [online], truy nhập ngày 01/11/2019, from:
<‐Fi.org/>.
65


[23]

Eleftheriades, Iyer, and Kremer (2002), "Planar negative refractive index
media using periodically L-C loaded transmission lines," IEEE Transactions

on Microwave Theory and Techniques, vol. 50, pp. 2702-2712.

[24]

Rappaport (2002), Wireless communications: Principle and Practice:
Prentice Hall.

[25]

Winters (1994), "The diversity gain of transmit diversity in wireless systems
with Rayleigh fading," IEEE International Conference on Communications,
1994. ICC '94, SUPERCOMM/ICC '94, Conference Record, 'Serving
Humanity Through Communications, pp. 1121-1125

[26]

Foschini and Gans (1998), "On limits of wireless communications in a
fading environment when using multiple antennas," Wirless Personal
Communication, vol. 6, pp. 311-335.

[27]

Telatar (1999), "Capacity of multi-antenna Gaussian channels," European
Transactions on Telecommunications, vol. 10, pp. 585-595.

[28]

M.1457-8 (May 2009), "Detailed specifications of the radio interfaces of
international mobile telecommunications-2000 (IMT-2000)."

[29]

Paulraj, Gorem, and Nabar (2003), Introduction to Space-time Wireless
Communications: Cambridge University Press.

[30]

Biglieri, Calderbank, Constantinides, Goldsmith, Paulraj, and Poor (2007),
MIMO wireless communications: Cambridge University Press.

[31]

Nguyễn Khắc Kiểm (2016), Nghiên cứu và phát triển anten MIMO cho các
thiết bị đầu cuối di động thế hệ mới, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Viễn thông,
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, tr. 01 - 15 .

[32]

Bhattacharyya (1990), "Characteristics of space and surface waves in a
multilayered structure [microstrip antennas]," IEEE Transactions on
Antennas and Propagation, vol. 38, pp. 1231-1238.

[33]

Jackson, Williams, Bhattacharyya, Smith, Buchheit, and Long (1993),
"Microstrip patch designs that do not excite surface waves," IEEE
Transactions on Antennas and Propagation, vol. 41, pp. 1026-1037.
66

[34]

Molisch (2011), Wireless Communications: John Wiley& Sons Ltd.

[35]

Derneryd (1978), "A theoretical investigation of the rectangular microstrip
antenna element," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.
26, pp. 532-535.

[36]

Clarke (1968), "A statistical theory of mobile-radio reception," Bell system
technical journal, vol. 47, pp. 957-1000.

[37]

Gao (2007), "Characterisation of Multiple Antennas and Channel for Small
Mobile Terminals," Department of Electronic Engineering Queen Mary,
University of London, United Kingdom.

[38]

Jakes (1974), Microwave Mobile Communications: Wiley.

[39]

Thaysen and Jakobsen (2006), "Envelope correlation in (N, N) MIMO
antenna array from scattering parameters," Microwave and Optical
Technology Letters, vol. 48, pp. 832-834.

[40]

Karaboikis, Papamichael, Tsachtsiris, Soras, and Makios (2008),
"Integrating compact printed antennas onto small diversity/MIMO
terminals," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 56, pp.
2067-2078.

[41]

DeFlaviis, Jofre, Romeu, and Grau (2008), Multiple Antenna System for
MIMO Communications: Morgan & Claypool Publishers.

[42]

Zhengyi, Zhengwei, Takahashi, Saito, and Ito (2012), "Reducing Mutual
Coupling of MIMO Antennas With Parasitic Elements for Mobile
Terminals," IEEE Transactions on Antennas and Propagation vol. 60, pp.
473-481.

[43]

J. G. Andrews et al. (Jun. 2014), “What will 5G be?, ” IEEE J. Sel. Areas
Commun., vol. 32, no. 6, pp. 1065–1082.

[44]

Z. Ren, S. Wu, and A. Zhao, (Jan. 2018) “Coexist design of sub-6 GHz and
millimeterwave antennas for 5G mobile terminals,” in Proc. Int. Symp.
Antennas Propag., Busan, South Korea, pp. 805–806.

67


[45]

Zhouyou Ren and Anping Zhao, (Jul. 2019), "MIMO Antenna With
Compact Decoupled Antenna Pairs for 5G Mobile Terminals," IEEE
Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 18, pp. 1367–1371.

[46]

Yixin, Chow - Yen - Desmond Sim, Yong Lue and Guangli Yang, (Jun.
2019), "High-Isolation 3.5 GHz Eight-antenna MIMO Array Using
Balanced Open-Slot antenna Element for 5G Smartphones," IEEE Trans.
Antennas Propag., vol. 67, no. 6, pp. 3820 - 3830.

[47]

Keysight Technologies (2019). N5244A PNA-X Microwave Network
Analyzer, 43.5 GHz [online], truy nhập ngày 01/11/2019, from: www.keysight.com/en/pdx-x201767-pn-N5244A/pna-x-microwave-netwo
rk-analyzer-435-ghz?cc=VN&lc=eng>.

68