LOGO

ANTEN CHO HỆ THỐNG UWBNhóm thực hiện:

Lê Ngọc Toàn

Trương Thị Thủy

Bùi Gia Duy

Phạm Thị Nga

Bùi Đức Mạnh

Lâm Viết Cường

Hoàng Văn Chiến

Thân Văn Mạnh

Trần Tuấn Hiệp

Nội dung

Giới thiệu UWB

Tiêu chuẩn kỹ thuật anten trong hệ thốngUWB

Anten cho hệ thống UWB

D09VT2-Nhóm 10

Giới thiệu về UWB

Ultra Wideband: Hệ thống băng thông siêu rộng (còn được gọi tắt là UWB) là một công nghệ vô tuyến tiên phong bởi Robert A. Scholtz và cộng sự của ông, có thể được sử dụng ở một mức năng lượng rất thấp cho đường truyền ngắn, băng thông cao, thông tin liên lạc bằng cách sử dụng một lượng lớn phần của phổ tần vô tuyến.

Đặc điểm: 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.

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.

D09VT2-Nhóm 10

Tiêu chuẩn kỹ thuật cho anten trong UWB

Anten cho UWB phải đạt được một băng thông rộng trong khi vẫn phải duy trì được hiệu suất bức xạ cao trên toàn băng. Anten UWB phải có khả năng hoạt động trên cả dải tần 3,1-10,6GHz. Độ trễ nhóm (group delay): thể hiện chất lượng truyền đi một xung UWB và mức độ bị ảnh hưởng méo hay tán sắc của xung đó. Anten cho UWB phải đảm bảo độ trễ nhóm luôn là một hằng số. Đồ thị bức xạ và hiệu suất bức xạ: Trong khi thiết kế cho phép đặt vị trí máy thu và phát ở các vị trí không cố định

D09VT2-Nhóm 10

Tiêu chuẩn kỹ thuật cho anten trong UWB

Công nghệ băng thông siêu rộng chủ yếu hướng tới các thiết bị di động, cầm tay…

Điều đó đồng nghĩa với việc anten được thiết kế phải có hình dạng, kích thước nhỏ (anten vi dải) cho phép tích hợp vào trong các thiết bị. 

D09VT2-Nhóm 10

Tiêu chuẩn kỹ thuật cho anten trong UWB

Dải tần hoạt động 3.1GHz – 10.6 GHz

Hiệu suất bức xạ Cao > 70%

Pha Gần tuyến tính, trễ nhóm không đổi

Đồ thị bức xạ Đẳng hướng

Độ rộng búp sóng nửa công suất Rộng > 60˚

Hình dạng Nhỏ, gọn, đồng phẳng

Hệ số định hướng và Hệ số tăng ích Thấp

Bảng 1: Yêu cầu của anten cho thiết bị di động băng thông siêu rộng

D09VT2-Nhóm 10

Anten cho hệ thống UWB

Các yêu cầu chung:

Với các xung hẹp dưới ns (nano giây) sẽ yêu cầu cấu trúc anten đặc biệt khác với anten ở hệ thống băng hẹp thông thường.Nhìn chung anten UWB phải tuyến tính về pha và phải có tâm pha cố định. Mạch phối kháng thường không tuyến tính về pha do đó anten phải tự phối hợp trở kháng.

Đặc tính bức xạ của anten ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của anten.Hệ số khuếch đại anten cần phải ít biến đổi trong cả băng tần rộng để tránh làm giảm méo xung phát.

D09VT2-Nhóm 10

Anten cho hệ thống UWB

Anten trạm cơ sở Anten thiết bị cầm tay

Tần số(GHz) 2 - 10 3 - 10

Phối kháng(VSWR) < 2 < 3

Hiệu suất bức xạ(%) 50 10

Tính hướng(dB) 0 - 30 0

Độ trung thực > 0,7 > 0,7

Kích thước (cm2) Không quy định < 100 trên PCB

Bảng : Chỉ tiêu cơ bản của anten UWB

D09VT2-Nhóm 10

Anten cho hệ thống UWB

Loa TEM

Loa TEM và các biến thể của nó nằm trong số những anten được sử dụng phổ biến nhất trong ứng dụng UWB. Cấu trúc cơ bản bao gồm hai tấm kim loại hình nêm được cấp điện bằng đường dây song hành chế độ TEM.

Loa TEM duy trì tốt dạng xung và có tâm pha không đổi. Độ mở và độ dài của anten có thể điều chỉnh để thay đổi đồ thị bức xạ, phối kháng và đặc tính quá độ của anten.

Hệ số khuếch đại: 5 – 15 dB (phù hợp cho các trạm cơ sở có hướng)

D09VT2-Nhóm 10

Anten cho hệ thống UWB

Anten bức xạ xung

Anten bức xạ xung IRA bao gồm loa TEM tiếp điện cho mặt phản xạ parabol. Với anten này có thể đạt được hệ số khuếch đại cao hầu như không phụ thuộc vào tần số, giá trị đạt tới 25dBi.

Hệ số khuếch đại có thể điều chỉnh bằng cách di chuyển Loa TEM ra xa tiêu điểm của mặt phản xạ parabol. Với hệ số khuếch đại cao anten này phù hợp cho các trạm cơ sở có cự ly rất xa. Độ rộng búp sóng hẹp và các xung hẹp tạo ra bởi anten điều khiển nó không chịu ảnh hưởng của nhiễu.

D09VT2-Nhóm 10

Anten cho hệ thống UWB

Anten ngẫu cực và đơn cực

Anten ngẫu cực và đơn cực không có tải thuần trở hoạt động dựa trên kỹ thuật cộng hưởng, do đó hiệu ứng dao động ringing làm giảm đáng kể chất lượng của chúng.

Hình 1: Một số loại anten nơ băng rộng

D09VT2-Nhóm 10

Anten cho hệ thống UWB

Anten ngẫu cực và đơn cực

Một thiết kế điển hình của anten loại này là anten nơ. Anten nơ được sử dụng khá phổ biến cho anten băng siêu rộng. Độ rộng búp sóng và trở kháng vào của anten nơ phụ thuộc trực tiếp vào hình dạng của anten và chúng gần như không đổi trên cả dải tần. Để cân bằng và tiếp sóng băng rộng cho anten nơ ta sử dụng cấu trúc lai với anten khe. Độ rộng băng tần của anten nơ phụ thuộc độ dài của các tấm kim loại. Độ rộng búp sóng của anten nơ quan hệ tuyến tính với góc mở.

D09VT2-Nhóm 10

Anten cho hệ thống UWB

Anten loa gấp

Ý tưởng cho anten loa gấp đến từ việc chèn các loa nhỏ vào trong loa chính.

Các loa nhỏ chia góc mở ban đầu của loa thành 2 phần bằng nhau. Sử dụng kỹ thuật này, kích thước của anten có thể giảm xuống.

D09VT2-Nhóm 10

Hình 2: Anten loa gấp

Tài liệu tham khảo

Ths. Nguyễn Viết Minh, Truyền sóng và anten, 6-2010.

Tạ Sơn Xuất, Trần Hải Nam, Vương Hoàng Nam, Thiết kế anten vi dải UWB cho các thiết bị di động, 10 / 2008. http://pctoday.vn/nhip-song-ict/1733156/17102008.aspx

D09VT2-Nhóm 10

LOGO

D09VT2-Nhóm 10