Với tốc độ phát triển của hệ thống truyền thông vô tuyến hiện nay, các thiết bị diđộng trở nên tinh vi, kích thước nhỏ, yêu cầu tính tương thích điện từ cao. Do đó, anten vi dải là một sự lựa chọn phù hợp cho những thiết bị đó. Tuy nhiên với tốc độ truyền cao, các anten cần có băng thông rộng hơn, nhiều phương pháp được đưa ra để cải thiện băng thông cũng như các thông số khác của anten. Vì vậy, đồ án này sẽ tập trung nghiên cứu và thiết kế anten vi dải hoạt động ở tần số 2.45 GHz cho hệthống WLAN và cải thiện các thông số của anten với phương pháp nâng nền kết hợp cấu trúc mặt phẳng đất khuyết tật (DGS).Đồ án sẽ được chia làm bốn chương: Chương 1: Tổng quan về tương thích điện từ Chương 2: Lý thuyết cơ bản về anten Chương 3: Anten vi dải Chương 4: Tính toán mô phỏng và cải thiện các thông số của anten.Đồ án sử dụng công cụ MATLAB để tính toán dựa trên các công thức nêu ratrong khi nghiên cứu lý thuyết. Đặc biệt đồ án sử dụng phần mềm CST Studio Suite 2013 để vẽ mô hình và chạy mô phỏng. Việc sử dụng CST là một thuận lợi lớn, nó là công cụ rất mạnh, gần như là một phòng thí nghiệm nhỏ để tìm tòi phát triển tối ưu cho anten.
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Trang 2Kính gửi: Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp khoa Điện tử - Viễn thông, TrườngĐại Học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng.
Em tên là : Trần Minh Phong
Hiện đang học lớp 09DT1 - khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học BáchKhoa Đà Nẵng
Em xin cam đoạn nội dung của đồ án này không phải là sao chép của bất kì đồ
án hoặc công trình nào đã có từ trước
Sinh viên thực hiện đồ án:
Trần Minh Phong
Trang 3Mục lục
1.1 Giới thiệu chương 10
1.2 Nguyên lý cơ sở của tương thích điện từ 10
1.2.1 Khái niệm về tương thích điện từ 10
1.2.2 Các hiệu ứng nhiễu điện từ 12
1.3 Các vấn đề liên quan đến TTĐT 12
1.3.1 Sự truyền của trường điện từ 12
1.3.2 Đường dây truyền dẫn 13
1.3.2.1 Các loại dây truyền dẫn đặc trưng 13
1.3.2.2 Chức năng của các đường dây truyền dẫn 13
1.3.2.3 Trở kháng đặc tính của đường dây truyền dẫn 14
1.3.3 Lớp vỏ bọc 14
1.4 Kiểm tra tương thích điện từ 15
1.4.1 Các quy tắc về TTĐT 15
1.4.2 Các thiết bị đo TTĐT 16
1.4.3 Bộ khuếch đại công suất 16
1.4.4 Thiết bị kiểm tra và thiết bị giám sát 16
1.4.5 Quy trình kiểm tra 17
1.5 Kết luận chương 17
CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ANTEN 18 2.1 Giới thiệu chương 18
2.2 Giới thiệu về anten 18
Trang 42.3.1 Độ lợi (Gain) 19
2.3.2 Độ định hướng (Directivity) 19
2.3.3 Suy hao phản hồi (Return loss) 20
2.3.4 Giản đồ bức xạ 21
2.3.5 Góc mở (Beamwidth) 22
2.3.6 Băng thông (Bandwidth) 22
2.3.7 Phân cực (Polarization) 22
2.3.7.1 Phân cưc tuyến tính 24
2.3.7.2 Phân cực tròn 24
2.3.7.3 Phân cực elip 24
2.3.8 Trở kháng ngõ vào 25
2.4 Kết luận chương 26
CHƯƠNG 3 ANTEN VI DẢI 27 3.1 Giới thiệu chương 27
3.2 Giới thiệu chung về anten vi dải 27
3.2.1 Các ưu và nhược điểm của các anten vi dải 28
3.2.2 Các ứng dụng của anten vi dải 29
3.2.3 Các kỹ thuật tiếp điện (Feed techniques) 29
3.2.4 Các phương pháp phân tích 32
3.3 Patch chữ nhật 32
3.3.1 Mô hình đường truyền dẫn 32
3.3.2 Mô hình hốc cộng hưởng 37
3.3.2.1 Cơ sở và các trường bên trong hốc cộng hưởng 37
3.3.2.2 Trường bức xạ 41
3.3.3 Độ định hướng 46
3.4 Một số thông số kĩ thuật của anten vi dải 47
3.4.1 Hệ số phẩm chất, băng thông và hiệu suất 47
3.4.2 Trở kháng ngõ vào 50
Trang 53.5 Một số phương pháp cải thiện các thông số của anten vi dải 51
3.5.1 Tăng độ dày chất nền 51
3.5.2 Cấu trúc mặt phẳng đất khuyết tật DGS 51
3.6 Kết luận chương 52
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ CẢI THIỆN CÁC THÔNG SỐ CỦA ANTEN VI DẢI CỘNG HƯỞNG TẠI TẦN SỐ 2.45 GHz 53 4.1 Giới thiệu chương 53
4.2 Bài toán thiết kế 53
4.2.1 Bài toán đặt ra 53
4.2.2 Các bước tiến hành 53
4.2.3 Giới thiệu CST Studio Suite version 2013 54
4.3 Thiết kế và mô phỏng anten vi dải 2.45 GHz 55
4.3.1 Tính toán thiết kế 55
4.3.2 Thực hiện mô phỏng với phần mềm CST 60
4.4 Cải thiện các thông số của anten vi dải 64
4.5 Kết luận chương 67
Trang 61.1 Mô hình cơ bản của TTĐT 11
1.2 Nguồn phát - Đường dẫn - Máy thu 11
1.3 Anten với trở kháng đặc tính Za kết nối với máy phát thông qua dây dẫn trở kháng Zc 13
1.4 Các nguyên tắc TTĐT 15
2.1 Giản đồ bức xạ 21
2.2 Sự quay của một mặt phẳng sóng điện từ và phân cực elip của nó tại z = 0 như một hàm theo thời gian 23
3.1 Hình dạng của anten vi dải 27
3.2 Các patch hình khối thông dụng 28
3.3 Các kiểu tiếp điện thông thường cho anten vi dải 30
3.4 Mạch tương đương của các kiểu feed 31
3.5 Transmission line 33
3.6 Các đường sức điện trường 33
3.7 Chiều dài tấm patch được mở rộng về hai phía 33
3.8 Phân bố trường trong anten vi dải patch chữ nhật với mode T M010 34
3.9 Mạch tương đương của mỗi khe 35
3.10 Mạch tương đương mô hình đường truyền dẫn 35
3.11 Dẫn nạp vào với vị trí điểm feed 36
3.12 Điện trở chuẩn hóa ngõ vào 37
3.13 Phân bố điện tích và mật độ dòng tạo ra trên tấm patch vi dải 38
3.14 Hốc cộng hưởng 39
3.15 Các mode của anten vi dải patch chữ nhật 41
3.16 Js và Ms 42
3.17 Các khe bức xạ patch chữ nhật và các mật độ dòng từ tương đương 42
Trang 7Danh sách các hình vẽ
3.18 Giãn đồ mặt phẳng E và H của anten patch chữ nhật (L = 0.906cm, W =
1.186cm, h = 0.1588cm, y0 = 0.3126cm, r = 2.2, f0 = 10GHz) 44
3.19 Độ định hướng của một và hai khe 47
3.20 Hiệu suất và băng thông theo độ cao chất nền tai một tần số cộng hưởng cố định của anten patch chữ nhật với hai chất nền khác nhau 49
3.21 Thay đổi của điện trở và điện kháng của anten patch chữ nhật với tần số 50 4.1 Sơ đồ tổ chức công việc 54
4.2 Giao diện thiết kế 55
4.3 Anten vi dải patch chữ nhật tiếp điện bằng đường vi dải cắt sâu 55
4.4 Đồ thị trở kháng đặc tính đường feed Zc theo tỉ số W0/h 59
4.5 giản đồ bức xạ 60
4.6 Mô hình anten 2.45 GHz 60
4.7 Tần số cộng hưởng bị lệch 61
4.8 Đồ thị thông số S11 61
4.9 Đồ thị tỉ số sóng đứng VSWR 62
4.10 Giản đồ Smith 62
4.11 Giản đồ bức xạ 3D của anten 2.45GHz 63
4.12 Giản đồ bức xạ trong mặt phẳng H (φ = 0o) 63
4.13 Giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E (φ = 90o) 64
4.14 Cấu trúc DGS dạng chữ U ngược 65
4.15 Đồ thị S11 65
4.16 Đồ thị VSWR 65
4.17 Giản đồ Smith 66
4.18 Giản đồ bức xạ 3D 66
4.19 Giản đồ bức xạ mặt phẳng H (φ = 0o) 66
4.20 Giản đồ bức xạ mặt phẳng E (φ = 90o) 67
Trang 8DGS : Defected Ground Structure
FDTD : Finite Difference Time Domain
FE : Finite Element
FNBW : First Null BeamWidth
HPBW : Half Power BeamWidth
RE : Radiation Emission
RI : Radiation Immunity
RL : Return Loss
SE : Shielding Effectiveness
TEM : Transverse ElectroMagnetic
TLM : Transmission Line Matrix
TTĐT : Tương Thích Điện Từ
Trang 9LỜI NÓI ĐẦU
Với tốc độ phát triển của hệ thống truyền thông vô tuyến hiện nay, các thiết bị diđộng trở nên tinh vi, kích thước nhỏ, yêu cầu tính tương thích điện từ cao Do đó,anten vi dải là một sự lựa chọn phù hợp cho những thiết bị đó Tuy nhiên với tốc độtruyền cao, các anten cần có băng thông rộng hơn, nhiều phương pháp được đưa ra
để cải thiện băng thông cũng như các thông số khác của anten Vì vậy, đồ án này sẽtập trung nghiên cứu và thiết kế anten vi dải hoạt động ở tần số 2.45 GHz cho hệthống WLAN và cải thiện các thông số của anten với phương pháp nâng nền kết hợpcấu trúc mặt phẳng đất khuyết tật (DGS)
Đồ án sẽ được chia làm bốn chương:
- Chương 1: Tổng quan về tương thích điện từ
- Chương 2: Lý thuyết cơ bản về anten
- Chương 3: Anten vi dải
- Chương 4: Tính toán mô phỏng và cải thiện các thông số của anten.
Đồ án sử dụng công cụ MATLAB để tính toán dựa trên các công thức nêu ratrong khi nghiên cứu lý thuyết Đặc biệt đồ án sử dụng phần mềm CST Studio Suite
2013 để vẽ mô hình và chạy mô phỏng Việc sử dụng CST là một thuận lợi lớn, nó
là công cụ rất mạnh, gần như là một phòng thí nghiệm nhỏ để tìm tòi phát triển tối
ưu cho anten
Trong thời gian thực hiện đồ án, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng không thểtránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô tận tình chỉ bảo và góp ý để đồ ánđược hoàn thiện
Chúng em rất biết ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS.TăngTấn Chiến đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này Em cũng cảm ơn các thầy côtrong khoa đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em trong quá trình làm đồ án Em xin chânthành cảm ơn
SV: Trần Minh Phong
Trang 10Nội dung Trần Minh Phong Nguyễn Hải Thành An
Lý thuyết - Chương 1: Tìm hiểu cơ sở TTĐT - Chương 1: Tìm hiểu cơ sở TTĐT
sự truyền của TĐT và đường dây các quy tắc, thiết bị và kiểm
- Chương 2: Tìm hiểu thông số - Chương 2: Tìm hiểu thông sốanten: độ lợi, độ định hướng, anten: giản đồ bức xạ, băng
- Chương 3: Tìm hiểu chung về - Chương 3: Tìm hiểu chung vềanten vi dải, tìm hiểu mô hình anten vi dải, tìm hiểu mô hình
Trang 11Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ
1.1 Giới thiệu chương
Các nội dung chính:
- Trình bày cơ sở tương thích điện từ
- Trình bày các vấn đề liên quan đến tương thích điện từ: hệ thống, đường dâytruyền dẫn, vỏ bọc, kiểm tra
1.2 Nguyên lý cơ sở của tương thích điện từ
1.2.1 Khái niệm về tương thích điện từ
Các thiết bị điện, điện tử, tin học vận hành tốt trong một môi trường với các thiết
bị khác hoặc có tín hiệu nhiễu từ môi trường chung quanh chúng tác động vào đượcgọi là tương thích điện từ Để có được điều này, thì các thiết bị phải tránh được cáchiệu ứng không mong muốn do các yếu tố khác tác động vào Sự tác động qua lạigiữa các hệ thống bao gồm:
- Hiệu ứng do thiết bị này sinh ra tác động lên các thiết bị khác, hiện tượng giaothoa bên trong của cùng một hệ thống
- Hiệu ứng do môi trường chung quanh sinh ra tác động lên các thiết bị (Ví dụnhư các hiệu ứng của sấm sét )
- Hiệu ứng do thiết bị sinh ra tác động lên môi trường
Vậy, TTĐT là khả năng của một hệ thống điện tử mà chức năng hoạt động của
nó trong môi trường trường điện từ không ảnh hưởng, không gây nhiễu đến các hệthống khác cùng hoạt động trong môi trường đó Đó là một hệ thống điện tử phảikhông bị nhiễu từ các tín hiệu bức xạ của các hệ thống khác, không gây nhiễu làmảnh hưởng đến hoạt động của các hệ thống khác cũng như không gây nhiễu với chínhhoạt động của bản thân nó
Trang 12Hình 1.1 biểu diễn mô hình cơ bản của TTĐT Tính TTĐT được thể hiện khi haithiết bị A và B không gây nhiễu lên nhau và chúng cũng không chịu tác động củamôi trường bên ngoài làm sai lêch hoạt động của chúng.
Hình 1.1: Mô hình cơ bản của TTĐT
Chung quy lại trong TTĐT là mối quan hệ giữa các thành phần "nguồn phát
-đường dẫn - máy thu" như biểu diễn ở hình 1.2
Hình 1.2: Nguồn phát - Đường dẫn - Máy thu
Nguồn phát chính là nơi sinh ra phát xạ điện từ và sau đó được truyền đi trên đườngdẫn đến máy thu Tại máy thu nếu mức năng lượng điện từ này đủ lớn nó sẽ làm ảnhhưởng đến hoạt động của máy thu
Để dảm bảo TTĐT trong mô hình này, một số đề xuất được đưa ra:
- Khử năng lượng tại nguồn phát
- Xác định đường truyền dẫn cho bản thân thiết bị, đường dẫn này phải được kiểmsoát thông qua các dây dẫn, bức xạ trong không gian
- Xác định đặc tính của máy thu và làm cho nó có thể tăng khả năng chống nhiễu
Trang 13Chương 1: Tổng về quan tương thích điện từ
1.2.2 Các hiệu ứng nhiễu điện từ
Hiệu ứng nhiễu điện từ là rất rộng lớn, tùy thuộc vào bản chất của thiết bị, bảnchất nhiễu và nối kết giữa các thiết bị Do đó cần phải đưa ra các phương pháp vàcông cụ thử nghiệm để nghiên cứu các chế độ hoạt động của mạch điện tử, tiến hành
đo các bức xạ khi chúng được đặt trong môi trường trường điện từ Tuy nhiên, sựkhó khăn của việc phân tích này là do sự phức tạp của mạng kết nối, mạch gồmnhiều tầng và chứa nhiều các thành phần không tuyến tính Ứng dụng phương trìnhMaxwell chính là một trong những công cụ toán học hữu ích nhất để thực hiện việc
mô phỏng vấn đề này
1.3 Các vấn đề liên quan đến TTĐT
1.3.1 Sự truyền của trường điện từ
Việc nghiên cứu các vấn đề liên quan đến trường điện từ như bức xạ của anten,
sự truyền sóng, sự nhiễu xạ bởi các chướng ngại vật là việc tập trung nghiên cứugiải các phương trình của hệ phương trình Maxwell gồm 4 phương trình sau:
E = −∂ − →
B
∂tdiv−→
Trang 141.3.2 Đường dây truyền dẫn
1.3.2.1 Các loại dây truyền dẫn đặc trưng
Các loại dây truyền dẫn chúng đều có những chức năng và đặc tính tương tự nhau.Tuy nhiên, cấu trúc và yêu cầu của mỗi loại là khác nhau Có 2 loại đường dây truyềndẫn chính là dây trần và dây đồng trục:
- Dây trần có dạng giống hình cái thang với phần dây dẫn có vị trí đối diện vớidây khác và bộ phận cách điện nằm giữa chúng Ưu điểm của loại này là việc kếtnối được thực hiện dễ dàng, không cần phải có các kết nối đặc biệt nào, giá thành rẻ
và độ suy hao thấp Tuy nhiên, nó có hạn chế là khả năng chống nhiễu thấp, khôngngăn chặn được năng lượng bức xạ từ các đường dây truyền dẫn khác
- Cáp đồng trục: Nó khắc phục được một số nhược điểm của dây trần, tuy nhiêngiá thành lại cao và yêu cầu cần phải có các kết nối đặc biệt bao gồm các kết nốihình trụ được bó chặt vào cáp đồng trục để nó có thể kết hợp được với các kết nốikhác Một hạn chế nữa đó là suy hao cao nên làm giảm công suất từ máy phát đếnanten cũng như từ anten đến máy thu Cáp đồng trục có một lớp vỏ cách điện với cácnguồn bên ngoài để tránh các bức xạ từ bản thân nó ra bên ngoài, trong khi dây trần
có cấu trúc đơn giản gồm 2 dây dẫn nằm hai bên của lớp cách điện Điều này chothấy tại sao dây trần lại không cho hiệu quả chống nhiễu tốt như cáp đồng trục.1.3.2.2 Chức năng của các đường dây truyền dẫn
Các đường dây truyền dẫn thường được dùng để truyền năng lượng từ máy phátđến anten, bộ chuyển đổi hay các loại tải khác Ví dụ như hình 1.3
Hình 1.3: Anten với trở kháng đặc tính Za kết nối với máy phát thông qua dâydẫn trở kháng Zc
Trang 15Chương 1: Tổng về quan tương thích điện từ
không bị phản xạ ngược trở lại Tuy nhiên trong thực tế, luôn luôn có một lượngnăng lượng sẽ bị phản xạ ngược trở lại Đặc trưng cho điều này, đưa ra hệ số phản xạ
1.3.2.3 Trở kháng đặc tính của đường dây truyền dẫn
Trở kháng đặc tính của đường dây truyền dẫn không đơn thuần chỉ là một điệntrở mà là một quan hệ phức tạp giữa điện kháng của các thành phần và tần số củatín hiệu RF Một thành phần khác là tốc độ truyền của tín hiệu dọc theo đường dây.Trong không khí tốc độ truyền bằng tốc độ ánh sáng trong chân không, nhưng trongđường dây thì tốc độ truyền chỉ là một phần của tốc độ ánh sáng Tốc độ truyền thôngthường (gọi là hệ số tốc độ so với tốc độ ánh sáng) khoảng 60% đến 80% Trở khángđặc tính của các đường dây thông thường cũng khoảng từ 50Ω đến 100Ω đối với cápđồng trục và khoảng 300Ω đối với loại dây trần hay dây xoắn đôi
Việc chọn loại cáp nào cũng rất quan trọng, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tốnhư hệ số suy hao, kích thước vật lý, trở kháng của mỗi loại cáp Thông thườngkhi làm việc theo chuẩn TTĐT thì trở kháng của cáp từ 50Ω đến 75Ω
1.3.3 Lớp vỏ bọc
Lớp vỏ bọc trong lĩnh vực TTĐT có hai chức năng chính:
- Giữ phát xạ ở bên trong lớp vỏ
- Giữ các nguồn năng lượng bên ngoài ở ngoài lớp vỏ
Vai trò quan trọng của lớp vỏ bọc là cách ly trường điện từ khỏi các thành phầnđang hoạt động Lớp vỏ bọc được dùng để chống lại cả điện trường lẫn từ trường.Hiệu quả của lớp vỏ bọc (SE: Shielding Effectiveness) thể hiện băng độ cách ly củatrường SE được tính bằng tỷ số giữa cường độ trường ở bên này của lớp vỏ và cường
độ trường ở bên kia lớp vỏ bọc Các loại vỏ tốt thông thường phải có SE ≥ 100dB
Để đạt được SE cao, nhất là ở tần số cao, lớp vỏ bọc phải không có bất kỳ một khuyết
Trang 16tật nào như không có lỗ trống, khe hở nào.
1.4 Kiểm tra tương thích điện từ
1.4.1 Các quy tắc về TTĐT
Các vấn đề TTĐT thông thường có thể gồm sự kết hợp giữa các quy tắc như sựkết hợp của các tần số, kích thước của các thành phần, việc lắp ráp các bộ phận lạivới nhau
TTĐT được chia thành 3 nguyên tắc dựa trên kỹ thuật kết nối:
- Đường dẫn bức xạ
- Đường dẫn thiết bị dẫn
- Sự kết hợp của 2 kỹ thuật trên
Trong mỗi kỹ thuật bức xạ hay thiết bị dẫn thì được chia thành 2 quy tắc nhỏ nữa
là sự phát xạ và sự miễn nhiễm Ta có sơ đồ sau:
Hình 1.4: Các nguyên tắc TTĐT
Như vậy hiện tượng bức xạ chia làm hai loại:
- Bức xạ phát xạ (RE): liên quan đến cơ chế sinh ra các năng lượng bức xạ điện
từ không mong muốn vào môi trường chung quanh gây ảnh hưởng đến các thiết bịđiện tử khác
- Bức xạ miễn nhiễm (RI): liên quan đến cơ chế chống lại các bức xạ điện từ từcác thiết bị khác vào các bộ phận đang hoạt động của hệ thống
Và hiện tượng dẫn cũng được chia làm hai loại:
- Dẫn phát xạ (CE): liên quan đến cơ chế các năng lượng điện từ được tạo ra
Trang 17Chương 1: Tổng về quan tương thích điện từ
từ các mạch điện tử ảnh hưởng đến các bộ phận khác trong mạch (đặc biệt là nguồncung cấp AC) thông qua các dây cáp truyền dẫn tín hiệu giữa các thiết bị
- Dẫn miễn nhiễm (CI): liên quan đến khả năng chống lại các nhiễu điện từsinh ra từ bộ nguồn AC, các mạch điện tử đến thiết bị hoạt động của hệ thống.Còn ESD bao gồm sự kết hợp giữa hiện tượng bức xạ và hiện tượng dẫn
1.4.2 Các thiết bị đo TTĐT
Đa số các tín hiệu RF được tạo ra từ các thiết bị có trở kháng nguồn khoảng 50Ω
Và hầu hết các thiết bị đo TTĐT đều có trở kháng đầu vào là 50Ω Cũng có một vàitrường hợp ngoại lệ: các máy đo điện áp và máy hiển thị dạng sóng có thể có trởkháng cao hơn các thiết bị kiểm tra thường có trở kháng bằng 50Ω là do có sự phốihợp trở kháng của phần lớn các cáp đồng trục được sử dụng hầu hết trong các phòngthí nghiệm Với trường hợp phức tạp có thể sử dụng trở kháng cao hơn 50Ω Việc đo
sẽ phụ thuộc vào tần số, dựa trên việc phối hợp không đối xứng của cáp, nguồn vàtrở kháng tải
1.4.3 Bộ khuếch đại công suất
Bộ khuếch đại công suất là một trong những thành phần quan trọng của hệ thốngkiểm tra sự miễn nhiễm RF Bộ khuếch đại này được dùng trong kiểm tra bức xạ sửdụng anten hay các tế bào TEM và kiểm tra dây dẫn sử dụng máy dò phun dòng điệnhoặc các mạng nhân tạo Yêu cầu về khuếch đại công suất phụ thuộc vào:
- Độ lợi anten và khoảng cách kiểm tra dự định trong phòng kiểm tra
- Đối với việc kiểm tra dây dẫn, sử dụng các hệ số của các bộ chuyển đổi khác.1.4.4 Thiết bị kiểm tra và thiết bị giám sát
Thiết bị kiểm tra được thiết kế cơ bản để định lượng các hệ thống anten và cónhững đặc điểm sau:
- Máy phát tín hiệu RF phải ở dải tần từ LF đến VHF và cả UHF
- Bộ đếm tần số
- Máy đo điện cảm
Trang 18- Máy đo điện dung.
EUT giám sát có thể là loại số, tương tự hoặc giám sát bus thông tin, chẳng hạnnhư các đường link audio hoặc video Chúng thường được kết nối đến cổng điềukhiển hoạt động thông qua cáp sợi quang mà không làm ảnh hưởng đến trường gầnEUT Cáp sợi quang có thể xuyên qua hàng rào bảo vệ thông qua các ống dẫn cóđường kính được xác định bởi tần số cao nhất được sử dụng trong các hốc kiểm tra
và có chiều dài được lựa chọn để cung cấp mức suy hao tối thiểu có thể
1.4.5 Quy trình kiểm tra
Các bước chính trong quá trình kiểm tra như sau:
- Mô tả kỹ lưỡng các hoạt động của EUT với sơ đồ, biểu đồ và sơ đồ bố trí
- EUT, dụng cụ dây dẫn với các kết nối và mô phỏng nếu cần thiết
- Thiết bị giám sát, cáp sợi quang , chúng phải không ảnh hưởng đến sự miễnnhiễm của EUT khi thêm vào
- Kiểm tra các tần số (các mức miễn nhiễm) dựa trên các nguyên nhân làm choEUT sai số từ các thiết bị gây nhiễu hoặc các dịch vụ vô tuyến
- Các chế độ hoạt động trong phòng kiểm tra EUT dựa trên việc phân tích cácchế độ
- Phần mềm kiểm tra sản phẩm, chế độ hoạt động
Trang 19Chương 2
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ANTEN
2.1 Giới thiệu chương
Nội dung chương:
- Giới thiệu về anten
- Tìm hiểu một số thông số cơ bản của anten
2.2 Giới thiệu về anten
Anten là thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ (anten phát) hoặc thu nhận sóngđiện từ (anten thu) từ không gian bên ngoài Nói cách khác, anten là cấu trúc chuyểntiếp giữa không gian tự do và thiết bị dẫn sóng Một điều quan trọng về anten làchúng bức xạ từ các dòng (currents) Việc thiết kế anten bao gồm việc điều khiểncác dòng để tạo ra sự phân bố bức xạ mong muốn Một anten sẽ chuyển đổi cáctrường giới hạn trong mạch thành sóng điện từ hay nó nhận sóng điện từ môi trườngxung quanh Các phương trình Maxwell chỉ ra rằng bất cứ sự thay đổi điện trường(từ trường) theo thời gian sẽ tạo ra từ trường (điện trường), tạo nên sóng điện từ.Sóng điện từ có hai thành phần trường với hướng trực giao nhau và nó truyền đi theohướng pháp tuyến với mặt phẳng chứa vector điện trường và từ trường Cường độtrường của sóng sẽ giảm khi đi xa khỏi nguồn Chúng ta sẽ chỉ xét với các trườngđiều hòa theo thời gian (ejωt) Một sóng truyền đi được cho bởi công thức e−j(kR−ωt),với k là hằng số sóng (2π/λ), λ là bước sóng (λ = v0/f , với v0 = 3 × 108m/s làvận tốc ánh sáng trong không gian tự do, f là tần số) Pha của sóng sẽ giảm khi sóngtruyền đi ra xa khỏi nguồn
Tùy từng mục đích khác nhau mỗi anten có đặc tính bức xạ khác nhau, như trongcác hệ thống mạng không dây wireless, phát thanh truyền hình vô tuyến thì bức xạcủa anten phải đồng đều trong mặt phẳng ngang để cho các máy thu đặt theo hướng
Trang 20bất kì đều có thể thu được tính hiệu phát.
2.3 Một số thông số cơ bản của anten
2.3.1 Độ lợi (Gain)
Độ lợi là một thông số đo khả năng bức xạ của anten với công suất đầu vào chotrước theo một hướng cụ thể và được đo tại cường độ bức xạ cực đại Xét mật độcông suất bức xạ bởi một anten đẳng hướng với công suất vào là Pin tại một khoảngcách R: S = Pin/4πR2[4] Một anten đẳng hướng bức xạ như nhau theo tất cả cáchướng và mật độ công suất bức xạ của nó được tính bằng công suất bức xạ chia chodiện tích mặt cầu 4πR2 Bức xạ đẳng hướng ở đây được xét với hiệu suất 100% Độlợi của một anten thực tế tỉ lệ thuận với mật độ công suất theo hướng bức xạ cực đại:
S = PinG4πR2 = |E|2
Z 2π 0
Z π 0
Độ định hướng là một thông số đo sự tập trung bức xạ theo hướng cực đại:
độ định hướng = cường độ bức xạ cực đại
cường độ bức xạ trung bình =
Umax
Trang 21Chương 2: Lý thuyết cơ bản về anten
với cường độ bức xạ trung bình được tính bằng tích phân mặt của cường độ bức xạchia cho 4π [4]:
cường độ bức xạ trung bình = 1
4π
Z 2π 0
Z π 0
U (θ, φ)sinθdθdφ = U0 = Prad
4π (2.5)Vậy độ định hướng được tính:
D = Umax
U0 =
4πUmax
2.3.3 Suy hao phản hồi (Return loss)
Khi sự phối hợp trở kháng của một anten với đường truyền dẫn nối với máy pháthoặc máy thu không tốt thì công suất truyền sẽ bị phản xạ Hệ số phản xạ được chobới:
Trang 222.3.4 Giản đồ bức xạ
Giản đồ bức xạ của một anten là một biểu đồ của các đặc tính bức xạ trường xacủa một anten như là một hàm trong hệ trục tọa độ cầu không gian Nó có thể là biểu
đồ của cường độ bức xạ, cường độ trường, độ định hướng Nó có thể được vẽ trong
đồ thị 3-D hoặc 2-D hình 2.1 biểu diễn một giãn đồ bức xạ 3-D (h2.1a) và trải ratrong 2-D (h2.1b) Nhìn đồ thị ta thấy, giãn đồ bức xạ bao gồm các búp (lobes) và
Hình 2.1: Giản đồ bức xạ
được phân loại thành: búp chính (main lobe) là búp chứa hướng bức xạ cực đại; búpphụ (mirror lobe) là các búp bất ký ngoài buos chính; búp cạnh (side lobe) là búpbức xạ theo các hướng khác liền kề bên búp chính và thường chiếm trong nửa báncầu theo hướng của búp chính; búp sau (back lobe) là búp chứa các hướng nằm ởnửa bán cầu theo hướng ngược lại với búp chính
Trang 23Chương 2: Lý thuyết cơ bản về anten
2.3.5 Góc mở (Beamwidth)
Góc mở được định nghĩa là góc giữa hai tia đối xứng về hai phía của búp cựcđại Một số góc mở thường dùng là góc nửa công suất (HPBW), nó được định nghĩa:
"trong mặt phẳng chứa hướng của tia cực đại, góc giữa hai tia mà cường độ bức
xạ của nó bằng một nửa cường độ bức xạ của tia cực đại" Một góc mở quan trọngkhác đó là góc giữa hai tia NULL đầu tiên của giãn đồ và nó được gọi là FNBW CảHPBW và FNBW được biểu diễn trong hình 2.1 Trong thực tế, khi đề cập đến góc
mở thông thường là HPBW
Góc mở của một anten là thông số rất quan trọng Nếu góc mở tăng thì các búpcạnh sẽ giảm và ngược lại
2.3.6 Băng thông (Bandwidth)
Băng thông là dãy tần số mà trong đó hiệu năng của anten thỏa mãn một tiêuchuẩn rõ ràng nhất định Băng thông có thể được xét là dãy tần số, về cả hai phía củatần số trung tâm, ở đó các đặc tính của anten như trở kháng vào, giản đồ, độ rộngchùm tia, phân cực, mức búp bên, độ lợi, hiệu suất bức xạ là đạt giá trị chấp nhânđược Vì các đặc tính của anten không thay đổi giống nhau theo tần số nên có nhiềuđịnh nghĩa băng thông khác nhau Tùy ứng dụng cụ thể mà yêu cầu về các đặc tínhcủa anten được chon sao cho phù hợp
2.3.7 Phân cực (Polarization)
Theo quy ước, sự phân cực của sóng được đánh giá và xem xét theo sự biển đổicủa vector điện trường Cụ thể là hình chiếu của điểm đầu mút (điểm cực đại) củavector điện trường trong một chu kỳ lên mặt phẳng vuông góc với phương truyền lancủa sóng sẽ xác định dạng phân cực của sóng Một ví dụ như biểu diễn trong hình2.2
Phân cực có thể được chia làm các loại tuyến tính, tròn hoặc elip Nếu đầu mútvector điện trường ở một điểm trong không gian luôn hướng theo một đường thẳng,trường này được gọi là phân cực tuyến tính Tổng quát, đầu mút của vector điệntrường vạch ra một elip, trường này được gọi là phân cực elip Phân cực tròn và
Trang 24Hình 2.2: Sự quay của một mặt phẳng sóng điện từ và phân cực elip của nó tại
z = 0 như một hàm theo thời gian
tuyến tính là các trường hợp đặc biệt của phân cực elip Đầu mút vector điện trườngquay theo chiều kim đồng hồ (CW) gọi là phân cực phải, ngược chiều kim đồng hồ(CCW) gọi là phân cực trái
Điện trường tức thời của một mặt phẳng sóng truyền đi theo hướng âm trục z cóthể được biểu diễn:
E(z; t) = ˆaxEx(z; t) + ˆayEy(z; t) [3] (2.11)
Ex(z; t) = Re[E−xej(ωt+kz)] = Re[Exoej(ωt+kz+φx )
Trang 25Chương 2: Lý thuyết cơ bản về anten
2.3.7.1 Phân cưc tuyến tính
Với các sóng phân cực tuyến tính, sự sai pha theo thời gian giữa hai thành phầnphải là:
∆φ = φy − φx = nπ, n = 0, 1, 2, 3, (2.14)2.3.7.2 Phân cực tròn
Phân cực tròn chỉ khi cường độ của hai thành phần là bằng nhau và sự sai phatheo thời gian giữa chúng là một số lẻ π/2
|Ex| 6= |Ey| → Exo 6= Eyo
Trang 26được gọi là tỉ số trục (AR)
trong đó
ZA = trở kháng anten (ohms)
RA = điện trở anten (ohms)
XA = điện kháng anten (ohms)
Phần ảo XA biểu diễn công suất được lưu trữ trong vùng trường gần của anten.Phần thực RA gồm 2 phần điện trở bức xạ Rr và điện trở suy hao RL Công suất tínhtheo điện trở bức xạ là công suất bức xạ thực của anten trong khi công suất tiêu tánđược tính theo điện trở suy hao nơi suy hao có thể là do điện môi hoặc dẫn
Trang 27Chương 2: Lý thuyết cơ bản về anten
2.4 Kết luận chương
Trong chương này, ta giới thiệu qua anten hiểu rõ hơn về sự bức xạ của anten.Chương này cũng trình bày một số thông số cơ bản của anten giúp ích cho việc tínhtoán thiết kế phân tích anten sau này Trong chương sau ta sẽ đi sâu hơn về một loạianten cụ thể là anten vi dải
Trang 28ANTEN VI DẢI
3.1 Giới thiệu chương
Nội dung chương:
- Giới thiệu chung về anten vi dải
- Phân tích anten patch chữ nhật với các phương pháp mô hình đường truyền dẫn
và hốc cộng hưởng
- Tìm hiểu một số thông số kĩ thuật của anten vi dải
- Các phương pháp cải thiện thông số anten vi dải
3.2 Giới thiệu chung về anten vi dải
Hình 3.1 biểu diễn một anten vi dải với hình dạng đơn giản nhất bao gồm mộttấm patch bức xạ ở mặt trên chất nền điện môi và một mặt phẳng đất nằm ở mặtdưới
Hình 3.1: Hình dạng của anten vi dảiTấm patch dẫn điện, thông thường là bằng đồng hoặc vàng hầu như với bất kìhình dạng nào, chúng thường được dùng kĩ thuật in lên bề mặt chất nền Để cho
Trang 29Chương 3: Anten vi dải
vuông, chữ nhật, tròn, tam giác, elip, dipole, hay một số hình dạng khác như tronghình 3.2
Hình 3.2: Các patch hình khối thông dụng
Tấm patch được lựa chọn có bề dày rất mỏng (t λ0 với λ0 là bước sóng trongkhông gian tự do) Bề dày chất nền điện môi thông thường 0.003λ0 ≤ h ≤ 0.05λ0.Hằng số điện môi r của chất nền thường nằm trong khoảng 2.2 ≤ r ≤ 12 Để cómột anten hiệu năng tốt, cần một chất nền điện môi dày và hằng số điện môi cao bởi
vì chúng cho hiệu suất tốt hơn, băng thông lớn hơn và bức xạ tốt hơn Tuy nhiên kíchthước lại lớn Do đó, tùy từng trường hợp yêu cầu cụ thể mà ta cần có sự lựa chọnhợp lí giữa hiệu suất và kích thước của chúng
3.2.1 Các ưu và nhược điểm của các anten vi dải
Một số ưu điểm chính của anten vi dải so với các anten cao tần thông thường là:
- Thể tích nhỏ, mỏng, gọn nhẹ dễ làm
- Giá thành thi công thấp
- Có thể phân cực tuyến tính hoặc tròn nhở kĩ thuật feed đơn giản
- Có thể dễ dàng làm anten dual-frequency và dual-polarization
Trang 30- Băng hẹp.
- Độ lợi thấp
- Hầu hêt các anten vi dải bức xạ vào một nửa không gian
- Yêu cầu cấu trúc feed phức tạp với các mảng hiệu năng cao
- Phân cực thuần rất khó để đạt được
- Các bức xạ không mong muốn từ các đường feed và tiếp giáp
- Khả năng xử lý công suất thấp
bị tán xạ tại các chổ cong điện môi và làm giảm các đặc tính của anten
3.2.2 Các ứng dụng của anten vi dải
Anten vi dải là rất phổ biến hiện nay Trong nhiều thiết kế cụ thể, các ưu điểmcủa anten vi dải là nổi trội hơn so với nhược điểm của nó Một số ứng dụng hệ thốngđáng chú ý sử dụng anten vi dải như:
- Truyền thông vệ tinh
- Hệ thống radar
- Dụng cụ đo sóng Radio
- Điều khiển tên lửa từ xa
- Cảm biến từ xa và các thiết bị đo đạc môi trường
- Các bộ thu tính hiệu dẫn đường vệ tinh
-
3.2.3 Các kỹ thuật tiếp điện (Feed techniques)
Có nhiều kiểu được sử dụng để tiếp điện cho anten vi dải 4 kiểu phổ biến nhất(được biểu diễn hình 3.3 và mạch tương đương của chúng hình 3.4) là:
Trang 31Chương 3: Anten vi dải
- Đường truyền vi dải (Microstrip line feed)
- Cáp đồng trục (Probe feed)
- Ghép khe (Aperture-coupled feed)
- Ghép gần (Proximity-coupled feed)
Hình 3.3: Các kiểu tiếp điện thông thường cho anten vi dải
Đường tiếp điện vi dải là lớp dẫn điện mỏng và thường có độ rộng nhỏ hơn tấmpatch Đường feed vi dải dễ dàng để thi công, đơn giản để phối hợp bằng cách điềukhiển vị trí điểm feed Tuy nhiên khi độ dày chất nền tăng thì các sóng bề mặt và
cá bức xạ không mong muốn tăng, điều này làm cho các thiết kế thực tế bị giới hạnbăng thông
Tiếp điện bằng cáp đồng trục, lõi dẫn bên trong của cáp đồng trục được gắn trựctiếp với tấm patch trong khi vỏ được gắn với mặt phẳng đất Tiếp điện bằng cáp đồng
Trang 32Hình 3.4: Mạch tương đương của các kiểu feed
trục cũng dễ dàng thi công và phối hợp trở kháng, và nó bức xạ ko mong muốn thấphơn Tuy nhiên nó cũng có băng thông hẹp và nó khó thực hiện hơn đặc biệt là khichất nền dày (h > 0.02λ0)
Cả hai phương pháp tiếp điện bằng đường vi dải và cáp đồng trục vốn xử lý khôngđối xứng tạo ra các mode bậc cao dẫn đến bức xạ phân cực chéo Để khắc phục vấn
đề này, ta sử dụng phương pháp ghép khe không tiếp xúc như hình 3.3c,d Ghép khenhư hình 3.3c là khó thi công nhất và nó cũng có băng thông hẹp Tuy nhiên, nó dễ
mô hình phân tích hơn và ít bức xạ không muốn hơn Ghép khe gồm hai lớp nềnphân cách nhau bởi mặt phẳng đất Ở mặt dưới của lớp nền phía dưới có đường tiếpđiện vi dải, năng lượng được kết nối tới tấm patch thông qua một l khe hở nhỏ (slot)trên mặt phẳng đất Sự sắp xếp này cho phép độc lập giữa đường feed và phần tử bức
xạ Thông thường thì vật liệu được sử dụng cho lớp nền bên dưới có hằng số điệnmôi thấp hơn Lớp đất ở giữa cách li đường feed với phần tử bức xạ và giảm thiểunhiễu của những bức xạ ko mong muốn Với thiết kế này, thông số điện chất nền,
độ rộng đường feed và kích thước khe hở và vị trí dùng để tối ưu cho việc thiết kế.Thông thường việc phối hợp trở kháng thường được thực hiện bởi điều khiển độ rộngcủa đường feed và dộ dài của khe hở Phương pháp thư 4 là phương pháp ghép gần,
nó cũng được gọi là ghép điện từ Như hình 3.3d, đường feed nằm giữa hai lớp điệnmôi và tấm bức xạ nằm ở mặt trên cùng Ưu điểm chính của phương pháp này là tối
ưu được các bức xạ đường không mong muốn và cho băng thông lớn hơn Mô hình
Trang 33Chương 3: Anten vi dải
nó Việc phối hợp trở kháng có thể được điều khiển độ dài của đường feed và tỉ số
độ rộng đường so với tấm patch Nhược điểm chính của phương pháp này là khá khókhăn để thi công bởi hai lớp điện môi cần liên kết thích hợp và do dùng hai lớp điệnmôi nên làm tăng kích thước anten
3.2.4 Các phương pháp phân tích
Ba mô hình phổ biến nhất cho việc phân tích anten vi dải là:
- Đường truyền dẫn (transmission-line)
- Hốc cộng hưởng (cavity)
- Full-wave (còn được gọi là phương pháp Moment)
Tín phức tạp của các mô hình tăng theo thứ tự Mô hình full-wave rất chính xác,linh hoạt, và có thể xử lí từng phần tử đơn, mảng hữu hạn hay vô hạn, các phần tửxếp chồng, các phần tử hình khối bất kì và các kiêu kết nối tuy nhiên nó là vô cùngphức tạp Cho nên ở đồ án này ta chỉ tìm hiểu về hai mô hình đường truyền dẫn vàhốc cộng hưởng Hai mô hình này đều phân tích dựa trên quan sát suy luận vật lý,trong đó mô hình hốc cộng hưởng mang tính chính xác hơn và cũng phức tạp hơn
Ta sẽ xét rõ ràng về hai mô hình này trong dạng anten patch chữ nhật sau
3.3 Patch chữ nhật
3.3.1 Mô hình đường truyền dẫn
Mô hình này biểu diễn anten vi dải patch chữ nhật thành hai khe (slot) có chiềurộng W và chiều cao h cách nhau bởi một đường truyền dẫn độ dài L Như ở hình3.5 sóng truyền dọc theo chiều dài L của đường truyền dẫn
Hình 3.5: Transmission line
Trang 34Các đường sức điện trường của đường truyền dẫn được biểu diễn như hình 3.6.
Hình 3.6: Các đường sức điện trường
Có thể thấy hầu hết các đường sức điện trường tập trung vào bên trong chất nền vàmột phần nhỏ các đường sức ở gần các cạnh nằm trong không khí (rò - fringing)
Số đường sức điện trường tập trung vào bên trong chất nền sẽ càng lớn khi tỉ sốW/h 1 và r 1 Vì các đường sức điện trường nằm ở cả trong hai môi trường
điện môi và không khí cho nên ta dùng một thông số là hằng số điện môi hiệu dụng
ref f để đặc trưng cho một môi trường đồng nhất giữa chất nền và không khí Do đó,hằng số điện môi hiệu dụng thường nằm trong khoảng 1 < ref f < r và được xácđịnh [3][5]:
về mỗi phía một khoảng ∆L
Hình 3.7: Chiều dài tấm patch được mở rộng về hai phía
và được tính bởi công thức [3][5]:
∆L
h = 0.412
(ref f + 0.3)
W
h + 0.264
(ref f − 0.258)
W
h + 0.8
Trang 35Chương 3: Anten vi dải
Chiều dài hiệu dụng được tính:
2frõ00
r2
r+ 1 =
v02fr
r2
Trang 36điện dẫn G (conductance) và điên nạp (susceptance) B của mỗi khe được tính [3]:
1
giới hạn h/λ0 < 0.1 để giả thiết sự phân bố trường dọc theo trục x là không đổi.Tấm patch có hai khe như hình 3.8 với mạch tương đương của mỗi khe như hình 3.9
Hình 3.9: Mạch tương đương của mỗi khe
với G = 1/R biểu diễn suy hao bức xạ, B = jωC biểu diễn điện dung của khe.Điện dẫn G còn có thể được tính:
"
sin k0 W
2 cosθcosθ
#2sin3θdθ [3] (3.10)
Do đó, điện dẫn G có thể được biểu diễn lại:
120π2
Z π 0
"
sin k0 W
2 cosθcosθ
#2
Mạch tương đương mô hình đường truyền dẫn được biểu diễn như hình 3.10
Hình 3.10: Mạch tương đương mô hình đường truyền dẫn
Trang 37Chương 3: Anten vi dải
số pha βg
Sự thay đổi điện trở cộng hưởng ngõ vào theo vị trí chèn
Khi tấm patch cộng hưởng, điện nạp của hai khe sẽ loại trừ nhau tại vị trí chènbất kể điểm chèn nằm vị trí nào dọc theo tấm patch Do đó, dẫn nạp vào là một sốthực, tuy nhiên giá trị này lại phụ thuộc nhiều theo vị trí chèn
Hình 3.11: Dẫn nạp vào với vị trí điểm feed
"
sin k0 W
2 cosθcosθ
#2J0(k0Lsinθ)sin3θdθ [3] (3.15)
với J0là hàm Bessel loại 1 bậc không
Hình 3.12 biểu diễn trở kháng chuẩn hóa ngõ vào khi điểm feed dịch chuyển theotrục y dọc theo đường truyền dẫn
Trang 38Hình 3.12: Điện trở chuẩn hóa ngõ vàoVới đường feed vi dải có trở kháng đặc tính Zc [3]
h ≤ 1120π
3.3.2.1 Cơ sở và các trường bên trong hốc cộng hưởng
Để hiểu rõ về mô hình hốc cộng hưởng, chúng ta sẽ đưa ra một số giải thích vật
lý về sự hình thành của các trường bên trong hốc và bức xạ qua các tường bên của
Trang 39Chương 3: Anten vi dải
nó Khi tấm patch vi dải được tiếp điện, điện tích phân bố được thiết lập ở mặt trên
và mặt dưới của tấm patch cũng như trên bề mặt của mặt phẳng đất như hình 3.13
Hình 3.13: Phân bố điện tích và mật độ dòng tạo ra trên tấm patch vi dải
Điện tích phân bố được điều khiển bởi hai cơ chế hút và đẩy Cơ chế hút là giữacác điện tích đối diện trên mặt dưới tấm patch và trên mặt phẳng đất Cơ chế đẩy làgiữa các điện tích trên mặt dưới tấm patch, chúng đẩy một số điện tích ở mặt dướitấm patch ở các cạnh lên mặt trên của tấm patch Sự dịch chuyển của các điện tíchnày tạo ra các mật độ dòng tương ứng là Jb và Jt tại mặt dưới và mặt trên của tấmpatch Vì các anten vi dải thực tế có tỉ số h/W rất nhỏ nên cơ chế hút trội hơn vàhầu hết các điện tích tập trung ở bề mặt dưới tấm patch Một dòng nhỏ chảy quanhcác cạnh của tấm patch đến bề mặt trên Tuy nhiên, dòng này sẽ giảm khi tỉ số h/Wgiảm, lý tưởng dòng này sẽ bằng không nên sẽ không tạo ra từ trường tiếp tuyến vớicạnh của tấm patch Điều này cho phép 4 tường cạnh được mô hình hóa như là các
bề mặt dẫn từ hoàn hảo, không ảnh hưởng đến từ trường và điện trường phân bổ bêndưới tấm patch Vì trong thực tế, tỉ số h/W mặc dù nhỏ, từ trường tiếp tuyến tại cạnh
ko thực sự bằng 0 Tuy nhiên, vì chúng rất nhỏ nên có thể bỏ qua
Vì bề dày vi dải rất mỏng, các sóng được tạo ra bên trong của lớp nền điện môi sẽ
bị phản xạ mạnh khi đi đến cạnh của tấm patch Do đó chỉ có một số ít năng lượngtới được bức xạ Các trường bên dưới tấm patch có dạng sóng đứng và có thể đượcbiểu diễn như hàm cosin Vì chiều cao của lớp nền rất nhỏ (h λ với λ là bướcsóng trong điện môi), có thể xem trường dọc theo chiều cao là không đổi và cáctrường rò dọc theo các cạnh của tấm patch cũng rất nhỏ, do đó điện trường E là gầnnhư vuông góc với bề mặt tấm patch Do đó, chỉ có trường T Mx(Từ ngang) sẽ đượcxét bên trong hốc Trong khi mặt trên và đáy là dẫn điện hoàn hảo thì 4 tường xungquanh sẽ được xem như các tường dẫn từ hoàn hảo như hình 3.14
