ANTEN KÍCH THƯỚC NHỎ SỬ DỤNG VẬT LIỆU CẤU TRÚC ĐẶC BIỆT DGS KÉP, DS-EBG VÀ CRLH-CPW ỨNG DỤNG TRONG CÁC THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI DI ĐỘNG
Kỹ thuật viễn thông
Luận án này tập trung vào nghiên cứu và phát triển các giải pháp anten kích thước nhỏ sử dụng vật liệu cấu trúc đặc biệt nhằm đáp ứng yêu cầu của các thiết bị đầu cuối di động thế hệ 4G và 5G. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thách thức lớn trong việc thu nhỏ kích thước anten MIMO và đảm bảo độ cách ly giữa các phần tử bức xạ đặt gần nhau, đồng thời duy trì hiệu suất và băng thông hoạt động.
Công trình đã đề xuất và nghiên cứu ba loại cấu trúc đặc biệt: DGS kép, DS-EBG và CRLH-CPW. Đối với cấu trúc DGS kép, luận án chứng minh khả năng giảm kích thước anten, nâng cao độ cách ly trong anten MIMO đơn băng và đa băng, đồng thời tạo ra khả năng đa băng cho các ứng dụng 4G và 5G băng tần milimet.
Tiếp theo, cấu trúc dải chắn điện từ hai mặt (DS-EBG) được giới thiệu, có khả năng giảm kích thước đáng kể so với EBG truyền thống và đơn giản trong thiết kế, chế tạo. Cấu trúc này không chỉ giảm sâu ảnh hưởng tương hỗ giữa các phần tử bức xạ trong anten MIMO mà còn cải thiện hệ số tăng ích và mở rộng băng thông, khắc phục nhược điểm suy giảm hiệu suất bức xạ thường gặp ở EBG. Các thiết kế DS-EBG hình chữ H và hình tròn đã được chứng minh hiệu quả cho các băng tần 2.6/5.7GHz (4G) và 28/38GHz (5G milimet).
Cuối cùng, luận án đề xuất cấu trúc anten đa băng CRLH-CPW nhỏ gọn, băng thông rộng, sử dụng phương pháp tiếp điện đồng phẳng, phù hợp cho truyền thông 5G băng tần dưới 6GHz và Wifi 802.11ac. Đồng thời, cấu trúc giảm tương hỗ sử dụng đường biến đổi đều cũng được đề xuất để giảm sâu ảnh hưởng tương hỗ trong anten MIMO CRLH-CPW băng rộng. Các đề xuất đều được chứng minh bằng mô hình mạch tương đương, mô phỏng và thực nghiệm.
Giới thiệu tổng quan về anten cho thiết bị đầu cuối di động cũng như nghiên cứu, phân tích các đặc tính của cấu trúc DGS, EBG, CRLH làm tiền đề cho các đề xuất ở chương sau.
Đề xuất chỉ một cấu trúc DGS kép, khi kết hợp trên kiến trúc anten phẳng, đặt theo phương vuông góc với phương tiếp điện, sử dụng phương pháp tiếp điện đường truyền vi dải, vừa tạo ra hiệu ứng sóng chậm làm giảm nhỏ 50% kích thước anten vừa biến đổi đặc tính trường gần, có thể nâng cao độ cách ly giữa các phần tử bức xạ đặt cạnh nhau trong anten MIMO với khoảng cách nhỏ hơn 0.5λ₀.
Đề xuất cấu trúc DS-EBG, có hiệu quả giảm nhỏ kích thước như cấu trúc EBG đa lớp nhưng vẫn đơn giản trong thiết kế, chế tạo. Khi kết hợp với anten MIMO sử dụng cấu trúc DGS kép đề xuất trong chương 2, cho hiệu quả giảm sâu tương hỗ đáng kể, không những vậy còn có thể cải thiện hệ số tăng ích và đặc biệt, cấu trúc này không làm suy giảm hiệu suất bức xạ của anten.
Bao gồm hai phần chính: đề xuất anten sử dụng cấu trúc CHLH-CPW nhằm tạo anten đa băng cộng hưởng ở tần số 3.5GHz với băng thông rộng cho truyền thông di động 5G băng tần thấp và 5GHz cho ứng dụng WLAN; đề xuất cấu trúc giảm tương hỗ sử dụng đường biến đổi đều cho việc giảm sâu tương hỗ cho anten MIMO CRLH-CPW băng rộng được đề xuất.
Phần cuối cùng của luận án là kết luận và hướng phát triển của đề tài.