Dữ liệu biên mục Huynh, Nguyen Bao Phuong Nguồn trích: Khoa học & Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật. Seri C 2013, số 95 Dữ liệu xếp giá
Trong bài báo này, một cấu trúc dải chắn điện từ phức hợp mới được đề xuất. Kết hợp giữa cấu trúc dải chắn điện từ EBG (Electromagnetic Band Gap) hình răng lược và cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS (Defected Ground Structure) hình phức hợp, cấu trúc đề xuất đã giảm được 52% kích thước so với EBG hình nấm truyền thống. Phân tích trên đồ... 5 p TaiLieuvn 26/04/2022 33 4 Từ khóa: Kỷ yếu hội nghị Quốc gia về Điện tử truyền thông, Công nghệ truyền thông không dây, Cấu trúc phức hợp EBG-DGS đa băng, Truyền thông di động 5G, Cấu trúc dải chắn băng tần điện từ EBG TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN TP.HCM Địa chỉ: 79 Trương Định, Quận 1, TP.HCM Tel: 84-28-38297040 (84-28-3256320) Fax: 84-28-38291957 E-mail: [email protected] Website: cesti.gov.vn Facebook: https://www.facebook.com/CESTI.VN Giấy phép thiết lập Trang thông tin điện tử tổng hợp số 89/GP-TTĐT do STT&TT cấp ngày 09/11/2018 Việc nâng cao độ tin cậy cho tín hiệu của các hệ thống liên lạc vệ tinh di động mà không làm gia tăng nhu cầu về công suất phát là một đòi hỏi đang được đặt ra trong các hệ thống hiện tại. Giải pháp sử dụng hệ anten MIMO với các phần tử bức xạ là các anten băng siêu rộng (UWB – Ultra Wide Band) hiện đang thu hút được nhiều sự chú ý của giới nghiên cứu [1].  Tuy nhiên, một vấn đề gây khó khăn cho các thiết kế anten MIMO UWB chính là giới hạn về kích thước và sự mâu thuẫn giữa việc thu nhỏ kích thước tổng của mạch nhưng vẫn phải đảm bảo sự cách ly giữa các anten thành phần [2]. Thông thường, để đảm bảo cách ly, các anten phần tử trong mạch MIMO phải được đặt cách nhau ít nhất là ½ bước sóng hoạt động. Điều này gây ra khó khăn đối với việc thiết kế các mạch anten MIMO, đặc biệt đối với các thiết bị di động vốn đã bị giới hạn về không gian. Rất nhiều giải pháp đã được nghiên cứu để giảm hiệu ứng tương hỗ giữa các phần tử bức xạ đặt gần nhau trong các mạch anten MIMO như sử dụng rãnh điện môi, lớp phủ điện môi hay sử dụng các đoạn ngắn mạch để triệt tiêu dòng phân cực điện dung của lớp đế hoặc sử dụng cấu trúc khoảng chắn điện từ EBG (Electromagnetic Gap Band structures).[3]–[8] Gần đây, các nhà nghiên cứu có xu hướng tập trung vào việc làm giảm tương hỗ giữa các phần tử dựa trên kỹ thuật mặt phẳng đất khuyết (DGS) do kỹ thuật này có thể tạo ra đặc tính loại bỏ băng tần giống cấu trúc EBG nhưng lại có cấu trúc nhỏ gọn hơn [9], [10]. Nghiên cứu được thực hiện bởi tác giả: Nguyễn Việt Hưng Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Đặng Anh Tuấn Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá. Trong khuôn khổ bài báo, chúng tôi đề xuất một cấu trúc nhỏ gọn sử dụng kỹ thuật DGS đối xứng ở cả hai mặt của chất nền với các đường vi dải có độ dài thay đổi theo nguyên tắc gradient xác định bởi các via hình tròn. Cấu trúc này cho phép làm giảm tương hỗ trong một dải băng tần rộng xung quanh tần số trung tâm nhưng vẫn đảm bảo kích thước rất nhỏ (khoảng cách 0.1457λ giữa các phần tử bức xạ trong đó λ là bước sóng trong không gian tự do tại tần số 9.5GHz. Tích hợp cấu trúc này trong 2 thiết kế anten MIMO hoạt động trong các băng tần liên lạc vệ tinh cho thấy ảnh hưởng tương hỗ giảm đáng kể, lên đến 10 dB. Cấu trúc giảm ảnh hưởng tương hỗ: Cấu trúc DGS đề xuất dựa trên việc kết hợp các unit cell. Thiết kế của mỗi unit cell và mạch tương đương của nó được mô tả trong hình 1 a) và b). Các unit cell được tạo nên bởi các đường vi dải nhỏ cách đều nhau với độ rộng d2 và cách đều nhau một khoảng d1. Chúng được in lên cả 2 mặt của tấm chất nền và nối với nhau qua via hình tròn. Đồng thời via này cũng có tác dụng làm cho độ dài của từng đường vi dải thay đổi khác nhau theo nguyên tắc gradient. Do cấu trúc như vậy, nguyên lý hoạt động của mỗi unit cell có thể được giải thích bởi mạch tương đương trong hình 1b) [11]. Điện dung kí sinh C được tạo bởi khoảng cách giữa 2 đường vi dải và điện cảm kí sinh L được tạo ra dọc theo chiều dài của các đường này. Chúng ta có thể thấy, tính từ đường trung tâm, giá trị của L và C được tăng dần lên (do sự tăng dần của độ dài của các đường vi dải) và tạo thành giá trị tổng cộng ∑L và ∑C. Nhờ tính chất này, dải tần cộng hưởng (dải tần triệt tiêu) của unit cell được mở rộng. Điều này làm cho cấu trúc đề xuất có thể được áp dụng trong các thiết kế anten MIMO để làm giảm tương hỗ giữa các phần tử bức xạ một cách hiệu quả. THIẾT KẾ ANTEN MIMO TÍCH HỢP CẤU TRÚC ĐỀ XUẤT
Kích thước của cấu trúc DGS được giữ nguyên với tần số trung tâm 9.5 GHZ và được mô tả trong mục II. Hai anten monopole UWB hình tam giác được đặt trên tấm nền FR-4, được cách ly với nhau bởi cấu trúc DGS ở chính giữa mạch và được tiếp điện bởi đường dẫn vi dải kết hợp đoạn chuyển tiếp trở kháng để phục vụ phối hợp trở kháng. Kết Luận: Bài báo đã đề xuất một thiết kế sử dụng cấu trúc mặt phẳng đất khuyết DGS sử dụng các đường vi dải có độ dài thay đổi theo nguyên tắc radiant dựa vào các via hình tròn nối giữa hai mặt phẳng của tấm chất nền. Các phân tích lý thuyết của cấu trúc này cũng đã được đưa ra. Sau đó, cấu trúc DGS đề xuất được áp dụng trong các thiết kế mạch ăng-ten MIMO ứng dụng cho liên lạc vệ tinh. Kết quả mô phỏng và đo mẫu thử nghiệm cho thấy, cấu trúc mặt phẳng đất khuyết đề xuất đã giải quyết rất tốt bài toán tăng cường cách ly cho các anten phần tử của hệ anten MIMO, từ đó cho phép các anten phần tử đặt rất gần nhau (0.1457λ) mà không ảnh hưởng đến hiệu năng chung của hệ. Các kết quả đạt được cho thấy dải tần số cách ly của cấu trúc DGS đề xuất cũng đạt được giá trị rất rộng có thể phủ một phần băng C (4-8GHz), toàn bộ băng X (8-12GHz) và toàn bộ băng Ku (8-12 GHz). |
