anten vi dai

7/29/2019 Anten Vi Dai

1/10

1

CHNG 1: TNG QUAN V ANTEN VI DI

1.1 GII THIU V ANTEN VI DI

Anten vi di (microstrip antenna) c ch nghin cu v pht trin t nhng

nm 1970, mc d nhng thit ku tin v nhng m hnh l thuyt xut hin t nhng

nm 1950. Ngy nay, anten vi di xut hin trong hu ht cc lnh vc, c bit l trong

lnh vc hng khng v tr, thng tin v tinh, cc thit b thng tin v truyn thng. y

l loi anten c khi lng v kch thc nh gn, b dy mng, cu trc n gin, r

tin, d sn xut hng lot nhcng ngh mch in. Ngoi ra, anten loi ny cn c s

linh hot v tn s cng hng, kh nng phn cc tuyn tnh vi cc k thut cp ngun

n gin, cc ng cp ngun v cc mch phi hp trkhng c th thc hin ng

thi cng vi vic ch to anten.

Tuy nhin, anten dng ny cng c mt s nhc im nh: hiu xut thp (do suy

hao ca in mi v in dn), kh nng tch tr cng sut thp, nh hng bc x ngun

nui (do sng b mt, ng truyn vi di), bng thng hp (khong mt vi phn

trm), hu ht u bc x trong na khng gian pha trn mt phng t, mt s loi c li thp

Anten vi di c ng dng trong di tn GHz (f > 0.5 GHz). i vi nhng tn

s thp hn th kch thc ca anten trnn qu ln.

1.2 C TNH CA ANTEN VI DI

Anten vi di hay cn c gi l anten mch vi di v n c kch thc rt nh v

c ch to trn mt bn mch in. Thc cht anten vi di l mt dng anten c kt cubc x kiu khe.

Mi phn t anten vi di bao gm cc phn chnh l mt bn mt kim loi (patch)

c t trn mt lp in mi nn (dielectric substrate) v mt b phn tip in. Cu


2/10

2

trc in hnh ca mt phn t anten vi di c dng hnh ch nht c cho trong hnh

1.1

Hnh 1.1 Cu trc ca mt phn tanten vi di hnh chnht

Cc thng s cu trc cbn ca mt phn t anten vi di l chiu di L, chiu

rng W, b dy ca bn kim loi t, dn in ca bn kim loi , chiu dy lp in

mi h, hng sin mi , suy hao tip tuyn (loss tangent) ca lp in mi tan().

Bn kim loi rt mng, nh hn nhiu so vi bc sng truyn trong khng gian

t do (t


3/10

3

Ngoi ra anten vi di cn c cc hnh dng khc nh: hnh vung, hnh trn, hnh

tam gic, hnh vnh khn, hnh ellip c m t trong hnh 1.2

Hnh 1.2 Mt sdng anten vi di thng dng

1.3 CC PHNG PHP CP NGUN CHO ANTEN VI DI

C nhiu phng php cp ngun (tip in) hay truyn nng lng in t cho

anten vi di. Bn phng php ph bin nht l: cp ngun bng ng truyn vi di, cp

ngun bng probe ng trc, cp ngun bng phng php ghp gn, cp ngun bngphng php ghp khe.

1.3.1 CP NGUN BNG PROBE NG TRC

Probe ng trc l mt k thut rt ph bin thng c dng cp ngun cho

anten vi di. Mt dy dn in bn trong u ni ng trc c ko di xuyn qua lp

in mi v c hn vi bn kim loi bc x pha trn, cn phn bn ngoi u ni c

ni vi mt phng t nh trong hnh 1.3. Thun li chnh ca k thut tip in ny l

ng tip in c tht bt k v tr no bn trong bn kim loi nhm mc ch phi

hp trkhng vi tng trng vo ca n. Phng php tip in ny rt d sn xut v

t gy bc x khng mong mun. Tuy nhin, kh khn ln nht ca k thut ny l cho

bng thng hp, kh khoan mt l nh trong lp in mi, hn dy dn bn trong u ni

ng trc vo bn kim loi v u ni va nh ra phia bn ngoi mt phng t. i


4/10

4

vi nhng lp in mi dy (h > 0.02 0 ) k thut ny li cng kh thc hin bi v chiu

di ca dy dn bn trong u ni di hn lm thay i tng trng vo nh hng n

vn phi hp trkhng.

Hnh 1.3 Anten vi di vi ng tip in ng trc v mch tngng

1.3.2 CP NGUN BNG NG TRUYN VI DITrong k thut tip in ny, mt ng dn in vi di c ni trc tip vi

cnh ca anten vi di nh trong hnh 1.4. Chiu rng ca ng truyn ny phi nh hn

chiu rng ca anten vi di.


5/10

5

Hnh 1.4 Anten vi di vi ng tip in vi di v mch tngng

Phng php ny tin li khi ng truyn vi di c thc thc hin trn cng

mt lp in mi. phi hp trkhng c th s dng k thut ng truyn mt phn

t bc sng ( 4/ - quarterwave line), t lch v tr ca ng cp tn hiu so vi im

trung tm (offset feed line) hay ct su vo chiu rng ca bn kim loi mt on (inset

feed line) nh hnh 1.5. Cc k thut ny rt d ch to v sn xut cng nh d dngtrong vic phi hp trkhng. Tuy nhin phng php ny s lm gia tng sng b mt,

nhng bc x khng mong mun v nh hng n bng thng. Ngoi ra chng ta c th

cp ngun cho anten vi di bng cc k thut khng tip xc hn ch nhng vn

ny.

a. Quarterwave feed line b. Inset feed line

c. Offset feed line

Hnh 1.5 Cc kthut phi hp trkhng bngng truyn vi di


6/10

6

1.3.3 CP NGUN BNG PHNG PHP GHP KHE

Trong k thut ny, bn kim loi bc x v ng tip in vi di c t tch

bit nhau bi mt mt phng t nh hnh 1.6. Vic ghp bn kim loi v ng cp tn

hiu c thc hin thng qua mt khe trong mt phng t. Khe ghp lun t gia vdi bn kim loi nhm gim bt phn cc cho do cu trc i xng. Khong ghp gia

ng tip in v bn kim loi c xc nh bng kch thc v v tr ca khe. Mt

phng t tch bit so vi ng truyn v bn kim loi nn bc x khng mong mun l

cc tiu. Thng thng, vt liu c hng sin mi ln v dy dng cho lp di cn

vt liu c hng sin mi nh v mng hn s dng lp trn nhm ti u bc x t

bn kim loi. Bt li chnh ca phng php ny l kh sn xut, ch to do c nhiu lp,

cng chnh v vy m lm cho anten trnn dy hn. Loi tip in ny c bng thng rt

rng.

Hnh 1.6 Anten vi di vi kthut ghp khe v mch tngng


7/10

7

1.3.4 CP NGUN BNG PHNG PHP GHP GN

Trong k thut ny, ng cp tn hiu c t gia hai lp in mi v bn kim

loi bc xc t lp in mi trn cng nh hnh 1.7. u im ca phng php

ny l cho bng thng rng v loi b bc x trn ng tip in. K thut ny cho phpchn hai lp in mi khc nhau cho bn kim loi bc x v cho ng truyn tn hiu

nhm mc ch ti u nhng hot ng ring r ca hai phn t ny. Vic phi hp tr

khng c th thc hin bng cch iu chnh chiu rng ca ng cp tn hiu v t s

chiu di v rng ca bn kim loi. Kh khn chnh ca phng php ny l vic ch to,

sn xut bi v n c ti hai lp in mi v cng lm cho anten dy hn.

Hnh 1.7 Anten vi di vi kthut ghp gn v mch tngng

1.4 HOT NG CA ANTEN VI DI

Anten vi di c ch to bng cch n mn mt lp ng trn mt nn in mi.

Kch thc v hnh dng ca anten ph thuc vo tn s cng hng v cc thng s bc

x. nghin cu hot ng ca anten vi di ta xt mt anten vi di hnh ch nht in

hnh nh hnh 1.8. N c mt ng cp ngun c iu hp 50 . S phi hp tr


8/10

8

khng thu c gia im u ca anten v ng cp ngun bng cch t ng cp

ngun lch khi im gia mt khong.

Hnh 1.8 Hotng ca anten vi di

Sng cn truyn i di chuyn vo anten qua ng cp ngun v lan rng xung

pha di. Sau n tin st n cnh ca anten, ti y mt phn nng lng s phn x

tr li v phn cn li s bc x ra khng gian t do. Sng phn x di li v tin vo

anten cho n khi n tt dn nh hnh 1.9. Mt phn nng lng cng hng ny quay

tr li ngun, mt phn b trit tiu trong lp in mi v phn cn li bc x ra khng

gian t do.

Tn s ca sng ti im cng hng th in trng xung quanh cc cnh c bin

cc i. Do , in trng bc x s ln nht ti tn s cng hng.


9/10

9

Hnh 1.9 Sng phn x ca anten vi di

1.5 CC MODE HOT NG CA ANTEN VI DI V TN S CNG

HNG

Khi p sng c bc sng sp s mt na chiu di ca anten th anten vi di cng

hng nhiu sng 2/ l: , 2/3 , Nhng tn s cng hng ny to nn cc

mode ca anten.

Nu in trng p vo ch c thnh phn theo hng x v t trng ch c thnh

phn theo hng y th sng s lan truyn theo hng z. Mode t ngang (TM) tn ti khi

trng Hx bng khng v mode in ngang (TE) tn ti khi trng Ey bng khng. Do ,

anten vi di c trng Hx bng khng nn ch c mode TM.

in trng vng di bn kim loi ti tn s cng hng c cho bi [8]:

)cos()cos(0L

yn

W

xmEEz

= (1.1)

Vi m, n = 0, 1,2, L cc mode ca anten. Gi tr n biu din s cng hng dc

theo chiu di ca anten v gi tr m biu din s cng hng dc theo chiu rng ca

anten.

Do , tn s cng hng ca anten c xc nh nh sau :


10/10

10

r

mnmn

ckf

2= (1.2)

Vi: 222 )()(L

n

W

mkmn

+=

Cng thc trn tnh gn ng nhng tn s cng hng nhng vi gi thuyt l

cc bc tng t xung quanh bn kim loi l hon ho v do khng tnh n cc

trng bin cc cnh ca anten. V th, tc gi James [14] xut mt cng thc ci

tin nh sau :

+=

1

1

)()(01

LWff

rr

rrr

(1.3)

Vi :

++

++

+= 88.1ln758.0

1)1(164.0882.0

2 h

W

W

h

r

r

r

r

(1.4)

( )

+

+=

h

LFL rrr

2

1

2

1 (1.5)

( )

+

+

= h

W

FWrr

r 2

1

2

1

(1.6)

>

+

+

+

=

1121

1104.0121

2

1

22

1

h

a

a

h

h

a

h

A

a

h

h

aF

anten vi dai

Documents