Thiết kế và mô phỏng mảng anten vi dải bằng phần mềm HFSS ứng dụng cho ở tần số 2.45GHz

Tóm tắt Thiết kế và mô phỏng mảng anten vi dải bằng phần mềm HFSS ứng dụng cho ở tần số 2.45GHz: ...ne (mặt phẳng đất). Hình 1. Hình dạng 3D của anten vi dải[10] 2.2.1 Các thông số cơ bản của anten vi dải Tần số cộng hưởng, chiều dài và chiều rộng của anten vi dải. Tần số cộng hưởng của anten vi dải ở mode (m,n) (TMm,n) là [12]: 2 2 , W2 m n r c m n f L         =... = = = + + + =0.0038393 (m)=38.393 (mm). c: vận tốc ánh sáng:= 3x108 m/s Hằng số điện môi hiệu dụng của patch được tính theo công thức (11): 1 1 2 21 1 4.3 1 4.3 1 1.6 1 12 1 12 3.997 2 2 W 2 2 38.393 r r reff h   − − + − + −    = + + = + + =        Chiều dài củ... vi dải 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 Freq [GHz] -37.50 -25.00 -12.50 0.00 d B (S (1 ,1 )) HFSSDesign1XY Plot 1 ANSOFT Curve Info dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep 0.24 0.48 0.72 0.96 90 60 30 0 -30 -60 -90 -120 -150 -180 150 120 HFSSDesign1Radiation Pattern 1 ANSOFT Curv...

pdf9 trang | Chia sẻ: Tài Phú | Ngày: 20/02/2024 | Lượt xem: 92 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Thiết kế và mô phỏng mảng anten vi dải bằng phần mềm HFSS ứng dụng cho ở tần số 2.45GHz, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
 các anten vi dải ghép lại 
với nhau) với các cách bố trí và cấp nguồn 
Doi: https://doi.org/10.54644/jte.65.2021.144 
76 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
khác nhau để tạo ra những đặc tính nổi trội 
của việc truyền sóng [7,8]. 
Đó cũng là lý dó, tác giả thực hiện 
nghiên cứu này nhằm tính toán và mô phỏng 
mảng anten vi dải hoạt động ở tần số 
2.4GHz. 
Đề tài được trình bày tuần tự từ chương 
hai đến chương 5. Trong chương hai sẽ giới 
thiệu chung về kiến thức anten, anten vi dải, 
mảng anten. Đến chương ba sẽ tính toán thiết 
kế anten và mảng anten vi dải. Chương bốn 
sẽ tiến hành mô phỏng và đánh giá. Và cuối 
cùng là chương năm sẽ đưa ra những đóng 
góp chính của đề tài. 
2. KIẾN THỨC CHUNG VỀ ANTEN VI 
DẢI VÀ MẢNG ANTEN VI DẢI 
2.1 Sơ lược về anten 
2.1.1. Hàm tính hướng 
Hàm hướng tính là hàm vector phức, bao 
gồm các thành phần φ và  [9]: 
( , ) ( , ) ( , )AE E i E i        = + (1)
2.1.2 Công suất bức xạ, điện trở bức xạ và 
hiệu suất của anten 
Công suất bức xạ là bao gồm cả công 
suất tổn hao Pth và công suất bức xạ Pbx [9]: 
PA= Pbx+ Pth (2) 
Anten được coi là thiết bị chuyển đổi 
năng lượng, do đó một thông số quan trọng 
đặc trưng của nó là hiệu suất làm việc. 
Hiệu suất của anten ηA chính là tỷ số 
giữa công suất bức xạ Pbx và công suất máy 
phát đưa vào anten. 
bx
A
A
P
P
 = (3) 
Hiệu suất của anten đặc trưng cho mức 
độ tổn hao công suất của anten. 
2.1.3. Hệ số hướng tính và hệ số tăng ích 
của anten. 
Anten lý tưởng là anten có hiệu suất làm 
việc 100% và năng lượng bức xạ sóng điện từ 
đồng đều ở tất cả các hướng. Anten lý tưởng 
được xem như một nguồn bức xạ vô hướng 
hoặc một chấn tử nửa bước sóng. 
Hệ số hướng tính: [9] Là tỷ số giữa mật 
độ công suất bức xạ của anten ở hướng và 
khoảng cách đã cho so với mật độ công suất 
bức xạ bởi anten chuẩn cũng tại hướng và 
khoảng cách như trên, với điều kiện công 
suất bức xạ của hai anten giống nhau. 
( )
0
( , )
,
S
D
S
 
  =
 (4) 
Trong đó: 
( , )S   là mật độ công suất bức xạ của anten 
ở hướng ( , )  tại khoảng cách R. 
S0 là mật độ công suất tại hướng và khoảng 
cách như trên với giả thiết anten bức xạ đồng 
đều theo các hướng. 
Anten chuẩn có thể là một nguồn bức xạ 
vô hướng giả định hoặc môt nguồn nguyên tố 
nào đó đã biết. 
Độ lợi của anten: Là tỷ số giữa mật độ 
công suất bức xạ của anten thực ở hướng khảo 
sát và mật độ công suất của anten chuẩn ở 
cùng hướng và khoảng cách như trên với điều 
kiện công suất đặt vào hai anten bằng nhau, 
còn anten chuẩn có hiệu suất bằng một [9]. 
0
. ( , )
( , ) . ( , )A A
S
D
S
  
     = =
 (5) 
Trong đó: 
A : hiệu suất của anten. 
( , )S   : mật độ công suất bức xạ của anten. 
( , )D   : là hệ số hướng tính. 
S0: là mật độ công suất. 
Độ lợi của anten không những chỉ biển 
thị đặc tính định hướng của anten mà còn 
biểu thị sự tổn hao trên anten. 
2.1.4 Trở kháng vào của anten. 
Khi nối anten vào máy phát hoặc máy 
thu thì anten sẽ trở thành tải của máy phát và 
máy thu. Trị số tải này được đặc trưng bởi trở 
kháng vào của anten. Trở kháng được xác 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
77 
định bằng tỷ số giữa điện áp đầu vào Uv của 
anten và dòng điện đầu vào Iv của anten [9]. 
𝑍 =
𝑈𝑣
𝐼𝑣
= 𝑅𝑣 + 𝑗𝑋𝑣 (6) 
2.2 Sơ lược về anten vi dải 
Anten vi dải là một bản mạch dùng để 
bức xạ sóng điện từ có hình dạng như Hình 
1[10]. Cấu tạo anten vi dải đơn giản gồm: 
một Radiating Patch (mặt phẳng bức xạ) nằm 
trên Dielectric Substrate (lớp điện môi), phía 
đối diện với patch là Ground Plane (mặt 
phẳng đất). 
Hình 1. Hình dạng 3D của anten vi dải[10] 
2.2.1 Các thông số cơ bản của anten vi dải 
Tần số cộng hưởng, chiều dài và chiều 
rộng của anten vi dải. 
Tần số cộng hưởng của anten vi dải ở 
mode (m,n) (TMm,n) là [12]: 
2 2
,
W2
m n
r
c m n
f
L
 
 
   
= +   
   
 (7)
 L: chiều dài 
M: chiều rộng 
Thường sử dụng mode (1,0), tần số cộng 
hưởng sẽ là: 
1,0
1
2 reff
c
f
L
 
=  
 
 (8)
1,0
22
d
r
c
L
f


= =
 (9) 
Trong đó: 
r : hằng số điện môi của lớp điện môi. 
d : bước sóng trong lớp điện môi 
c: vận tốc ánh sáng trong không gian tự do. 
Do có hiệu ứng viền [12] nên chiều dài 
của patch sẽ được kéo dài ra một khoảng l 
mỗi bên. 
( )
( )
eff
eff
W
0.3 0.264
0.412
W
0.258 0.8
r
r
h
l h
h


 
+ + 
  =
 
− + 
  (10) 
Trong đó 
reff : hằng số điện môi hiệu dụng của lớp điện 
môi, được cho bởi công thức: 
1
21 1
1 12
2 2 W
r r
reff
h 

+ −  
= + + 
  (11) 
h: chiều cao tấm patch. 
Chiều dài thực tấm patch lúc này là: 
Chiều rộng của patch được tính theo công 
thức để đạt được bức xạ sóng thích hợp: 
0
2
W
2 1r
c
f 
=
+
 (12)
 Khi đó theo [7, 8, 9] để phối hợp trở 
kháng giữa đường truyền có trở kháng Z0 và 
tải có thuần trở RL người ta sẽ thêm vào một 
đường vi dải có chiều dài l= (2n+1)*λ/4 và có 
trở kháng Zl=sqrt(Z0.RL). 
2.2.2 Độ định hướng của anten vi dải 
Độ định hướng là một trong những hệ số 
chất lượng quan trọng đối với mỗi loại anten 
và được định nghĩa như sau [9, 12]: 
2
0
0 1
2 1
λ
W
D
I
 
=  
  (13) 
Trong đó: 
2
0
3
1
0
sin cos
2
cos
k W
I sin d
 
 

  
  
  =
 
  

 (14) 
78 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
2.2.3 Các phương pháp cấp nguồn cho anten 
vi dải 
Với anten vi dải thì có hai cách cấp 
nguồn là cáp đồng trục và đường truyền vi 
dải. Trong bài báo này, phương pháp cấp 
nguồn bằng đường truyền vi dải được sử 
dung. Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải là 
một phương pháp dễ thực hiện vì patch có 
thể được xem là một đường truyền vi dải hở 
và cả hai có thể được thiết kế trên cùng một 
mạch. Tuy nhiên nó có hạn chế là sẽ làm xuất 
hiện sự bức xạ không mong muốn nếu kích 
thước đoạn cấp nguồn là tương đối dài nếu so 
sánh với độ dài của anten[8]. 
2.3 Mảng anten vi dải 
2.3.1. Khái niệm mảng anten: 
Mảng anten gồm nhiều anten đặt gần 
nhau, cách nhau một khoảng cách nhằm tạo 
ra các hướng bức xạ có cường độ lớn nhỏ 
khác nhau cho mảng anten [9]. Mảng anten 
tạo ra trường điện từ vùng xa theo công thức 
sau [9]: 
ET = EA*AF (15) 
Với EA: là biên độ trường của từng anten 
phần tử. AF là hệ số sắp xếp và có dạng theo 
công thức sau: 
 ( 1)( ))
2
( )
( , )
( )
2
j N kdcos sin N kdcos
AF N e
kdcos
sin
   

 
− +
 
+ 
=  +
 
 
 ( )
( , )
( )
2
sin N kdcos
AF N
kdcos
sin
 

 
+
=
+
(16) 
Trong đó: N là số anten; k=2π/λ (với λ là 
bước sóng làm việc); d là khoảng cách giữa 
các anten trong mảng anten, β hệ số pha của 
các phần tử anten(β=k*d). 
2.3.2. Mảng anten vi dải và phương pháp 
cấp nguồn cho mảng 
Mảng anten vi dải là một mảng anten với 
các anten thành phần là các anten vi dãi. 
Mảng anten vi dải có thể tạo ra một dạng bức 
xạ theo một yêu cầu được đặt ra trước. 
Có hai cách cấp nguồncho anten vi dải là 
nối tiếp và song song [10, 11]. Trong nghiên 
cứu này, phương pháp cấp nguồn song song 
được sử dụng. Khi đó theo [12] để phối hợp 
trở kháng giữa đường truyền có trở kháng Z0 
và tải có thuần trở RL người ta sẽ thêm vào 
một đường vi dải có chiều dài l= (2n+1)*λ/4 
và có trở kháng Zl=sqrt(Z0.RL). 
3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ANTEN 
VI DẢI 
3.1 Thiết kế anten vi dải hình chữ nhật 
Các thông số kích thước của mặt bức xạ, 
chiều cao và hệ số điện môi là những thông 
số quyết định tần số cộng hưởng của anten, 
nên chúng phải được lựa chọn và tính toán 
chính xác. Lựa chọn vật liệu chế tạo anten là 
tấm mặt in hai mặt [13], các thiết bị thông tin 
thường hoạt động ở tần số phổ biến và dễ 
giao tiếp là 2.4GHz nên ta có các thông số 
như bảng 1 [14]. 
Bảng 1: Các thông số đầu vào của anten 
Hình dạng patch Hình chữ nhật 
Tần số cộng hưởng 2.4Ghz 
Hằng số điện môi 4.3 (FR-4) 
Chiều dày điện môi 1.6 mm 
Cách thức cấp nguồn Đường vi dải 
3.1.1 Kích thước của anten 
Dựa vào công thức (12) để tính chiều rộng 
của patch anten được tính theo công thức sau: 
1 2 2 3*10 ^8 2
W
2 1 2 1 2*2.4*10 ^ 9 4.3 1r r r r
c
f f 
= = =
+ + +
=0.0038393 (m)=38.393 (mm). 
c: vận tốc ánh sáng:= 3x108 m/s 
Hằng số điện môi hiệu dụng của patch được 
tính theo công thức (11): 
1 1
2 21 1 4.3 1 4.3 1 1.6
1 12 1 12 3.997
2 2 W 2 2 38.393
r r
reff
h 

− −
+ − + −   
= + + = + + =   
   
Chiều dài của tấm patch theo công thức (9) 
tại tần số cộng hưởng là: 
𝐿 =
𝑐
2𝑓√𝜀𝑟𝑒𝑓𝑓
= 31.261(mm) 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
79 
Do có hiệu ứng viền nền chiều dài miếng 
patch mở rộng ra một khoảng theo công thức 
(10) là: 
( )
( )
W
0.3 0.264
0.412
W
0.258 0.8
reff
reff
h
L h
h


 
+ + 
  =
 
− +  
 = 0.741 (mm) 
Chiều dài thực của tấm patch là: 
Lt=L+2∆𝐿 = 31.261+ 2*0.741=33.743 (mm) 
3.1.2 Trở kháng vào của anten 
Anten được cấp nguồn bằng đường vi dải 
50(Ohm) nên điểm cấp nguồn của anten sẽ 
được lấn sau vào một khoảng y0 cho bởi công 
thức sau: 
1
0
50
cost
in
L
y
R
−= 
(17) 
Trong đó: Rin là trở kháng vào tại cạnh của 
anten. 
( )1 12
1
2
inR
G G
 
=   + 
(18) 
G1 điện dẫn của khe 1 
1
1 2120
I
G

= 
2
0
3
1
0
W
sin cos
2
sin
cos
k
I d
 
 

  
  
  =
 
  
 =1.16835 
( )1 2
41
2
1.168
8
0
9.864 *1
35
120 12
0
I
G ssiemen
 
−= = =
G12 điện dẫn gép tương hỗ của hai khe: 
2
0
3
12 0 02
0
W
sin cos
1 2
( sin )sin
120 cos
k
G J k Lt d
 
  
 
  
  
  = =
 
  
 
= 5.8832*10-4 (siemens) 
( )
( )
1 12
1 1
317.497
2( ) 2 9.8648*10 ^ 4 5.8832*10 ^ 4
inR
G G
= = = 
+ − + −
( )1 10
50 29.779 50
cos cos 11.021
317.497
t
in
L
y mm
R 
− − = = =
 Để xác định chiều rộng đường vi dải, chúng ta 
áp dụng công thức: 
0 0
120
W W
1.393 0.667 ln 1.444
C
reff
Z
h h


=
  
+ + +  
  
Vì theo thiết kế, đường vi dải có trở kháng 50 
(Ohm) nên Zc = 50 (Ohm). Từ đấy ta rút ra 
được chiều rộng đường vi dải: 
0
0 0
120
W W
1.393 0.667 ln 1.444reff
W
h h


=
  
+ + +  
  
 = 50 (Ohm)=>W0 = 2.439 (mm). 
3.1.3 Độ định hướng của anten 
2 0 AFD D D= (19) 
Trong đó: D0 là độ định hướng của khe 
đơn, DAF là độ định hướng của hệ số AF. 
Ta có: 
( )
2
0
0 1
2 W 1
3.18772 5.034D dB
I


 
= = = 
 
( )
1212
1
2 2
1.2528 0.9788
1
1
AFD dBGg
G
= = = =
+
+
D2 = D0DAF = 3.9935 = 6.0128 (dB). 
3.2 Thiết kế mảng anten vi dải 
Như phần lý thuyết đã trình bày về mãng 
anten, mảng anten vi dải gồm nhiều anten vi 
dải gép lại với nhau; và phụ thuộc vào hai 
thông số: số phần tử của mảng và pha của 
dòng điện cung cấp cho các phần tử. 
3.2.1 Thiết kế mảng 2 phần tử 
Theo như phần lý thuyết đã đề cập ở trên 
và bảng thông số của 1 anten vi dải ở bảng 1 
ta thiết kế được mảng 2 phần tử như sau: 
80 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
Hình 2. Mảng 2 anten vi dải được cấp nguồn 
song song 
Với mảng vi dải 2 phần tử này, ta chọn 
chiều dài của đoạn cấp nguồn vi dải là λ/4 = 
25mm. Sau khi tính trở kháng các đoạn vi dải 
và cấp nguồn, ta tiến hành mô phỏng 
3.2.2 Thiết kế mảng anten 4 phần tử 
Ta vẫn dựa vào các lý thuyết về tính độ 
dài các đường truyền sóng vi dải như trong 
mảng 2 phần tử, ta thiết kế được mảng 4 phần 
tử được cấp dòng đồng thời như hình 10. 
Hình 3. Mảng 4 anten vi dải được cấp nguồn 
song song 
4. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 
4.1 Mô phỏng một anten vi dải 
Sau khi tính toán, tác giả tiến hành mô 
phỏng bằng phần mền HFSS [15]. Tuy nhiên, 
tần số cộng hưởng đạt được là 2.76GHz, 
chưa đúng yêu cầu đề ra. Tác giả tính toán và 
hiệu chỉnh với hình dạng: WxL (là 
42.24x39mm). Sau khi hiệu chỉnh lại và mô 
phỏng lại thu được kết quả như Hình 4. Kết 
quả mô phỏng: 
Hình 4. Hệ số S11 của anten vi dải đã hiệu chỉnh 
Hình 4 cho biết tần số cộng hưởng của 
anten là 2.45 GHz, băng thông của anten 
BW=(2.45-2.36)*1000= 90(Mhz). Tại tần số 
2.45GHz hệ số tổn hao phản hồi đạt 
-35.909(dB). Đồ thị bức xạ 2 chiều trên tọa độ 
cực: 
Hình 5. Đồ thị bức xạ 2chiều của anten vi 
dải đã hiệu chỉnh 
Theo Hình 5, ta dễ dàng thấy anten bức 
xạ theo hướng θ, độ lợi (Gain) theo hướng 
cực đại tại hướng θ=00. 
Hình 6. Các thông số của 1 anten vi dải 
Nhìn vào Hình 6, ta có thể thấy độ lợi của 
anten là gần bằng 2 ở hướng bức xạ chính và 
hiệu suất bức xạ là gần bằng 1 (0.968). 
4.2 Mô phỏng mảng anten vi dải 
4.2.1 Mô phỏng mảng 2 anten 
Kết quả đạt được ở hình 7, hình 8, hình 9. 
Hình 7. Thông số S11 của mảng 2 anten vi dải 
2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00
Freq [GHz]
-37.50
-25.00
-12.50
0.00
d
B
(S
(1
,1
))
HFSSDesign1XY Plot 1 ANSOFT
Curve Info
dB(S(1,1))
Setup1 : Sw eep
0.24
0.48
0.72
0.96
90
60
30
0
-30
-60
-90
-120
-150
-180
150
120
HFSSDesign1Radiation Pattern 1 ANSOFT
Curve Info
rETotal
Setup1 : LastAdaptive
Freq='2.45GHz' Phi='0deg'
1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
Freq [GHz]
-14.00
-12.00
-10.00
-8.00
-6.00
-4.00
-2.00
0.00
d
B
(S
t(
d
u
o
n
g
d
a
n
_
2
_
T
1
,d
u
o
n
g
d
a
n
_
2
_
T
1
))
HFSSDesign1XY Plot 1 ANSOFT
Curve Info
dB(St(duongdan_2_T1,duongdan_2_T1))
Setup1 : Sw eep
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
81 
Hình 7 chỉ ra tần số cộng hưởng của 
mảng không đổi so với chỉ 1 anten, điều này 
bảo đảm dãi tần hoạt động của mảng này vẫn 
được bảo đảm tốt trên dãi tần được thiết kế. 
Hình 8. Đồ thị bức xạ 2D của mảng 2 anten vi 
dải 
Khi so sánh kết quả của Hình 5 và Hình 
8 ta thấy ở hướng bức xạ cực đại biên độ 
trường của trường hợp mảng 2 anten lớn hơn 
khá nhiều so với chỉ 1 anten (ở đây là 0,96 so 
với 1,3). Khi so sánh về độ rộng HPBW(độ 
rộng nửa công suất) của mảng vi dải 2 phân 
tử đã giảm đi khá nhiều điều này chứng tỏ 
tính định hướng của mảng này tốt hơn so với 
một anten đơn nhất. 
Ta xét, một số thông số khác của anten 
theo Hình 9 dưới đây: 
Hình 9. Các thông số của mảng 2 anten vi dải 
Với bảng các thông số của mảng vi dải 2 
phần tử được cho trong Hình 9 này, ta thấy độ 
lợi công suất của mảng là 4,4 cao hơn gấp đôi 
so với chỉ 1 anten (2,01). Như vậy độ lợi công 
suất đã đạt được khá cao. Cũng theo kết quả 
này, giá trị hiệu suất bức xạ đều rất tốt rất gần 
100% (96,86%), như vậy hầu như công suất 
truyền đến anten đều được bức xạ hết, phần 
tiêu hao rất nhỏ. 
4.2.2 Mô phỏng mảng 4 anten 
Sau khi cấp nguồn và chạy mô phỏng, 
kết quả thu được thể hiện ở các Hình từ 10 
đến Hình 12. 
Hình 10. Hệ số S11 của mảng 4 anten được 
cấp nguồn song song 
Hình 11. Đồ thị bức xạ 2D của mảng 4 anten 
được cấp nguồn song song 
Hình 12. Các thông số bức xạ của mảng 4 
anten được cấp nguồn song song 
Với kết quả của 3 Hình này (Hình 10, 
Hình 11, Hình 12) ta so sánh với kết quả của 
mảng 2 phần tử cho ở các Hình 7, Hình 8, 
Hình 9, ta có thể rút ra các đánh giá sau: 
- Hệ số S11 không đổi. 
- Độ rộng búp sóng chính giảm. 
0.32
0.64
0.96
1.28
90
60
30
0
-30
-60
-90
-120
-150
-180
150
120
HFSSDesign1Radiation Pattern 2 ANSOFT
Curve Info
rETotal
Setup1 : LastAdaptive
Freq='2.45GHz' Phi='0deg'
1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
Freq [GHz]
-12.50
-10.00
-7.50
-5.00
-2.50
0.00
d
B
(S
t(
R
e
c
ta
n
g
le
1
3
_
T
1
,R
e
c
ta
n
g
le
1
3
_
T
1
))
HFSSDesign1XY Plot 1 ANSOFT
Curve Info
dB(St(Rectangle13_T1,Rectangle13_T1))
Setup1 : Sw eep
0.50
1.00
1.50
2.00
90
60
30
0
-30
-60
-90
-120
-150
-180
150
120
HFSSDesign1Radiation Pattern 2 ANSOFT
Curve Info
rETotal
Setup1 : LastAdaptive
Freq='2.45GHz' Phi='0deg'
82 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
- Độ lợi tăng hơn gấp 2 lần (từ 4,4 lên 9,29). 
- Tuy nhiên hiệu xuất bức xạ giảm so với 
mạng 2 phần tử nhưng không nhiều (từ 96% 
còn 95%). 
Như vậy, mảng vi dải 4 phần tử được cấp 
dòng đồng thời tốt hơn mảng 2 phần tử rất nhiều. 
Đánh giá chung về các kết quả mô phỏng: 
- Mảng anten vi dải hoạt động đúng với 
băng tần của 1 anten đơn nhất. 
- Độ lợi của mảng vi dải thường cao hơn so 
với một anten. 
- Đồ thị bức xạ của các loại mảng khác nhau 
và các cách cấp nguồn khác nhau là khác 
nhau. 
Với từng loại ứng dụng cụ thể cần chọn 
loại mảng anten vi dải cho phù hợp. 
5 KẾT LUẬN 
Đề tài đã nghiên cứu, thiết kế và mô 
phỏng anten vi dải patch chữ nhật cơ bản và 
các dạnh mảng anten vi dải hoạt động ở tần 
số 2.45GHz. 
Dùng phần mền HFSS mô phỏng, đo đạc 
các kết quả tương đối chính xác. 
Các kết quả nghiên cứu trên mô phỏng 
được so sánh và đối chiếu với nhau để rút ra 
ứng dụng cụ thể với từng loại anten
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Lưu Văn Hoan, Thiết kế chế tạo anten vi dải nhiều băng tần, Khoa thông tin vô tín, Hà 
Nội, 2008. 
[2] Ramesh Garg, Prakash Bhartia, Inder Bahl, Apisak Ittipiboon, Microstrip Antenna 
Design Hanbook, Artech House. 
[3] A John Wiley, Sons và cộng sự, Antenna Theory Analysis and Design, Hoboken, New 
Jersey, Canada,1976. 
[4] Vũ Thị Liên, Thiết kế mô phỏng anten vi dải, Khoa Điện tử, ĐH Hàng Hải. 
[5] G. Casu, C. Mararu, and A Kovacs, "Design and Implementation of Microstrip Patch 
Antenna Array," IEEE 10th International Conference on Communications, pp. 1-4, May 
2014. 
[6] B.S. Sandeep, and S.S. Kashyap, "Design and Simulation of Microstrip Patch 
Arrayantenna for Wireless Communications at 2.4 GHZ," International Journal of 
Scientific & Engineering Research, 
[7] P. Jeyakumar, P. Chitra, and M. G. Christina, "Design and Simulation of Directive 
High Gain Microstrip Array Antenna for 5 G Cellular Communication," 2018. 
[8] R. Najeeb, D. Hassan, D. Najeeb, and H. Ademgil, "Design and simulation of VoL 
3, pp.1-4, November 2012. 
[9] C.A. Balanis, c.A., "Antenna Theory: Analysis Design," Third Edition, John 
Wiley&Sons, Inc., 2005. 
[10] Manickam Karthigai Pandian and Thangam Chinnadurai, “Design and Optimization of 
Rectangular Patch Antenna Based on FR4, Teflon and Ceramic Substrates”, Recent 
Advances in Electrical & Electronic Engineering 2019; 12(4) 
[11] Singh, Ashish, Aneesh, Mohammad, Kamakshi, and Ansari, J. A.. "Analysis of 
Microstrip Line Fed Patch Antenna for Wireless Communications" Open Engineering, 
vol. 7, no. 1, 2017, pp. 279-286. 
[12] A Majumder, "Rectangular Microstrip Patch Antenna Using CoaxialProbe Feeding 
Technique to Operate in S-Band," International Journal of Engineering Trends and 
Technology (UETT) - VoL 4, pp.1206-1210, April 2013. 
[13] A Kumar, .I. Kaur, and R. Singh, "Performance Analysis of Different Feeding 
Techniques," International Journal of Emerging Technology and Advanced 
EngineeringCertified Journal, Vol. 3, pp. 884-890, March 2013. 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 65 (08/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
83 
[14] RJ. Jothi Chitra, M. Rajasekaran, and V. Nagarajan, "Design of double L-slot Microstrip 
Patch Antenna Array far WiMAXlWLAN Application using step width junction feed," 
IEEE, International conference on Communication and Signal Processing, pp. 298-304, 
April 2013. 
[15] Abdelhakim Elouadih, Ahmed Oulad-Said, Moha Mrabet Hassani,"Design and 
Simulation by HFSS of a Slim UWB PIFA Antenna", World Journal of Engineering and 
Technology, Vol.1 No.2, 2013. 
Tác giả chịu trách nhiệm bài viết: 
Trương Ngọc Hà 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
Email: hatn@hcmute.edu.vn 

File đính kèm:

  • pdfthiet_ke_va_mo_phong_mang_anten_vi_dai_bang_phan_mem_hfss_un.pdf
Ebook liên quan