Đồ Án phân tích và thiết kế anten đa đầu vào đa đầu ra băng thông siêu rộng

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ANTEN ĐA ĐẦU
VÀO ĐA ĐẦU RA BĂNG THÔNG SIÊU RỘNG





Lời nói đầu
Trong truyền thông nói chung thì có hai vấn đề cần phải quan tâm đó là: tốc độ
dữ liệu và độ tin cậy truyền tin. Với truyền thông không dây thì hai vấn đề này là
quan trọng hơn cả và mọi thiết kế đều phải dựa trên hai thông số này làm sao cho
tốc độ dữ liệu ngày càng tăng và độ tin cậy ngày càng cao. Trong truyền thông
không dây thì có hai hiện tượng gây trở ngại cho hệ thống của chúng ta đó là:
Fading và giao thoa giữa các ký hiệu. Do đó, để nâng cao tốc độ truyền dữ liệu thì
cần phải có băng thông lớn nhưng điều này bị hạn chế vì dải tần số là một tài
nguyên khan hiếm. Đồng thời, muốn chất lượng tín hiệu được cải thiện và giảm ảnh
hưởng của phading thì máy phát phải đạt được công suất đủ lớn hoặc tăng kích
thước anten để duy trì hiệu suất bức xạ; tuy nhiên, đối với những thiết bị di động
cầm tay như điện thoại di động, máy tính xách tay có kích thước nhỏ gọn thì không
thể áp dụng phương pháp này được. Hiện nay, hệ thống anten sử dụng nhiều phần
tử bức xạ ở cả phía phát và phía thu hay còn gọi là kĩ thuật đa đầu vào đa đầu ra
(MIMO) đã được ứng dụng trong kĩ thuật anten. Nó đem lại nhiều ưu thế về chất
lượng truyền tín hiệu cũng như tốc độ truyền tải dữ liệu. Kĩ thuật MIMO ra đời
nhằm mục đích khắc phục những nhược điểm trên trong hệ thống thông tin vô
tuyến.
Băng thông rộng không còn là một điều mới mẻ trong thông tin di động nữa,
mà nó trở thành một đặc điểm thiết yếu trong rất nhiều ứng dụng khác nhau, ví dụ
như: truyền hình chất lượng cao, truyền hình di động, Internet băng thông rộng,
game trực tuyến, giải trí đa phương tiện hay giao tiếp giữa các thiết bị trong khoảng
cách ngắn. Một giải pháp được đưa ra là sử dụng các thiết bị hoạt động ở một dải
tần siêu rộng từ 3.1Ghz đến 10.6Ghz, gọi là dải tần siêu rộng (UWB). Đây là dải tần
không phải đăng kí và đã có các tiêu chuẩn để xây dựng một hệ thống UWB hoàn
chỉnh. Tuy nhiên. nhu cầu con người không ngừng gia tăng và trong tương lai
không xa khi băng tần của hệ thống UWB không còn phù hợp nữa thì công nghệ
mới phải ra đời. Khi đó, công nghệ Extremely Wide-band (EWB) sẽ là hướng đi
1




mới phù hợp với tiến trình phát triển của thời đại. Công nghệ này với dải tần hoạt
động cực kỳ rộng từ vài GHz đến vài chục GHz sẽ được áp dụng cho những thiết bị
đầu cuối vô tuyến đa băng tần. Với dải tần bao trùm toàn bộ băng tần của các hệ
thống như: WLAN, WiMAX, UWB thì anten EWB hoàn toàn có thể được sử
dụng để hoạt động trong nhiều băng tần với nhiều hệ thống khác nhau.
Cùng với đó việc thiết kế anten EWB cho hệ thống MIMO sẽ gặp nhiều thách
thức và trở ngại. Vấn đề đầu tiên đặt ra là kích thước của anten phải nhỏ gọn đạt
được yêu cầu của các nhà sản xuất thiết bị di động khi tích hợp vào sản phẩm của
họ. Hơn nữa, trong hệ thống nhiều phần tử bức xạ, ảnh hưởng tưỡng hỗ giữa chúng
là đáng kể, hiện tượng này cần phải được giảm thiểu để nâng cao độ ổn định và hiệu
suất bức xạ của hệ thống. Anten vi dải là một loại anten có nhiều ưu điểm thỏa mãn
được các yêu cầu đặt ra ở trên: nhỏ gọn, có thể tích hợp được trên nhiều bề mặt
khác nhau, dễ chế tạo, rẻ tiền. Vì vậy, nhiệm vụ đặt ra là thiết kế anten vi dải ứng
dụng trong hệ thống đa đầu vào đa đầu ra băng thông siêu rộng.
Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã nhận được rất nhiều các sự giúp đỡ từ
các thầy cô trong viện Điện tử Viễn Thông, đặc biệt phải kể đến sự tận tâm, nhiệt
tình của Th. S. Nguyễn Khắc Kiểm, Bộ môn Hệ Thống Viễn Thông, viện Điện Tử
Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giảng viên trực tiếp chịu trách
nhiệm hướng dẫn đồ án tốt nghiệp. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy và các thầy cô
trong viện Điện tử Viễn Thông.
Qua đây, tôi xin cảm ơn thầy giáo PGS. TS. Đào Ngọc Chiến, Bộ môn Hệ
Thống Viễn Thông, viện Điện Tử Viễn Thông, người đã giúp đỡ tôi trong việc định
hướng và các cơ sở vật chất để hoàn thành đồ án. Tôi cũng xin cảm ơn tất cả các
bạn trong phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển truyền thông CRD, tầng 6 thư
viện Tạ Quang Bửu - Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã góp ý và chia sẻ kinh nghiệm
với tôi trong hơn một năm qua.