TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong những năm gần đây hệ thống thông tin vô tuyến toàn cầu có những bước phát triển thần kỳ. Với tốc độ đó, đòi hỏi phải mở rộng dải tần số hoạt động với xu hướng nghiên cứu các ứng dụng những dải tần cao. Công nghệ UWB ra đời nhằm đáp ứng những yêu cầu cấp thiết này. Song song đó thì anten (một thiết bị thiết yếu của hệ thống vô tuyến) cũng được phát triển không ngừng để phù hợp với các công nghệ mới ra đời.

Luận văn tập trung tìm hiểu hệ thống UWB cũng như các ứng dụng của chúng. Bên cạnh đó, phần quan trọng là xây dựng mô hình lý thuyết anten để làm cơ sở cho việc thiết kế, mô phỏng và thi công một anten băng rộng ứng dụng trong công nghệ này.

Anten được chọn thiết kế là anten loga - chu kỳ thực hiện trên nền vi dải (MS-LPDA Antenna). Việc mô phỏng được thực hiện trên phần mềm IE3D của Zeland. Anten được thi công trên PCB FR- 4. Các kết quả đo đạc thực nghiệm tiến hành trên máy đo cao tần Network Analyzer ZVB8 và các điều kiện sẵn có.

MỤC LỤC

PHẦN I : XÂY DỰNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ULTRA - WIDE BAND (UWB) 5

1.1. Giới thiệu. 5

1.2. Đặc điểm của UWB: 5

1.3. Các tiêu chuẩn của UWB 12

1.3.1. Tiêu chuẩn UWB của USA (FCC) 12

1.3.2. Tiêu chuẩn UWB của Châu Âu. 13

1.4. Ứng dụng của kỹ thuật UWB 14

1.5. Anten ứng dụng trong UWB radar: 16

1.5.1. Yêu cầu cần có đối với Anten dùng cho UWB radar 16

1.5.2. Một số loại Anten ứng dụng cho UWB Radar 16

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT ANTEN 19

2.1. Vị trí của anten trong kỹ thuật vô tuyến. 19

2.2. Các đặc tính của anten. 21

2.3. Phần tử cơ bản của anten. 25

2.4. Nguồn bức xạ nguyên tố của anten. 25

2.4.1. Lưỡng cực điện. 25

2.4.2. Lưỡng cực từ. 27

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ANTEN VI DẢI (MICROSTRIP ANTENNA) 29

3.1. Giới thiệu. 29

3.2. Các đặc tính của Anten vi dải 30

3.3. Các phương pháp phân tích anten vi dải 31

3.4. Anten vi dải hình chữ nhật (RMSAs) 32

3.4.1. Anten vi dải nửa sóng. 32

3.4.2. Anten phần tư sóng. 35

3.5. Trở kháng vào anten vi dải 36

3.6. Băng thông của anten vi dải 39

3.7. Phân cực của anten vi dải 40

CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP ANTEN BĂNG RỘNG ANTEN LOGA – CHU KỲ 41

4.1. Dải thông tần và dải tần công tác của anten. 41

4.1.1. Dải thông tần. 41

4.1.2. Dải tần công tác. 41

4.2. Phương pháp mở rộng dải tần số của anten chấn tử. 42

4.3. Phương pháp thiết lập anten dải rộng theo nguyên lý tương tự. 43

4.4. Anten lôga - chu kỳ ( log – periodic antenna) 43

4.5. Đặc điểm kết cấu anten loga chu kỳ và phương pháp tính toán. 46

PHẦN II : THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MS-LPDA ANTENNA CHO HỆ THỐNG UWB 52

5.1. Các thông số anten loga chu kỳ. 52

5.2. Trình tự thiết kế anten MS-LPDA 53

5.3. Kích thước anten được thiết kế. 55

CHƯƠNG 6 : THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 64

6.1. Các số liệu ban đầu. 64

6.2. Các kết quả đo đạc. 67

CHƯƠNG 7 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70

7.1. Kết quả đạt được. 70

7.2. Hướng phát triển đề tài 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO .

PHẦN I : XÂY DỰNG CƠ SỞ LÝ THUYẾTCHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ULTRA - WIDE BAND (UWB)1.1. Giới thiệuCông nghệ Ultra – Wide Band (UWB) là công nghệ khá mới trong truyền thông hiện nay. UWB là kỹ nghệ vô tuyến truyền dữ liệu với tốc độ cao ở khoảng cách ngắn, băng thông rộng và công suất thấp. UWB truyền nhận thông tin nhờ việc sử dụng hàng triệu xung cực hẹp (độ rộng khoảng vài trăm ps) trong mỗi giây. Kỹ thuật UWB được bắt đầu sử dụng từ khoảng 20 năm trở lại đây, đầu tiên UWB chỉ được sử dụng cho các mục đích quân sự như các ứng dụng radar dò tìm vật thể . Từ 14-2-2002, FCC (Federal Communication Commission) đã cho phép sử dụng UWB trong dải tần từ 3.1 GHz – 10.6 GHz cho các mục đích dân sự. Ngày nay, kỹ thuật UWB được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực thông tin liên lạc. Nhờ đó các ứng dụng của UWB ngày càng mở rộng và phát triển.

1.2. Đặc điểm của UWB:Những hệ thống thông tin dựa trên nguyên tắc phát xung (Impulse radio) cũng như các hệ thống radar xung (impulse radar) đều sử dụng những xung rất hẹp (vài trăm ps). Do đó sẽ tạo ra tín hiệu có phổ vô cùng rộng (ultra – wideband spectrum). Và kỹ thuật điều chế sử dụng cho các hệ thống này là: Điều chế vị trí xung (Pulse Posititon Modulation – PPM). Các tín hiệu UWB là các tín hiệu ở bộ xung tương đối khó. Tuy nhiên nhờ mật độ công suất nhỏ mà các tín hiệu UWB sẽ chống được hiện tượng giao thoa (interference). Đây là trở ngại lớn trong các hệ thống thông tin băng hẹp. UWB có đặc điểm khác có hệ thống thông tin khác là: băng thông rất rộng và được truyền dưới dạng không sóng mang (carrierless).

Băng thông của hệ thống UWB lớn hơn rất nhiều băng thông của các hệ thống hiện tại sử dụng trong thông tin liên lạc. UWB là tín hiệu có băng thông tỷ lệ chiếm 20% của tần số trung tâm hoặc băng thông tối thiểu 500MHz bất kể băng thông tỷ lệ