Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Phương pháp thiết kế anten vi dải cơ bản

3 Phương pháp thiết kế anten vi dải cơ bản

Tải bản đầy đủ - 0trang

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



-



34



Chiều dài mở rộng của miếng patch :

(1-44)



-



Chiều dài thật của miếng patch:

(1-45)



2.3.2 Thiết kế đường truyền vi dải

Đồ án này, sử dụng tiếp điện bằng đường truyền vi dải. Có hai phương pháp

để tính tốn các thơng số cho đường truyền vi dải, phương phát thứ nhất là dùng các

công thức lý thuyết để tính tốn, vì vậy cần chỉnh sửa nhất định để tối ưu các thông

số. Phương pháp thứ hai là dùng phần mềm mơ phỏng CST, phần mềm đã tính tốn

các tổng hao và tối ưu các tham số. Để thuận tiện trong q trình thiết kế, trước tiên

ta tính tốn lý thuyết các tham số đường truyền để lấy giá trị sau đó tối ưu hóa các

giá trị tính được bằng cách sử dụng phần mềm CST.

 Xác định độ rộng đường truyền vi dải bằng lý thuyết

-



Điện dẫn G1 của khe 1:

G1 = I1/1202



(1-46)

(1-47)



Với X = k0W.

-



Điện dẫn ghép G12 giữa 2 khe tính bởi theo cơng thức 1-25:

Với J0 là hàm Bessel loại 1, bậc 0.



-



Trở kháng ngõ vào Rin tại cạnh (y=0) của anten vi dải tính bởi:

(1-48)



-



Để trở kháng ngõ vào của anten là 50 Ohm, thì điểm cấp tín hiệu cho anten sẽ lấn

sâu vào trong anten một khoảng y0 cho bởi 1-28



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



35



(mm)

Để phối hợp trở kháng thì đường vi dải cấp tín hiệu cho anten tại vị trí y 0 cần

có bề mặt w0 cho bởi cơng thức:

= 50 (Ohm)

Từ đó ta tính được độ rộng đường feed w0.

 Xác định đường truyền vi dải bằng phần mềm CST

Do công thức tính tốn lý thuyết cho áp dụng trường hợp khơng có suy hao

và tổn thất, cách tính bằng phần mềm CST đã tính đến các yếu tố suy hao trên

đường truyền nên kết quả có sự sai khác giữa hai cách tính.

Hình dưới mơ tả việc tinh chỉnh thơng số độ rộng đường truyền vi dải wf để

có được trở kháng ngõ vào là 50 Ohm.



Hình 2. 4 Tính tốn trở kháng đặc trưng của đường truyền vi dải

2.3.3 Thiết kế thành phần phối hợp trở kháng dải rộng

Phối hợp trở kháng giữa các đường dây tính theo cơng thức:

(1-49)



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



36



Việc sử dụng đường truyền vi dải với kích thước đoạn feed line là đáng kể so

với kích thước patch sẽ gây ra nhiều bức xạ không mong muốn. Để khắc phục phục

nhược điểm đó ta dùng bộ chuyển đổi trở kháng dùng các đoạn đường vi dải có

chiều dài l =.

Áp dụng cơng thức (1-50) trên ta có:

Như vậy, phối hợp trở kháng từ đường dây 100 Ohm sang đường dây 50

Ohm thì cần 1 đoạn dây dài có điện trở: R = = 70.7 (Ohm).

Bề mặt w0 của đường truyền vi dải cũng được tính tốn phù hợp với thơng số

điện trở của nó. Việc tính tốn kích thước của đường truyền vi dải được thực hiện

bằng công cụ Transmission line Caculation.

2.4



Kết luận chương

Chương 2 đã phân tích các yếu tố ảnh hướng đến việc thiết kế anten : các



thơng số chất nền, hình dạng thành phần bức xạ, lựa chọn kỹ thuật tiếp điện cho

anten vi dải; các phương pháp cải thiện băng thông cho anten vi dải đồng thời trình

bày phương pháp thiết kế anten vi dải hình chữ nhật cơ bản từ đó ứng dụng để lựa

chọn, đưa ra cấu trúc và phương pháp thiết kế anten được thể hiện trong chương 3.



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



37



CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ANTEN VI DẢI BĂNG RỘNG

3.1



Giới thiệu phần mềm mô phỏng CST

Đồ án sử dụng phần mềm mơ phỏng CST 2018 để tính tốn, thiết kế, mơ



phỏng và phân tích anten dựa trên các thơng số lựa chọn.

Phần mềm mô phỏng CST là công cụ mạnh trong việc tính tốn chính xác và

hiệu quả cho các thiết kế điện từ, hơn nữa CST sử dụng giao diện đồ họa, dễ sử

dụng, kết quả mô phỏng trực quan sinh động thuận tiện cho việc phân tích, tối ưu

anten một cách nhanh chóng. CST sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite

Element Method), kỹ thuật chia lưới thích nghi, với thư viện lớn và đầy đủ các vật

liệu để xây dựng nên các phần tử trường điện từ.



Hình 3. 1 Giao diện phần mềm CST

 Quy trình thiết kế anten vi dải với phần mềm CST

-



Vẽ mơ hình với các tham số cho trước.



-



Thiết đặt các thơng số để phân tích: nguồn cấp, dải tần số, tần số để hiển

thị kết quả.



-



Chạy mô phỏng.



-



Hiển thị kết quả thu được: các tham số S, đồ thị bức xạ.



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



38



Trong đồ án này, kết quả thu được qua việc mô phỏng anten vi dải bằng phần

mềm CST như: các tham số S, giản đồ bức xạ... dùng để phân tích, đánh giá hiệu

quả của anten thiết kế .

3.2



Mục tiêu thiết kế

Thiết kế anten vi dải cải tần số cộng hưởng 5,25 GHz ứng dụng cho mạng



wifi cụ thể là hệ thống mạng cục bộ WLAN, cải thiện băng thông cho anten vi dải

bằng phương pháp sử dụng cấu trúc DGS kết hợp tăng độ dày chất nền. Băng thông

được cải thiện đáng kể sau khi áp dụng phương pháp cải thiện băng thông.

3.3



Cấu trúc thiết kế

Thiết kế anten vi dải hình chữ nhật bằng đồng, tần số cộng hưởng tại 5,25



GHz cấp nguồn vi dải, phân cực tuyến tính, áp dụng cấu trúc DGS để cải thiện băng

thông của anten.

Các thông số đầu vào được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2 Các thông số đầu vào của anten vi dải



3.4



Tần số hoạt động



5,25 GHz



Hằng số điện môi lớp nền



4,4 (FR4)



Độ dày lớp điện môi



1,6 mm



Phương thức cấp nguồn



Đường truyền vi dải



Phối hợp trở kháng



Inset feed line



Phân cực



Tuyến tính



Tính tốn thiết kế

Từ các thơng số trên ta sử dụng các cơng thức đã trình bày ở chương 2 và



cơng cụ Matlab để tính tốn các thơng số khác của anten, các thơng số (tính theo

mm) sau khi được tính tốn và làm tròn được thể hiện trong bảng sau, chọn bề dày

mặt phẳng đất và patch là 0,035mm.

Bảng 3 Các thông số thiết kế anten vi dải



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Phương pháp thiết kế anten vi dải cơ bản

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×