BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VIBA : TÌM HIỂU VỀ CÁC MẠCH TRONG CÁC THIẾT BỊ CẦM TAY

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VIBA: ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ CÁC MẠCH TRONG CÁC THIẾT BỊ CẦM TAY 1. PHẦN 1(TÂM) 1.1. Dfgfdg 1.2. Dfgdf 1.3. Dfgdf 1.3.1. Sddf 1.3.2. Sdf 1.3.3. sdfsdf 2. KHẢO SÁT CÁC ANTEN THƯỜNG GẶP TRONG THIẾT BỊ CẦM TAY 2.1. Tối ưu hóa sự kết hợp của anten IFA và anten PIFA trong thiết bị di động 2.1.1. Tóm tắt nội dung bài báo Tên bài báo:” Optimization of PIFAIFA Combination in Handset Antenna Designs” Zhan Li and Yahya RahmatSamii, Fellow, IEEE Bài báo đưa ra giải pháp kết hợp nhiều anten cho thiết bị di động cầm tay.Hai anten cần kết hợp là: • Anten PIFA (planar inverted F antenna): được thiết kế để hoạt động tại dải tần số 800MHz (824 MHz894MHz) và dải tần số 1900 MHz (1850 MHz1990 MHz) • Anten IFA (inverted F antenna) thiết kế để hoạt động tại tần số của GPS 1575.42 MHz Vấn đề đặt ra: • Vị trí feedground của 2 anten ảnh hưởng đến hiệu suất 2 anten và sự phân cực anten IFA • Chiều dài anten IFA ảnh hưởng đến sự cách ly giữa 2 anten IFAPIFA • Thông số SAR của anten PIFA tại tần số 1900 MHz Thông số anten khảo sát là: Angten PIFA đươc thiết kế để hoạt động trong khoảng tần số 800Mhz và 1900MHz.Anten GPS IFA được đặt ở phía còn lại của lớp điện môi. Lớp nền điện môi được dùng để kết nối PIFA và IFA thành 1 module.Với hình J được sử dụng để hoạt động ở 2 tần hiệu quả • Với anten PIFA: hiệu suất anten và băng thông cần được quan tâm • Với anten IFA: hiệu suất và sự phân cực cần được chú ý Khi một ăngten GPS được tích hợp vào , bởi vì band GPS (1575,42 MHz) gần với băng tần 1900 MHz, Do đó việc ghép giữa ăngten di động và ăngten GPS rất quan trong.Với việc bổ sung ăngten bluetooth (2,4 GHz) và một ăngten truyền hình kỹ thuật số (470770 MHz),vấn đề ghép lại trở nên quan trọng hơn. Tín hiệu GPS từ vệ tinh là phân cực tròn tay phải (right handed circular polarized).Do đó để kết hợp được với tín hiệu từ vệ tinh thì anten cũng phải phân cực tròn tay phải theo hướng theo trục z mặc dù với loại anten IFA là 1 loại anten tuyến tính, việc nó phân cực trái hay phải phụ thuộc nhiều vào vị trí feed ground của anten. Do đó khoảng cách feed và ground được cố định là 6mm cho anten PIFA và 2.5mm cho anten IFA Với anten PIFA thì băng thông bị giới hạn nên feed và ground của nó phải được đặt phía trên patch như trong hình Với anten IFA, băng thông đòi hỏi không quá quan trọng nên vị trí feed và ground có thể tùy chọn Hiệu quất của anten e0 được định nghĩa là: er: hiệu suất phản xạ=(1S112) ec:hiệu suất dẫn ed: hiệu suất lớp điện môi et: hiệu suất cách ly (1S212) Từ công thức trên ta thấy nếu giảm S21 sẽ tăng hiệu suất tổng và sự cách ly của 2 anten cũng ảnh hưởng tới hiệu suất.Ta có bảng sau với các vị trí anten khác nhau:

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VIBA:

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ CÁC MẠCH TRONG CÁC THIẾT BỊ CẦM TAY

1 PHẦN 1(TÂM)

1.1 Dfgfdg

1.2 Dfgdf

1.3 Dfgdf

1.3.1 Sddf

1.3.2 Sdf

1.3.3 sdfsdf

2 KHẢO SÁT CÁC ANTEN THƯỜNG GẶP TRONG THIẾT BỊ CẦM TAY

2.1 Tối ưu hóa sự kết hợp của anten IFA và anten PIFA trong thiết bị di động

2.1.1 Tóm tắt nội dung bài báo

Tên bài báo:” Optimization of PIFA-IFA Combination in Handset Antenna Designs” -Zhan

Li and Yahya Rahmat-Samii, Fellow, IEEE

Bài báo đưa ra giải pháp kết hợp nhiều anten cho thiết bị di động cầm tay.Hai anten cần kết hợp là:

 Anten PIFA (planar inverted F antenna): được thiết kế để hoạt động tại dải tần số 800MHz (824 MHz-894MHz) và dải tần số 1900 MHz (1850 MHz-1990 MHz)

 Anten IFA (inverted F antenna) thiết kế để hoạt động tại tần số của GPS 1575.42 MHz

Vấn đề đặt ra:

 Vị trí feed/ground của 2 anten ảnh hưởng đến hiệu suất 2 anten và sự phân cực anten IFA

 Chiều dài anten IFA ảnh hưởng đến sự cách ly giữa 2 anten IFA-PIFA

 Thông số SAR của anten PIFA tại tần số 1900 MHz

Thông số anten khảo sát là:

Angten PIFA đươc thiết kế để hoạt động trong khoảng tần số 800Mhz và 1900MHz.Anten GPS IFA được đặt ở phía còn lại của lớp điện môi Lớp nền điện môi được dùng để kết nối PIFA và IFA thành 1 module.Với hình J được sử dụng để hoạt động ở 2 tần hiệu quả

 Với anten PIFA: hiệu suất anten và băng thông cần được quan tâm

 Với anten IFA: hiệu suất và sự phân cực cần được chú ý

Khi một ăng-ten GPS được tích hợp vào , bởi vì band GPS (1575,42 MHz) gần với băng tần

1900 MHz, Do đó việc ghép giữa ăng-ten di động và ăng-ten GPS rất quan trong.Với việc bổ sung ăng-ten bluetooth (2,4 GHz) và một ăng-ten truyền hình kỹ thuật số (470-770 MHz),vấn

đề ghép lại trở nên quan trọng hơn

Tín hiệu GPS từ vệ tinh là phân cực tròn tay phải (right handed circular polarized).Do đó để kết hợp được với tín hiệu từ vệ tinh thì anten cũng phải phân cực tròn tay phải theo hướng theo trục z mặc dù với loại anten IFA là 1 loại anten tuyến tính, việc nó phân cực trái hay phải phụ thuộc nhiều vào vị trí feed/ ground của anten Do đó khoảng cách feed và ground được cố định là 6mm cho anten PIFA và 2.5mm cho anten IFA

Với anten PIFA thì băng thông bị giới hạn nên feed và ground của nó phải được đặt phía trên patch như trong hình

Với anten IFA, băng thông đòi hỏi không quá quan trọng nên vị trí feed và ground có thể tùy chọn

Hiệu quất của anten e0 được định nghĩa là:

er: hiệu suất phản xạ=(1-S112)

ec:hiệu suất dẫn

ed: hiệu suất lớp điện môi

et: hiệu suất cách ly (1-S212)

Từ công thức trên ta thấy nếu giảm S21 sẽ tăng hiệu suất tổng và sự cách ly của 2 anten cũng ảnh hưởng tới hiệu suất.Ta có bảng sau với các vị trí anten khác nhau:

Bài báo chọn anten 1 để khảo sát ( có hệ số S21 bé và phân cực tròn tay phải RHCP).Hình sau

mô tả sơ đồ bức xạ của anten trên

Hệ số cách ly S21tùy theo tần số

Anten IFA là anten băng hẹp kết hợp với các phần tử LC để có thể chỉnh tới tần số mong muốn, khi chiều dài IFA thay đổi cũng ảnh hưởng đến hệ số ghép của 2 anten IFA và PIFA

và hiệu suất của 2 anten

Ta khảo sát 3 chiều dài anten IFA khác nhau:so với 1 anten IFA chuẩn thì short IFA ngắn hơn 5mm và loại long IFA dài hơn 4mm

Tác động của SAR

Hình trên chỉ ra tại tần số 1900MHz, anten IFA giúp cải thiện hiệu suất của anten PIFA trong khi tại tần số 800MHz thì không có tác động nhiều.Tuy nhiên việc thiết kế IFA sẽ ảnh hưởng đến hệ số SAR

SAR được định nghĩa là:

Với là độ dẫn điện của người, là mật độ điện trường

Người ta dùng SAR để xác định sóng điện trường cực đại mà người có thể hấp thu.Tại Mỹ ,

tổ chức FCC đặt ra mức chuẩn là 1.6mW/1g tế bào

Giá trị SAR thường được đo tại 2 vị trí : gần má hoặc cách má 1 góc

Ta có bảng đo sau với các PIFA kết hợp với anten IFA có độ dài khác nhau :

2.1.2 Mô phỏng lại kết quả

Ta tiến hành mô phỏng với anten như trong hình vẽ với các mô tả sau:

Kích cở lớp patch là 26x34 mm

Lớp ground có kích cỡ là 98x34mm

Đế (substrate) có độ cao là 10mm với hằng số điện môi bằng 2.25

Anten GPS nằm phía dưới 4mm so vơi lớp patch có hình dạng chữ L như hình vẽ, chiều dài thanh chữ L lần lượt là 13mm và 17mm, bề rộng chữ L là 2mm

Rãnh J có chiều rông là 2mm và dài 21mm theo chiều X và 12mm theo chiều Y

Vị trí feed/ground cũng được đặt như hình vẽ:

Khảo sát đồ thị bức xạ anten PIFA: Tại tần số 830Mhz:

Mô phỏng:

Hình không gian:

Theo bài báo:

Tai tần số 1900Mhz:

Hình không gian:

Mô phỏng:

Theo bài báo:

Anten IFA tai tần số 1575 Mhz:

Mo phỏng :

Bài báo :

Kết quả mô phỏng có sự sai lệch so với bài báo do không có đủ các dữ kiện về vị trí chính xác, kích thước cụ thể của anten IFA và PIFA.Ngoài ra vị trí đặt feed/ground cho 2 anten cũng không được nêu ra trong bài báo

Hệ số cách ly của 2 anten thể hiện qua thông số S21 hoặc S12:

Theo bài báo ta có:

Mô phỏng:

PIFA với anten IFA (GPS) dài hơn 4mm

PIFA với short GPS:

PIFA với normal GPS:

S21 rất bé trong khoảng tần số từ 1.6GHz đến 1.8GHz.Tuy nhiên kết quả trong bài báo đưa ra lại thấp hơn rất nhiều (<40dB).Nguyên nhân là do vị trí đặt feed/ground chưa sát với dữ liệu trong bài

Hệ số S11 của anten PIFA trong trường hợp với các chiều dài anten IFA khác nhau:

Theo bài báo:

Theo mô phỏng:

PIFA với longer IFA (chú ý hệ sô S11)

PIFA với shorter IFA(chú ý hệ sô S11)

PIFA với normal IFA(chú ý hệ sô S11)

Hệ số S22 của anten IFA trong trường hợp với các chiều dài anten IFA khác nhau: Theo bài báo:

Theo mô phỏng:

PIFA với longer IFA (chú ý hệ sô S22)

PIFA với shorter IFA (chú ý hệ sô S22)

PIFA với normal IFA(chú ý hệ sô S22)

2.1.3 Đánh giá kết quả mô phỏng với kết quả nêu ra trong bài báo

2.2 Thiết kế anten bifilar helix cho thiết bị di động

2.2.1 Tóm tắt nội dung bài báo

Bài viết chú ý vào anten bifilar và quadrifilar helical do nó thích hợp cho basestation nhờ vào tính đơn giản trong cấu trúc, có thể triển khai trong không gian giới hạn và superior axis

ratio.Với 2 loại anten này có thể đạt được tính đơn hướng (omnidirectivity) theo chiều ngang và tia theo hướng dọc có thể thay đổi được (variable vertical direction beam) do đó có thể thay đổi

độ lợi bằng cách dịch pha của phần tử trung tâm

Bài báo chủ yếu viết về kiểu cấu trúc anten

Anten bifilar với độ dich pha thay đổi của phần tử trung tâm cho phép thay đổi độ dịch pha riêng phần bằng cách thay đổi chiều dài

Cấu trúc anten:

Chiều cao H=0.813m

Đường kính D=0.019m

Dây xoắn từ 3,7,14 lần

Phía cuối anten là một ngắn mạch

Phần tử chính giữa được gắn vào phần tử dịch chuyển L(m)mỗi nửa vòng của anten cho phép thay đổi độ dịch pha của phân bố dòng trên phần tử anten

Hình 2 và 3 cho thấy sự phân bố dòng và trở kháng đầu vào.Hình 2 cho thấy cách phân bố dòng

đã thay đổi khi độ dịch pha L đã được thay đổi từ 0,0 đến 0,1 m với số vòng N là 3, 7 hoặc 14 Khi N là 3, thay đổi biến dịch pha L đã không tạo ra progressive wave distribution Khi N là 7, thay đổi L từ 0.0 hoặc 0,025 m gần như đạt được progressive wave distribution Nhưng khi L càng lớn, các mô hình phân phối bị sái dạng.Khi L là 0,025 [m] hoặc cao hơn, sự phân bố dòng

đã trở thành progressive wave distribution.Hình 3 cho thấy các đặc điểm trở kháng đầu vào của các ăng-ten truyền (1,6 GHz) và nhận (1,5 GHz) với N là 14 Trong trường hợp ăng-ten nhận, khi L đã được thay đổi, một phần kháng thay đổi từ 160 đến 380 Ohm và phần ảo thay đổi từ 40 đến -180 Ohm

Trở kháng đầu vào của của anten thu với N=14

Trở kháng đầu vào với anten phát (1.6GHz) với N=14 Hình 4 thể hiện định hướng mặt phẳng thẳng đứng cho N = 3, 7 và 14 Hình 4 thể hiện hướng tính theo N khi L thay đổi.Khi N là 3, trong khi định hướng trở thành các chùm tia thay đổi, , chùm tia bức xạ không chỉ theo hướng mong muốn mà còn theo các hướng khác.Hình 5 cho thấy các đặc tính đối với tần số.Khi L là 0,05 [m], độ lợi tăng khoảng 9.8dBi .

Đồ thị bức xạ theo chiều dọc với từng N và chiều dài L

2.2.2 Đánh giá kết quả bài báo

2.3 sdfsdf

3 PHẦN 3(DUC)

3.1 sdsgfg 3.2 gdfgdg