Đồ Án Thiết kế anten vi dải tần số 2.45 GHz ứng dụng trong truyền năng lượng không dây

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Truyền năng lượng không dây sử dụng năng lượng mặt trời là công nghệ truyền năng lượng không cần dây, ứng dụng vào nhiều nghành công nghiệp và cung cấp đầy đủ năng lượng cho mọi dân tộc trên thế giới. Và anten vi dải là anten được ứng dụng nhiều trong truyền năng lượng không dây. Trong đồ án này, em cùng anh Trường nghiên cứu, thiết kế anten vi dải tiếp điện bằng cáp đồng trục, ở tần số cộng hưởng 2.45 GHz , và thiết kế mảng anten vi dải 4 phần tử và đo đạc kết quả thu được. Cuối cùng, đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng của anten.

ABSTRACT OF PROJECTS

Wireless power transmission using solar power is technology transfer energy without wires, applications for industries and provide energy fully for all peoples in the world. And Microstrip antenna is an antenna has application in wireless power transmission. In the project, I’m along with Mr. Truong research, design to power by coaxial feed of microstrip antenna, at resonance frequency 2.45 GHz, then design four-element antenna array and measuring results. Finally, give solutions to
improve the quality of the antenna.

MỤC LỤC
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1
ABSTRACT OF PROJECTS 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH . 6
DANH MỤC BẢNG . 8
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ 9
LỜI MỞ ĐẦU . 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY TỪ
VŨ TRỤ VỀ MẶT ĐẤT BẰNG CHÙM TIA VI BA CÔNG SUẤT CAO 12
1.1. Truyền năng lượng không dây . 12
1.1.1. Giới thiệu về truyền năng lượng không dây . 12
1.1.2. Khái niệm trường gần và trường xa . 13
1.1.3. Cơ sở lý thuyết của kỹ thuật truyền năng lượng không dây trường gần 14
1.1.4. Một số phương pháp truyền năng lượng không dây trường gần . 15
1.1.5. Phương pháp truyền năng lượng không dây trường xa . 20
1.2. Truyền năng lượng không dây từ vũ trụ về mặt đất dùng chùm tia vi ba công
suất cao 22
1.2.1. Giới thiệu về SPS (Solar Power Satellites) 22
1.2.2. Một số mốc lịch sử phát triển chính của truyền năng lượng không dây 22
1.3. Nguyên lý cấu tạo của hệ thống truyền năng lượng cao không dây bằng chùm
tia vi ba về mặt đất . 23
1.3.1. Vệ tinh năng lượng mặt trời (SPS) bay trên quỹ đạo bao gồm một số thiết
bị chính . 23
1.3.2. Không gian truyền dẫn năng lượng không dây 23
1.3.3. Hệ thống thiết bị thu biến đổi truyền dẫn năng lượng trên mặt đất . 24
1.4. Các thành phần của SPS 24
1.4.1. Thiết bị phát vi ba . 25
1.4.2. Anten phát . 29
1.4.3. Rectenna . 29
1.5. Một số ưu nhược điểm của hệ thống truyền năng lượng không dây . 31
1.5.1. Một số ưu điểm chính của hệ thống . 31
Thiết kế anten vi dải tần số 2.45 GHz ứng dụng trong truyền năng lượng không dây
Hoàng Thị Hương 20109596 CN_ĐTVT3-K55 3
1.5.2. Các nhược điểm chính của hệ thống 32
1.6. Một số thành tựu và khó khăn, thách thức của hệ thống SPS . 33
1.6.1. Một số thành tựu trên thế giới . 33
1.6.2. Những khó khăn, thách thức của hệ thống SPS 33
1.7. Định hướng phát triển 33
1.8. Tác động sinh học của hệ thống SPS đến con người 34
1.9. Kết luận . 34
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ ANTEN VI DẢI 35
2.1. Lý thuyết chung về anten . 35
2.2. Lý thuyết về anten vi dải . 35
2.3. Các hình dạng cơ bản của anten vi dải . 36
2.3.1. Anten patch vi dải . 37
2.3.2. Dipole vi dải 37
2.3.3. Printed Slot Antenna . 38
2.3.4. Microstrip Traveling – Wave Antenna (MTA) 38
2.4. Các kiểu tiếp điện cho anten vi dải 38
2.4.1. Cấp nguồn bằng đường truyền vi dải . 39
2.4.2. Cấp nguồn bằng probe đồng trục . 39
2.4.3. Cấp nguồn dùng phương pháp ghép khe – Aperture coupled . 40
2.4.4. Cấp nguồn dùng phương pháp ghép gần – Proximity Coupled . 40
2.5. Nguyên lý hoạt động của anten vi dải 41
2.6. Đường truyền Microstrip . 42
2.6.1. Giới thiệu về đường truyền Microstrip 42
2.6.2. Các thông số đặc tính của đường truyền Microstrip . 43
2.6.3. Tổn hao trên đường truyền microstrip . 44
2.7. Các thông số của anten vi dải 45
2.7.1. Trở kháng vào của anten . 45
2.7.2. Băng thông của anten vi dải 46
2.8.3. Công suất bức xạ và công suất tiêu tán 47
2.7.4. Hệ số định hướng và hệ số tăng ích của anten . 48
2.7.5. Năng lượng tích lũy . 48
2.7.6. Sự phân cực của anten vi dải . 49
2.8. Các mô hình phân tích anten vi dải 49
2.8.1. Mô hình đường truyền . 49
2.8.2. Mô hình hốc cộng hưởng . 51
2.9. Một số ưu điểm và nhược điểm của anten vi dải 53
2.9.1. Một số ưu điểm . 53
2.9.2. Một số nhược điểm của anten vi dải 53
2.10. Ứng dụng của anten vi dải . 53
CHƯƠNG 3: BỘ CHIA CÔNG SUẤT CẦU WILKINSON . 55
3.1. Giới thiệu về bộ chia công suất Wilkinson . 55
3.2. Định nghĩa về bộ chia công suất Wilkinson . 55
3.3. Nguyên lý hoạt động . 56
3.4. Các chế độ trong mạch Wilkinson . 59
3.4.1. Chế độ cộng tối ưu 59
3.4.2. Chế độ chia công suất tối ưu 60
3.4.3. Chế độ trừ các tín hiệu 63
3.4.4. Các chế độ trung gian 64
3.5. Bộ chia công suất Wilkinson 4 đường . 65
3.6. Mạng Wilkinson N đường ra . 65
3.7. Kết luận . 67
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẢNG ANTEN VI DẢI 4 PHẦN TỬ TẦN SỐ 2.45 GHz
ỨNG DỤNG TRONG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY . 68
4.1. Yêu cầu bài toán 68
4.2. Phương án thiết kế . 68
4.3. Các giả thiết thiết kế 68
4.4. Tính toán các thông số còn lại . 68
4.4.1. Chiều rộng anten vi dải . 69
4.4.2. Tính hằng số điện môi hiệu dụng . 69
4.4.3. Tính chiều dài thực tế của anten 69
4.4.4. Tính trở kháng . 70
4.5. Phối hợp trở kháng cho anten vi dải . 73
4.6. Mô phỏng anten vi dải trên công cụ CST . 74
4.6.1. Mô phỏng anten vi dải 1 phần tử . 74
4.6.2. Mô phỏng mảng 4 phần tử . 74
4.7. Kết quả đo đạc thực nghiệm 75
4.8. Kết luận . 77
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 79