ANTEN CHO HỆ THỐNG UWB

ANTEN CHO HỆ THỐNG UWB

ANTEN CHO HỆ THỐNG UWB

Nhóm 2

Nội dung

Giới thiệu UWB

Tiêu chuẩn kỹ thuật anten

trong hệ thốngUWB

Anten cho hệ thống UWB

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.

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

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

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

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

Anten cho hệ thống UWB

Anten trạm cơ sở Anten thiết bị cầm tay

Phối kháng(VSWR) < 2 < 3

Độ trung thực > 0,7 > 0,7

Kích thước (cm 2 ) Không quy định < 100 trên PCB

Bảng : Chỉ tiêu cơ bản của anten UWB

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)

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

Anten cho hệ thống UWB

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

Anten cho hệ thống UWB

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

Anten cho hệ thống UWB

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 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/1733156/171020 08.aspx

Thank You !