ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ANTEN LOGA CHU KỲ MẠCH IN

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự nở rộ của các công nghệ không dây, kéo theo đó là các thiết bị không dây tích hợp các dịch vụ đa phương tiện nhằm thỏa mãn những nhu cầu ngày càng cao của con người. Khởi đầu là công nghệ AMTS chỉ cung cấp các dịch vụ thoại, tiếp đó là công nghệ GSM, CDMA cung cấp dịch vụ thoại và SMS, các công nghệ không dây hiện nay như WCDMA, OFDM –CDMA, MIMOOFDM, … đã, đang và sẽ cung cấp các dịch không dây với dung lượng đường truyền cao. Nhưng dường như tất cả là chưa đủ cho nhu cầu của con người, vẫn cần một công nghệ không dây để có thể kết nối tất cả các thiết bị với tốc độ truyền trung bình hàng trăm Mbitgiây và tiêu tốn ít năng lượng. Công nghệ băng thông siêu rộng ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu đó. Công nghệ băng thông siêu rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: Truyền thông, Rada quân sự, kết nối các thiết bị trong gia đình (Tivi, máy tính, camera, máy ảnh, …), mạng vô tuyến cảm biến, … trong đồ án này anten được thiết kế cho các công nghệ ứng dụng đường truyền tầm nhìn thẳng (line of sight) trong dải tần UWB. Để phát triển công nghệ băng thông siêu rộng thì 1 bước quan trọng đầu tiên đó là thiết kế anten hoạt động ở dải tần UWB(3,110,6 GHz), Với mục đích ứng dụng trong các ứng dụng tầm nhìn thẳng nên đặc biệt yêu cầu thiết kế là anten phải có đặc tính bức xạ định hướng cao. Anten loga chu kì được thiết kế theo công nghệ mạch in có thể đạt được dải tần UWB , đặc tính bức xạ hướng rất. Tuy nhiên việc thiết kế anten gặp phải khó khăn là trong dải tần này đã có những băng tần được dành cho các công nghệ ra đời trước đó như Wimax, WLAN. Chính vì vậy đòi hỏi loại bỏ băng tần trùng lặp để tránh chồng lấn tần số được đưa ra khi nghiên cứu thiết kế anten băng thông siêu rộng. Trông đồ án này, tôi thực hiện tính toán, phân tích thiết kế đưa ra 1 mô hình anten loga chu kì vi dải có khoét 2 khe hình chữ U như 2 bộ lọc để loại bỏ 2 băng tần, sử dụng phần mềm Ansoft HFSS (tính toán trường điện từ theo phương pháp phần tử hữu hạn) để mô phỏng. Mô hình anten cuối cùng có băng thông bao chùm dải tần từ 3.1GHz đến 10.6GHz, đồng thời loại bỏ được 2 băng tần 3.31 GHz 3.98 GHz và 5.03 GHz – 5.97 GHz, bức xạ mang tính đặc trưng của anten loga chu kì định hướng trên toàn bộ băng tần làm việc. Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đào Ngọc Chiến, người đã trực tiếp định hướng đồ án, giúp đỡ về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành đồ án của mình. Tôi xin cám ơn ba mẹ, những người sinh thành ra tôi; gia đình tôi, những người luôn bên tôi, luôn ủng hộ tôi. Tôi cũng xin cám ơn các anh chị, các bạn trong phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển truyền thông CRD Tầng 6 – Thư viện Điện tử Tạ Quang Bửu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã góp ý và chia sẻ kinh nghiệm giúp tôi hoàn thành đồ án của mình. Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2011 Nguyễn Tất Thắng TÓM TẮT ĐỒ ÁN Thời gian gần đây, công nghệ băng thông siêu rộng đang trở thành vấn đề được rất nhiều các nhà nghiên cứu, các phòng thí nghiệm, các nhà sản xuất thiết bị không dây trên thế giới quan tâm. Với băng thông siêu rộng, các ứng dụng của công nghệ này có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến hàng trăm Mbitgiây. Các anten của các thiết bị sử dụng công nghệ này đòi hỏi có dải tần hoạt động bao chùm dải tần số từ 3.1 GHz đến 10.6 GHz. Tuy nhiên, không phải toàn bộ dải tần này được sử dụng mà có các công nghệ không dây khác đã và đang sử dụng UWB. Chính vì vậy đặt ra yêu cầu cho công nghệ UWB loại bỏ băng tần. Trong đồ án này, ta tập trung giải quyết vấn đề anten loga chu kỳ băng thông siêu rộng bức xạ định hướng và loại bỏ được 2 băng tần. Bằng cách sử dụng các nguyên lý mở rộng dải tần làm việc và các kỹ thuật thiết kế anten vi dải băng thông rộng cộng với các điều chỉnh phù hợp với việc thêm vào các khe hình chữ U giúp tạo ra anten loga chu kỳ vi dải băng thông siêu rộng, bức xạ định hướng, loại bỏ 2 băng tần. Đặc biệt việc đưa ra phương pháp tiếp điện phù hợp cho anten loga chu kỳ dạng mạch in là một điểm quan trọng cần giải quyết của đồ án. Anten được chế tạo bằng công nghệ mạch in, dễ chế tạo và giá thành rẻ. ABSTRACT In recent years, Ultrawide band technology (UWB) has been being intensively studied and concerned by lots of researchers, laboratories, and wireless equipment producers. Thank to Ultrawide band, this technology’s application can reach data bitrate upto hundreds of Mbps. These equipment’s Antennas need to have active bands covering from 3.1 GHz to 10.6 GHz. However, this band is not fully used at all; some parts of this have been used by other wireless technologies. That is the reason why requirement refered to UWB technology is to remove these bands. In this thesis, I forcused on dealing with derectional radiation UWB antenna and removing two bands. By using principle of widening bandwidths and designing stripline UWB antenna techniques, we made suitable adjustments by etching Ushape slots on the antenna in order to create UWB printed logperiodic antenna with directional readiation,reject two bands. And the printed logperiodic antenna‘s feeding method is one of important points of this thesis. The antenna is designed by printed technology which is convenient for fabrication with low cost.