GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TIN KHÔNG DÂY THẾ HỆ THỨ 5
Nhu cầu cho sự ra đời mạng thông tin thế hệ thứ 5
Ngày nay, sự phát triển của khoa học và công nghệ đã làm gia tăng nhu cầu của người dùng, đặc biệt là về tốc độ và dung lượng đường truyền Điều này là cần thiết để đáp ứng lưu lượng truyền ngày càng tăng do số lượng thiết bị đầu cuối như điện thoại thông minh ngày càng nhiều Công nghệ không ngừng phát triển với các thiết bị nhỏ gọn và dễ sử dụng, cung cấp các công nghệ tiên tiến như video 4K và 8K Những cải tiến này không chỉ phục vụ cho giải trí mà còn có ứng dụng trong các lĩnh vực như y tế, giáo dục và an ninh.
Theo dự đoán của các chuyên gia, dung lượng truyền dẫn không dây sẽ tăng gấp 1000 lần và dịch vụ sẽ đa dạng hơn so với năm 2010 Điều này sẽ thúc đẩy việc triển khai nhiều liên kết truyền thông không dây, kết nối hơn 7 nghìn tỷ thiết bị phục vụ cho hơn 7 tỷ người.
Hệ thống 5G có khả năng đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau, nhưng không phải tất cả đều có thể được thỏa mãn đồng thời Mỗi ứng dụng hoặc khu vực sẽ có những yêu cầu cụ thể riêng, chẳng hạn như ứng dụng livestream video độ phân giải cao cần độ trễ thấp hơn so với yêu cầu của ô tô tự lái Một số yêu cầu quan trọng bao gồm tốc độ dữ liệu, độ trễ, chi phí, loại và số lượng thiết bị.
Tốc độ dữ liệu là yếu tố quan trọng nhất của hệ thống 5G, thu hút sự quan tâm lớn từ người dùng Tổng lưu lượng mà nhà mạng cung cấp, được đo bằng bit/s trên một đơn vị diện tích, sẽ có xu hướng tăng lên, phản ánh sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ 5G.
Việc chuyển từ 4G lên 5G mang lại tốc độ cao hơn, tuy nhiên, các con số thường mang tính chất quảng cáo hơn là thực tế cho kỹ sư Độ trễ của 4G hiện khoảng 15 mili giây, đủ cho nhiều ứng dụng hiện tại, nhưng với các trải nghiệm nâng cao như thực tế ảo, 5G với độ trễ chỉ 1 mili giây sẽ mang lại hiệu suất tốt hơn.
Khi chuyển từ 4G sang 5G, chi phí là một yếu tố quan trọng cần xem xét Nếu đạt được hiệu quả tối ưu, chi phí và năng lượng tiêu thụ sẽ giảm, hoặc ít nhất không tăng trên mỗi kết nối Với tốc độ dữ liệu tăng khoảng 100 lần trên mỗi kết nối, giá thành trên mỗi bit cũng cần giảm tương ứng khoảng 100 lần.
5G cũng cần phải có khả năng hỗ trợ nhiều thiết bị hơn cũng như các loại thiết bị đa dạng hơn
5G được thiết kế để kết nối tất cả các thiết bị trên trái đất, tạo ra sự liên kết thông suốt giữa con người và mọi vật thông qua bất kỳ dịch vụ hay mạng nào Khái niệm IoT (Internet of Things) đang ngày càng trở nên phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển 5G, cùng với các công nghệ kết nối không dây Gigabit và internet xúc giác Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của IoT là khả năng mở rộng với hơn 100.000 kết nối điểm-điểm, đồng thời đảm bảo chi phí thấp và tuổi thọ dài cho các thiết bị.
Trong tương lai, các ứng dụng mới hứa hẹn sẽ đáp ứng nhu cầu phát triển của con người, đặc biệt là trong việc sử dụng thiết bị điều khiển từ xa và hệ thống bảo mật cho ngôi nhà thông minh Sự bùng nổ của các thiết bị mang theo bên người, như cảm biến tích hợp trong giày dép, sẽ hỗ trợ theo dõi sức khỏe và nâng cao chất lượng cuộc sống.
Các thành phần công nghệ tiềm năng
Mạng lưới truyền thông hiện đại nhằm đáp ứng khả năng truy cập thông tin mọi lúc, mọi nơi, với hai công nghệ chính là quang học và không dây Công nghệ quang học cung cấp độ ổn định cao và băng thông lớn nhưng thiếu tính linh hoạt, trong khi công nghệ không dây nổi bật với sự tiện lợi và khả năng phủ sóng rộng nhưng bị ảnh hưởng bởi yếu tố bên ngoài và hạn chế băng thông Để phát triển mạng băng thông rộng trong tương lai, cần kết hợp cả hai công nghệ và cải thiện tốc độ dữ liệu thông qua tái sử dụng tần số, tăng băng thông bằng sóng mm và áp dụng kỹ thuật MIMO Mật độ mạng ngày càng tăng với việc triển khai các ô nhỏ như picocell và femtocell, giúp nâng cao dung lượng mạng Để đáp ứng yêu cầu băng thông, cần áp dụng các phương pháp mới như sóng mang lọc theo dãy (FBMC) và ghép kênh phân chia theo tần số tổng quát (GFDM) Tần số sóng mm có thể cải thiện dung lượng và giảm độ trễ cho các kênh vô tuyến di động, đồng thời hỗ trợ kỹ thuật massive MIMO Tính linh hoạt và khả năng mở rộng là yêu cầu cơ bản cho mạng di động, nhằm thích ứng với nhu cầu dịch vụ cá nhân Nhiều nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng công nghệ đám mây sẽ là yếu tố thúc đẩy chính cho mạng 5G, giúp vận hành mạng truy cập vô tuyến (RAN) hiệu quả hơn.
Hình 1.2 Một số công nghệ tiềm năng cho 5G
Trạm gốc
Trạm gốc trong viễn thông là bộ thu phát cố định, có khả năng nhận và truyền tín hiệu vô tuyến, đồng thời hoạt động như điểm chuyển tiếp cho nhiều thiết bị truyền thông không dây Nó đóng vai trò trung gian trong việc lưu chuyển thông tin giữa các thiết bị, với một hoặc nhiều ăng ten sử dụng tần số vô tuyến để truyền và nhận tín hiệu RF Trong mạng điện thoại di động, các trạm gốc được gọi là tháp di động, kết nối điện thoại di động với mạng chuyển mạch có dây, internet hoặc các điện thoại khác trong khu vực bao phủ Số lượng và quy mô trạm gốc được xác định dựa trên khu vực cần phủ sóng và lượng khách hàng Công nghệ 5G-NR sử dụng tín hiệu băng tần dưới 6GHz, yêu cầu xây dựng các trạm gốc riêng biệt để đảm bảo hiệu suất.
Với sự gia tăng nhanh chóng về số lượng thiết bị và nhu cầu sử dụng dữ liệu, áp lực lên các tháp di động hiện có ngày càng lớn Trong mạng WiFi, các thiết bị khách kết nối với một trạm gốc gọi là điểm truy cập không dây, từ đó điểm truy cập này sẽ truyền tải tín hiệu WiFi qua mạng có dây.
Trong hệ thống vệ tinh, trạm gốc đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối vệ tinh với mặt đất Cần lưu ý rằng các trạm gốc thường cố định, trong khi vệ tinh di chuyển, cho phép một vệ tinh có thể kết nối với nhiều trạm gốc khác nhau trong quá trình di chuyển của nó.
Trạm gốc đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các chức năng khác nhau cho từng lĩnh vực, với nhiều hệ thống tiêu dùng sử dụng chúng cho các nhiệm vụ cụ thể Chẳng hạn, trong các hệ thống thực tế ảo, một hoặc nhiều trạm gốc được sử dụng để cung cấp dữ liệu không dây và xác định vị trí cố định, giúp thiết bị VR tính toán vị trí tương đối trong không gian 3D Việc này có thể được thực hiện thông qua tín hiệu tần số vô tuyến hoặc hồng ngoại.
Phổ tần
Việc triển khai băng tần mới với khoảng phổ rộng liền kề là yếu tố quyết định cho sự thành công của 5G trong cả lĩnh vực không dây và cố định Khả năng tiếp cận nhiều loại tài nguyên phổ tần chính là động lực chính cho sự phát triển dịch vụ truy cập băng rộng, IoT và cố định không dây Tuy nhiên, các yếu tố hạn chế trong việc mở rộng dịch vụ sang các thị trường công nghiệp mới cần được xem xét, vì các dải phổ tần 5G khác nhau mang lại những đặc tính về vùng phủ sóng và dung lượng khác nhau Để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng, từ công cộng đến doanh nghiệp, cần có một loạt các dải phổ tần từ thấp đến cao Việc truy cập vào nhiều dải phổ giúp đáp ứng nhu cầu phủ sóng từ ngoài trời đến trong nhà, đồng thời phải tuân thủ quy định toàn cầu về sử dụng tài nguyên hiệu quả Các băng tần dưới 6 GHz cung cấp vùng phủ sóng rộng và tốc độ dữ liệu cao, rất quan trọng cho kết nối các thiết bị IoT và các ứng dụng quan trọng Các tần số chính cho 5G trong giai đoạn đầu bao gồm 3,5 GHz, 4,5 GHz và sóng milimet từ 24-28 GHz, 39 GHz với công nghệ TDD, nhằm tận dụng các vị trí trạm gốc hiện có để đơn giản hóa việc triển khai 5G.
Phổ băng tần thấp, như tần số 700 MHz ở Châu Âu và 600 MHz ở Hoa Kỳ, tối ưu hóa khả năng phủ sóng và tốc độ dữ liệu cho 5G Sự kết hợp các dải phổ dưới 1 GHz đến sóng milimet mang lại hiệu suất tối ưu về vùng phủ, dung lượng và tốc độ 5G cũng có thể triển khai trên phổ chia sẻ như 3,5 GHz ở Hoa Kỳ và phổ không được cấp phép như 5 GHz, mở ra cơ hội cho doanh nghiệp mà không cần giấy phép tần số Việc nâng cấp 4G lên 4.9 GHz tạo ra lộ trình thuận lợi để chuyển sang 5G.
Hình 1.3 Phân chia các loại phổ tần theo từng khu vực
Hệ thống 5G được thiết kế với mục tiêu cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều so với 4G, đồng thời đảm bảo phạm vi địa lý cho tốc độ này Để đạt được điều này, cần có dải tần rộng hơn so với các giải tần hiện có cho hệ thống di động quốc tế (IMT) theo quy định của tổ chức viễn thông quốc tế (ITU) Việc chỉ tối ưu hóa tài nguyên phổ tần hiện tại là không đủ để đáp ứng nhu cầu dữ liệu di động đang gia tăng nhanh chóng Các băng tần hiện tại cho IMT đang bị phân mảnh, gây ra khó khăn trong chuyển vùng và tăng độ phức tạp của thiết bị Mặc dù công nghệ tổng hợp băng tần đã được nghiên cứu, nhưng vẫn còn hạn chế trong việc đáp ứng nhu cầu băng thông rộng cho các hệ thống tương lai Các tần số dưới 6 GHz hiện đang được sử dụng cho nhiều dịch vụ như truyền thông cố định và phát thanh truyền hình, dẫn đến tình trạng đông đúc và khan hiếm Để giải quyết vấn đề này, các cơ quan quản lý đã đề xuất giải pháp truy cập phổ cơ hội (OSA), cùng với các nghiên cứu về kỹ thuật khám phá cơ hội phổ trong các băng tần TV, di động và radar.
Hình 1.4 Các kỹ thuật truy nhập cho từng băng tần
Các kỹ thuật truy cập phổ đối với từng băng tần dịch vụ là khác nhau, như được chỉ ra trong Hình 1.4 Mỗi băng tần yêu cầu một tập hợp kỹ thuật truy cập riêng biệt Cụ thể, băng tần của TV thích hợp với kỹ thuật cơ sở dữ liệu vị trí địa lý, trong khi băng tần Radar sử dụng cảm biến phổ là hiệu quả nhất Hơn nữa, tính không thể đoán trước của các hệ thống di động yêu cầu sự phối hợp giữa các kỹ thuật truy cập như tín hiệu dự báo và cảm nhận đánh giá.
Một giải pháp hiệu quả để cung cấp phổ tần cho các hệ thống IMT trong tương lai là thông qua quyền truy cập chia sẻ được cấp phép (LSA) Theo đó, một số phổ tần không phải IMT chưa được sử dụng đầy đủ có thể được tích hợp với phổ IMT khác, dựa trên các thỏa thuận chung giữa các bên liên quan.
Phổ tần là tài sản quan trọng, đóng vai trò thiết yếu cho nhà cung cấp dịch vụ truyền thống Khả năng sử dụng phổ tần ảnh hưởng lớn đến khả năng và phạm vi phủ sóng tối đa của mạng Vì vậy, cần chú trọng đến dải tần dưới.
Giải pháp 5G tại Châu Âu đã triển khai hơn 1200 MHz băng tần cho băng rộng di động trong khoảng từ 694 MHz đến 3800 MHz Để đảm bảo phủ sóng toàn diện cho mạng 5G và trước 5G, các băng tần LTE (4G) dưới 1 GHz, đặc biệt là băng tần 700 MHz và 800 MHz, đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt phạm vi phủ sóng trong nhà và trên toàn quốc.
Băng tần 450 MHz đã được chọn để triển khai LTE trong khuôn khổ CEPT, với vai trò quan trọng trong việc mở rộng vùng phủ sóng cho các dịch vụ mạng di động thế hệ tiếp theo tại Châu Âu Việc áp dụng các điều kiện sử dụng LTE cho băng tần này được khởi xướng bởi Văn phòng Truyền thông Điện tử của Cộng hòa Latvia Đồng thời, băng tần 3400 MHz cũng được coi là phù hợp cho việc phát triển 5G tại Châu Âu, cung cấp băng thông rộng cần thiết cho các ứng dụng hiện đại.
Băng tần 3800 MHz đã được sử dụng cho các mạng di động, với khả năng mở rộng lên đến 400 MHz, giúp tăng cường băng thông và đưa châu Âu dẫn đầu trong việc triển khai 5G Các chuyên gia dự đoán rằng các băng tần tiềm năng cho ITU Khu vực 1 trong tương lai có thể bao gồm 470–694 MHz, 3300–3400 MHz và 4800–4990 MHz, tùy thuộc vào khả năng tương thích điện từ với các dịch vụ hiện có Ngoài ra, dải tần 1427–1518 MHz cũng có thể được áp dụng cho các hệ thống 5G, trong khi phổ chính dự kiến sẽ là 3.5 GHz.
Băng tần 400 MHz có sẵn từ 3,4 đến 3,8 GHz, bao gồm các băng tần 3GPP 42 và 43, với Trung Quốc sử dụng 3,3 đến 3,4 GHz và Nhật Bản từ 4,4 đến 4,9 GHz Phổ xung quanh 3,5 GHz rất hấp dẫn cho 5G nhờ khả năng cung cấp hơn 100 MHz phổ liên tục trên mỗi CSP, đồng thời được sử dụng toàn cầu Tuy nhiên, tần số cao này gặp hạn chế về phạm vi phủ sóng do sự lan truyền vô tuyến giảm khi tần số tăng, dẫn đến phạm vi phủ sóng nhỏ hơn so với 2 GHz trong 4G Phạm vi phủ sóng là yếu tố quan trọng cho các công nghệ tương lai như IoT, nơi kết nối tốc độ dữ liệu thấp có thể được cải thiện thông qua các giải pháp mở rộng khác nhau.
Việc tăng cường băng thông và áp dụng nhiều ăng ten trong hệ thống có thể nâng cao dung lượng mạng một cách đáng kể So sánh dung lượng cell tại tần số 3.5 GHz với dung lượng cell 4G hiện tại cho thấy băng tần 3.5 GHz có 100 MHz khả dụng, trong khi LTE1800 chỉ có 20 MHz Sử dụng ăng ten MIMO với số lượng lớn có thể cải thiện hiệu quả phổ tần từ 2 đến 4 lần Do đó, việc khai thác băng tần 3.5 GHz mới là phương pháp hiệu quả nhất để tăng dung lượng hiện tại lên từ 10 đến 20 lần.
Hình 1.5 Dung lượng 5G và 4G trên từng
Dung lượng dưới 1 GHz đã được khai thác, nhưng bị hạn chế bởi băng thông hẹp và các tùy chọn hạn chế trong việc ứng dụng ăng ten 5G tiên tiến.
Khi triển khai mạng trong tương lai, đặc biệt ở những vị trí cần dung lượng lớn, cần lưu ý đến các giới hạn về trường điện từ (EMF) và công suất đẳng hướng tương đương (EIRP) tối đa cho phép Những giới hạn này có thể khác nhau giữa các quốc gia, do đó, cần có sự linh hoạt trong việc triển khai các giải pháp mạng.
Phổ băng tần 2.6 GHz cho băng tần di động toàn cầu
Lưu lượng dữ liệu trên mạng băng thông rộng di động đang gia tăng nhanh chóng khi người dùng và doanh nghiệp chuyển sang sử dụng các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính xách tay và máy tính bảng để truy cập Internet và các dịch vụ trực tuyến Tại các nước đang phát triển, mạng di động trở thành giải pháp cung cấp dịch vụ băng thông rộng cho những khu vực không có hạ tầng cố định Tuy nhiên, việc áp dụng băng thông rộng di động tại những khu vực đông dân cư chỉ khả thi nếu mạng di động có đủ dung lượng Chính phủ đã phân bổ 190MHz ở tần số 2.6 GHz cho các dịch vụ băng thông rộng di động, cho thấy băng tần 2.6GHz có tiềm năng lớn cho các dịch vụ này trên toàn cầu.
Lượng phổ tần được cấp cho các nhà khai thác di động quyết định khả năng xử lý lưu lượng ngày càng tăng do nhu cầu băng rộng di động, đồng thời đảm bảo cung cấp dịch vụ chất lượng cao Để đáp ứng nhu cầu này, các nhà khai thác cần sự kết hợp giữa phổ tần số cao và thấp Các dải tần số thấp như 700MHz thích hợp cho việc triển khai mạng rộng với chi phí thấp, trong khi tần số cao như 2,6 GHz mặc dù tốn kém hơn, lại cung cấp dung lượng cần thiết cho tốc độ dữ liệu cao tại các khu vực đông dân cư, sân bay và giao thông nhộn nhịp.
5G sẽ mang lại băng thông rộng di động cực cao, kết nối IoT lớn và truyền thông đáng tin cậy, trong đó phạm vi phủ sóng là yếu tố quan trọng Băng tần thấp đóng vai trò then chốt trong sự thành công của 5G, và mặc dù băng tần 4.9 GHz có thể cải thiện hiệu suất mạng, không có băng tần nào vượt trội cho mọi khía cạnh Theo xu hướng hiện nay, tần số dưới 6GHz, đặc biệt là 2.6 GHz và 3.5 GHz, được xem là lựa chọn tốt nhất cho giai đoạn đầu của 5G, với 3.5 GHz là ứng viên sáng giá cho hầu hết các nhà khai thác Tuy nhiên, băng tần 2.6 GHz lại có lợi thế về vùng phủ sóng, cho phép các nhà khai thác triển khai 5G bằng cách tận dụng hệ thống hiện có, đặc biệt là ở các khu vực đông dân cư.
Dải tần số thấp dưới 1GHz là một băng tần tiềm năng cho 5G, cho phép triển khai mạng phủ sóng rộng rãi với chi phí thấp hơn so với các băng tần cao như 2.6 GHz và 3.5 GHz Mặc dù vậy, băng tần 2.6 GHz và 3.5 GHz lại có ưu điểm riêng, đặc biệt trong việc đáp ứng nhu cầu dữ liệu tốc độ cao cho đông đảo người dùng tại các khu vực đô thị và đông dân cư Băng tần 2.6 GHz có khả năng hỗ trợ băng thông rộng di động toàn cầu và có thể trở thành băng tần chung cho các dịch vụ băng thông rộng di động thương mại trên toàn thế giới.
Thực trạng kết nối dữ liệu di động tại Việt Nam
Tính đến tháng 1 năm 2020, Việt Nam ghi nhận hơn 145,8 triệu kết nối mạng dữ liệu di động, cho thấy mỗi người dùng có thể sử dụng nhiều thiết bị di động khác nhau cho các hoạt động như giải trí và công việc Tuy nhiên, với dung lượng pin hạn chế trên các thiết bị này, người dùng phải cân nhắc trong việc sử dụng internet, đặc biệt khi thời gian truy cập mạng trong ngày ngày càng gia tăng.
Hình 1.6 Một số thống kê về dữ liệu di động tại Việt Nam
Vào tháng 1 năm 2020, số lượng thiết bị kết nối internet tại Việt Nam đã đạt khoảng 150% dân số, với tỷ lệ dịch vụ di động trả trước là 89% và trả sau là 11% Sự gia tăng mạnh mẽ trong nhu cầu sử dụng dữ liệu di động được thể hiện qua việc kết nối di động tăng thêm 2,7 triệu lượt, tương ứng với mức tăng hơn 1,9% so với cùng kỳ năm trước Những con số này cho thấy nhu cầu cấp thiết về một hệ thống 5G tại Việt Nam, nhằm đáp ứng yêu cầu về tốc độ, dung lượng và độ phủ sóng, trong đó ăng ten là một phần thiết yếu.
Hình 1.7 Thống kê về sự tăng trưởng lượng kết nối di động tại Việt Nam
Kết luận chương
Chương I đã nêu rõ các yêu cầu và thông số kỹ thuật cho hệ thống truyền dẫn không dây thế hệ thứ 5, đồng thời đề cập đến dự đoán sự gia tăng nhanh chóng của thiết bị di động, tạo ra nhu cầu lớn về dung lượng trong tương lai Các yêu cầu tiêu biểu như phổ tần, băng tần hoạt động và tần số phổ biến cho hệ thống 5G cũng được trình bày Bên cạnh đó, bài viết cung cấp cái nhìn khách quan về các yêu cầu cho hệ thống 5G không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn cầu.
MỘT SỐ LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA ĂNG TEN
Các tham số cơ bản đánh giá ăng ten
Khi kết nối trực tiếp giữa máy phát và ăng ten, trở kháng vào của ăng ten được xác định tại điểm cuối của đường truyền, phản ánh tỷ số điện thế của dòng điện tại đó Cần lưu ý rằng trở kháng vào sẽ khác nhau tùy thuộc vào từng loại ăng ten.
Hệ thống kết nối trực tiếp giữa máy phát và ăng ten, thường được biết đến với tên gọi ăng ten thẻ RFID, được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Các sản phẩm tiêu biểu bao gồm thẻ học sinh, thẻ sinh viên và vé gửi xe.
Hình 2.3 Mô tả trở kháng vào của một ăng ten
Trở kháng vào của một ăng ten ở chế độ phát tại 2 điểm a và b được xác định theo công thức:
𝑅 𝐴 : Điện trở của ăng ten
𝑗𝑋 𝐴 : Điện kháng của ăng ten
Từ trở kháng bức xạ của ăng ten chúng ta cũng có thể có được công thức tính năng lượng bức xạ của ăng ten như sau:
Hệ thống bao gồm máy phát, mạch cao tần và ăng ten, trong đó ăng ten được coi là tải cuối cùng của đường truyền Để đảm bảo không có phản xạ trên đường truyền, điều kiện phối hợp trở kháng cần được thực hiện, tức là 𝑍 0 = 𝑍 𝐿 Nói một cách đơn giản, phối hợp trở kháng nhằm mục đích chuyển hoàn toàn năng lượng từ máy phát đến tải, được hiểu là ăng ten.
Mạng phối hợp trở kháng có mục đích chuyển đổi trở kháng tải \( Z_L \) thành trở kháng vào \( Z_{in} \) sao cho nó phù hợp với trở kháng đặc trưng của đường truyền.
Trong thực tế, không phải lúc nào chúng ta cũng có thể đảm bảo sự phối hợp trở kháng, do đó cần có các tham số để đánh giá điều này, trong đó hệ số phản xạ Γ là một yếu tố quan trọng Γ được định nghĩa là tỉ số giữa điện áp sóng phản xạ 𝑉 0 − và điện áp sóng tới 𝑉 0 +, được tính theo công thức Γ = 𝑉 0 − / 𝑉 0 +.
Hệ số phản xạ Γ là một số phức, khiến việc đánh giá tính chất của nó trở nên khó khăn Lý tưởng nhất, hệ số này nên tiến về 0, tức là phần thực và phần ảo đều bằng 0 Để đơn giản hóa, nhiều giáo trình đã đưa ra tham số đánh giá rõ ràng hơn là áp sóng đứng, được tính bằng tỷ số giữa điện áp cực đại và điện áp cực tiểu Khi sóng từ máy phát truyền qua đường dây và gặp ăng ten, nó sẽ tạo ra sóng phản xạ Sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ này tạo ra sóng đứng trên đường truyền, từ đó tỷ số điện áp sóng đứng được sử dụng để đánh giá sự phối hợp trở kháng giữa ăng ten và đường truyền cao tần Tỷ số điện áp sóng đứng được tính theo công thức cụ thể.
Lưu ý tham số VSWR này sẽ nằm trong khoảng giá trị lớn hơn 1 và nhỏ hơn ∞, bên cạnh đó tỷ số này sẽ không có đơn vị
Một tham số quan trọng để đánh giá phối hợp trở kháng là tham số 𝑆 11 (dB), được suy ra từ hệ số phản xạ Γ và được xác định theo một công thức cụ thể.
Hình 2.5 Tham số đánh giá phối hợp trở kháng
Trong thiết kế ăng ten, tham số 𝑆 11 hay VSWR là yếu tố quan trọng đầu tiên để đánh giá hiệu suất hoạt động của ăng ten Để ăng ten hoạt động tốt, tham số này cần đạt yêu cầu nhất định, tuy nhiên, chỉ số kỹ thuật cho việc phối hợp trở kháng sẽ khác nhau tùy thuộc vào từng loại ăng ten và ứng dụng Chẳng hạn, ăng ten cho thiết bị di động nhỏ trước đây yêu cầu 𝑆 11 < -3 dB, trong khi các thiết bị smartphone hiện nay yêu cầu 𝑆 11 < -6 dB, và ăng ten độc lập như bộ wifi yêu cầu 𝑆 11 < -10 dB, cho thấy rằng 90% năng lượng đã được chuyển từ máy phát đến ăng ten ăng ten là thiết bị chuyển đổi sóng điện từ mang năng lượng, vì vậy hiệu suất bức xạ của ăng ten là yếu tố quan trọng để xác định công suất bức xạ ra ngoài của nó.
𝑒 𝑐 : Hiệu xuất truyền điện (tổn hao truyền điện)
𝑒 𝑑 : Hiệu xuất điện môi (tổn hao điện môi)
Hiệu suất phối hợp trở kháng (𝑒 𝑟) của ăng ten được xác định bằng năng lượng đầu vào (𝑃 𝑖𝑛) nhân với hiệu suất bức xạ (𝑒 𝑐𝑑) Hiệu suất bức xạ chịu ảnh hưởng bởi hai yếu tố chính: bản chất vật liệu của ăng ten, được thể hiện qua tham số hiệu suất truyền điện (𝑒 𝑐), và tổn hao điện môi (𝑒 𝑑) Ngoài ra, hiệu suất phối hợp trở kháng cũng đóng vai trò quan trọng; nếu hiệu suất này tốt, công suất đưa về ăng ten sẽ được cải thiện Sự kết hợp giữa công suất đầu vào tốt và hiệu suất bức xạ cao sẽ tạo ra một ăng ten đạt yêu cầu.
Hình 2.6 Ví dụ về đồ thị bức xạ của ăng ten
Đồ thị bức xạ của ăng ten được định nghĩa là một hàm toán học hoặc biểu đồ thể hiện đặc tính bức xạ của ăng ten Nó không chỉ mô tả độ lớn của trường hay cường độ trường mà còn thay đổi theo tần số.
Hình 2.6 trình bày ba dạng đồ thị bức xạ chính Đầu tiên là bức xạ đẳng hướng (isotropic pattern), với trường bức xạ đồng đều mọi hướng, nhưng chủ yếu mang tính lý thuyết trong thiết kế ăng ten Dạng thứ hai, bức xạ định hướng (directional pattern), tập trung năng lượng vào một hướng cụ thể, thường là hướng mong muốn để truyền năng lượng theo yêu cầu kỹ thuật Dạng bức xạ này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin vệ tinh và di động, đặc biệt là tại các trạm gốc Cuối cùng, bức xạ đẳng hướng theo một mặt phẳng (omnidirectional patterns) có hai hình dạng chính là hình dẹt và hình chóp.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các dạng biểu diễn đồ thị bức xạ, bao gồm đồ thị 3D và 2D Đồ thị 3D, nhờ vào công nghệ đồ họa máy tính hiện đại, cho phép chúng ta nhìn thấy rõ nét hình dáng và cấu trúc bức xạ của ăng ten Ngược lại, trước khi có các hệ thống máy tính tiên tiến, các chuyên gia thường sử dụng đồ thị 2D để xác định các đặc tính bức xạ của ăng ten, mặc dù hình thức này không chi tiết bằng.
Hình 2.7 Các dạng biểu diễn đồ thị bức xạ
Dựa vào đồ thị bức xạ, chúng ta có thể xác định nhiều tham số quan trọng như độ rộng búp sóng nửa công suất, tỷ số bức xạ búp sóng trước và sau, mức búp sóng phụ, và phân cực Ví dụ, hình 2.8 minh họa rõ ràng các tham số này Tóm lại, một đồ thị bức xạ đầy đủ sẽ cung cấp tất cả các đặc tính bức xạ của một ăng ten tại tần số đã chọn.
Hình 2.8 Đồ thị bức xạ của ăng ten ở các tần số
Hình 2.9 Ví dụ về búp sóng
Độ rộng búp sóng được xác định từ đồ thị bức xạ, như minh họa trong hình 2.9 Cụ thể, độ rộng búp sóng nửa công suất được tính bằng góc tại vị trí mà năng lượng bức xạ giảm còn một nửa so với mức đỉnh Ví dụ, nếu năng lượng bức xạ đỉnh là 1, thì góc giữa hai mức năng lượng giảm xuống 0.5 được gọi là búp sóng nửa công suất.
Trong đồ thị bức xạ, ngoài các búp sóng chính, còn tồn tại các búp sóng phụ và búp sóng ngược Búp sóng chính thường là búp sóng tập trung nhiều năng lượng nhất.
Phân cực
Ăng ten là thiết bị chuyển đổi dòng điện tần số vô tuyến thành sóng điện từ, sau đó phát tán vào không gian Phân cực của sóng vô tuyến được xác định bởi mặt phẳng điện trường, với hai loại phổ biến là phân cực thẳng và phân cực tròn.
Ăng ten phân cực tuyến tính bức xạ trên mặt phẳng chứa hướng truyền, với sự phân cực của sóng điện từ theo hướng điện trường Phân cực ăng ten được định nghĩa theo hướng sóng truyền từ ăng ten Đối với ăng ten phân cực tròn, mặt phẳng phân cực quay hoàn toàn trong một chu kỳ sóng, với chuyển động theo chiều kim đồng hồ gọi là phân cực tròn phải và ngược lại là phân cực tròn trái ăng ten phân cực thẳng đứng khi điện trường vuông góc với bề mặt Trái đất, như tháp phát sóng AM Trong khi đó, ăng ten phân cực ngang có điện trường song song với bề mặt Trái đất, thường được sử dụng trong truyền hình Cuối cùng, ăng ten phân cực elip có cơ chế tương tự phân cực tròn nhưng với độ lớn khác nhau giữa hai thành phần trực giao, trong đó phân cực thẳng và phân cực tròn là các trường hợp cụ thể của phân cực elip, bao gồm phân cực elip bên trái và bên phải.
Hình 2.14 Một số loại phân cực
Lý thuyết mảng
Hình 2.15 Một số mảng ăng ten ngoài thực tế
Mẫu bức xạ của một phần tử đơn thường rộng và có độ định hướng thấp, nhưng trong nhiều ứng dụng, cần thiết kế ăng ten với độ định hướng cao để phục vụ liên lạc đường dài Việc này yêu cầu tăng kích thước điện của ăng ten, tuy nhiên, mở rộng kích thước của một phần tử ăng ten đơn có thể dẫn đến những đặc tính không mong muốn Để khắc phục, người ta tạo ra một mảng ăng ten từ nhiều phần tử ăng ten đơn giống nhau, nhằm đạt được hiệu suất thiết kế tốt hơn Các phần tử trong mảng cần tạo ra các trường nhỏ đóng góp theo hướng mong muốn và triệt tiêu các hướng không mong muốn, từ đó cung cấp mô hình búp sóng có khả năng điều chỉnh và giám sát, cho phép thay đổi hướng bức xạ theo yêu cầu.
Việc ghép mảng ăng ten mang lại nhiều lợi ích quan trọng, trong đó nổi bật nhất là khả năng tăng hệ số tính hướng của ăng ten Điều này được thực hiện thông qua việc mở rộng kích thước ăng ten nhờ vào kỹ thuật ghép mảng Công thức dưới đây sẽ minh họa rõ ràng mối quan hệ giữa kích thước ăng ten và hệ số tính hướng, cho thấy tầm quan trọng của việc áp dụng phương pháp này trong thiết kế ăng ten.
Diện tích thu hoặc phát sóng của ăng ten được gọi là 𝐴 𝑒𝑚 Một trong những công dụng quan trọng của mảng ăng ten là điều khiển đồ thị bức xạ, với hai đặc tính chính: điều chỉnh búp sóng chính theo hướng mong muốn và định dạng búp sóng cho các ứng dụng cụ thể Công nghệ beamforming, một công nghệ tiên tiến trong 5G, cho phép thay đổi hướng búp sóng bằng cách áp dụng kỹ thuật mảng pha tiếp điện Trong khi đó, 4G vẫn sử dụng búp sóng cố định với dải quạt rộng 120 độ Định dạng búp sóng cho các ứng dụng cụ thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh các cổng tiếp điện để giảm thiểu búp sóng phụ không mong muốn, từ đó tập trung năng lượng vào búp sóng chính.
Một nguyên lý cơ bản trong lĩnh vực ăng ten là hiện tượng giao thoa, trong đó các trường bức xạ từ từng phần tử trong mảng sẽ tương tác với nhau Khi các trường này cùng pha, chúng sẽ tạo ra bụng sóng ở hướng mong muốn, trong khi ở các hướng khác sẽ xuất hiện bút sóng.
Hình 2.16 Sự giao thoa sóng của các phần tử trong mảng
Các tham số ảnh hưởng đến đồ thị bức xạ của mảng ăng ten bao gồm cấu trúc hình học và khoảng cách giữa các phần tử Cấu trúc hình học của mảng thường thấy là mảng xếp theo đường thẳng hoặc mạng lưới, như hình 2.17 Tuy nhiên, hình dạng mảng ăng ten có thể thay đổi tùy theo ứng dụng, ví dụ như mảng ăng ten hình trụ trên máy bay thương mại hoặc trong các quả tên lửa hành trình Khoảng cách giữa các phần tử và cách thức tiếp điện của mảng cũng là những yếu tố quan trọng sẽ được đánh giá trong các phần tiếp theo.
Hình 2.17 Hai cấu trúc mảng phổ biến
Giả sử ăng ten khảo sát là một mảng hai lưỡng cực nhỏ nằm ngang, được đặt dọc theo trục z, như thể hiện trong hình 2.18 Tổng của hai phần tử trong mặt phẳng y-z tạo ra trường điện từ.
𝑟 1 cos 𝜃 2 } Trong đó 𝛽 là hiệu số pha kích thích giữa các phần tử Độ lớn kích thích của các bộ tản nhiệt là giống hệt nhau
Hình 2.18 Mảng hai phần tử được định vị dọc theo trục z Để lấy mẫu tổng điện trường, ví dụ như sau cho trường xa
Cho các trường hợp pha
2cos 𝜃 Cho các trường hợp biên độ
Tổng trường của mảng được xác định bằng trường của một phần tử đơn lẻ nhân với hệ số mảng Đối với mảng hai phần tử có biên độ không đổi, hệ số mảng có thể được tính toán như sau:
Các đặc tính của mảng và tổng trường của mảng có thể điều khiển và kiểm soát bằng cách thay đổi khoảng cách d hoặc pha 𝛽 giữa các phần tử
Hình 2.19 Trường xa và biểu đồ phasor của mảng N phần tử của nguồn đẳng hướng
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tổng quát phương pháp áp dụng cho mảng N phần tử, được minh họa bằng hình 2.19 Tất cả các phần tử trong mảng đều có biên độ giống nhau, nhưng mỗi phần tử tiếp theo sẽ có một pha kích thích dòng dẫn 𝛽 tăng dần so với phần tử trước Mảng này được gọi là mảng đồng nhất, trong đó các phần tử có độ lớn và pha tăng dần Nếu các phần tử không phải là nguồn đẳng hướng, trường tổng có thể được hình thành bằng cách nhân hệ số mảng của các nguồn đẳng hướng với trường của một phần tử, lưu ý rằng điều này chỉ áp dụng cho các mảng gồm các phần tử giống nhau.
Hoặc có thể được viết là:
Tổng hệ số mảng cho mảng đồng nhất có thể được biểu diễn dưới dạng tổng vectơ của N phasors, với mỗi phasor có đơn vị biên độ và pha lũy tiến 𝜓 so với pha trước đó Biểu đồ phasor cho thấy rằng biên độ và pha của AF có thể được điều khiển trong các mảng thống nhất thông qua việc lựa chọn pha tương đối 𝜓 phù hợp giữa các phần để kiểm soát tổng hệ số mảng.
Tiếp điện vi sai
Kỹ thuật tiếp điện vi sai đang ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó trong các hệ thống ăng ten Các nhà thiết kế hiện nay chú trọng tối ưu hóa kích thước ăng ten mà không làm giảm hiệu suất hệ thống Việc sử dụng ăng ten tiếp điện vi sai giúp loại bỏ balun trong hệ thống đầu cuối RF, từ đó giảm kích thước hệ thống một cách đáng kể mà vẫn giữ nguyên các đặc tính quan trọng Hơn nữa, các ăng ten nguồn cấp dữ liệu vi sai còn mang lại lợi ích lớn với phân cực chéo thấp hơn.
Hình 2.20 Ví dụ thiết kế của một ăng ten tiếp điện vi sai
Antenna trong hình 2.20 được cung cấp điện qua bốn đường microstrip cho bốn phần tử bức xạ đơn cực Phía dưới ăng ten có một lỗ tròn khoét ở giữa mặt đất, tạo nên sự đối xứng hoàn hảo xung quanh điểm trung tâm Sự sắp xếp đối xứng này đảm bảo tính chất bức xạ giống nhau cho cả hai phân cực trong các mặt phẳng tương đương Để tạo thành một phân cực, ăng ten cần được cấp điện qua hai cổng; cụ thể, cổng 1.1 và 1.2 tạo thành phân cực ngang, trong khi cổng 2.1 và 2.2 tạo thành phân cực dọc.
Khi các cổng của ăng ten được tiếp điện giống nhau, cần xem xét yếu tố biên độ và pha, lúc này ăng ten hoạt động như hai phần tử bức xạ gần nhau Tiếp điện này tạo ra hai búp sóng chính trong nửa mặt phẳng của ăng ten và dẫn đến sự phân cực kém ăng ten phát huy lợi thế khi tín hiệu được đưa đến các cổng thích hợp với lệch pha Để đạt được điều này, sự tiếp điện đến các cổng đối diện cần bằng nhau về biên độ và lệch pha 180 độ, được gọi là tiếp điện vi sai của ăng ten.
Hình 2.21 cung cấp cái nhìn tổng quát về sự phân bố trường được cấp nguồn tại cổng 1.1 và 1.2 với các tín hiệu vi sai Ở phía bên trái của hình, hướng của vector điện trường tại hai bên ngược nhau, tạo ra sự lệch pha 180 độ giữa các tín hiệu Hình ảnh cũng cho thấy sự kết hợp của các sóng, giúp chúng phát ra ở cả trên và dưới bề mặt ăng ten.
Hình 2.21 Sơ đồ phân bố điện trường trong ăng ten (trái: cạnh bên; phải: mặt dưới)
Một trong những ưu điểm nổi bật của tiếp điện vi sai là tâm pha luôn được giữ ở vị trí trung tâm giữa các cấu trúc, không bị dịch chuyển Sự liên kết của các tâm pha cho cả hai phân cực đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất hoạt động.
Sự chênh lệch giữa các điểm trong hệ thống hình ảnh, radar và nội địa hóa có thể gây ra lỗi mà không phải lúc nào cũng được bù đắp bởi các thuật toán Các vector điện trường tại các đường microstrip với phân cực trực giao được xác định theo phương vuông góc với đường microstrip, dẫn đến sự phân bố trường không thể kích thích chế độ lan truyền trong dòng microstrip Điều này giúp cải thiện việc cách ly giữa các cổng của ăng ten.
Lý thuyết ăng ten vi dải
Anten vi dải, hay còn gọi là anten bản vá Microstrip, bao gồm một tấm bức xạ có hình dạng tùy ý trên một mặt của chất nền điện môi, với mặt phẳng ở mặt còn lại Tấm bức xạ và các đường tiếp điện thường được khắc trên chất điện môi Để dễ dàng phân tích, tấm bức xạ thường có hình vuông, hình chữ nhật, hình tròn, hình tam giác, hình elip hoặc các hình dạng phổ biến khác Đối với miếng dán hình chữ nhật, chiều dài L thường nằm trong khoảng 0.3333λo < L < 0.5λo, với λo là bước sóng không gian tự do Tấm bức xạ thường rất mỏng, với độ dày t nhỏ hơn nhiều so với λ Chiều cao h của đế điện môi thường nằm trong khoảng 0.003λo ≤ h ≤ 0.05λo, và hằng số điện môi của chất nền (𝜀𝑟) thường nằm trong khoảng 2.2.
Các hình dạng cơ bản của tấm bức xạ ăng ten vi dải ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của ăng ten Để đạt hiệu suất tối ưu, chất nền có hằng số điện môi thấp là lý tưởng, giúp cải thiện hiệu suất, băng thông và khả năng bức xạ Tuy nhiên, điều này thường dẫn đến kích thước ăng ten lớn hơn Do đó, để thiết kế ăng ten vi dải nhỏ gọn, cần chọn hằng số điện môi không quá thấp, dẫn đến sự đánh đổi về hiệu suất và băng thông Việc đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và kích thước ăng ten là rất quan trọng để đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật.
2.5.1 Ưu điểm và nhược điểm Ăng ten vi dải ngày càng phổ biến để sử dụng trong các ứng dụng không dây do cấu trúc cấu hình nhỏ gọn của chúng Chúng vô cùng thích hợp cho các thiết bị không dây cầm tay như điện thoại di động, máy tính bảng… Hay cả trong những hệ thống tên kế ăng ten vi dải
Tóm lại Một số các yêu điểm của ăng ten vi dải được đưa ra dưới đây như:
• Trọng lượng nhẹ và khối lượng nhỏ gọn
• Thiết kế dẹt rất phù hợp với các thiết bị yêu cầu cấu trúc phẳng mỏng ngày nay như điện thoại, các loại màn hình…
• Chi phí chế tạo thấp, do có thể sản xuất số lượng lớn
• Hộ trợ được cả phân cực tuyến tính và phân cực tròn
• Có khả năng họat động ở tần số kép
• Cứng vững về mặt cơ học khi lắp đặt trên các thiết bị
Bên cạnh những ưu điểm ăng ten vi dải vẫn tồn tại một số nhược điểm như:
• Băng thông tương đối hẹp
• Hệ số tăng ích chưa cao
• Kích thích sóng bề mặt
• Khả năng xử lý điện năng kém
2.5.2 Kỹ thuật tiếp điện Ăng ten vỉ dải có thể tiếp điện được bằng nhiều phương pháp và kỹ thuật khác nhau tuy nhiên các phương pháp này có thể chia ra thành hai loại chính đó là: phương pháp tiếp điện trực tiếp và phương pháp tiếp điện gián tiếp Trong phương pháp tiếp điện trực tiếp nguồn năng lượng được cấp trực tiếp đến tấm bức xạ bằng cách sử dụng một phần tử kết nối chẳng hạn như một đường microstrip Còn đối với phương pháp tiếp điện gián tiếp, ghép trường điện từ được thực hiện để truyền công suất giữa đường microstrip và tấm bức xạ
Bốn kỹ thuật nguồn cấp dữ liệu phổ biến nhất được sử dụng là đường microstrip, cáp đồng trục, ghép khẩu độ và ghép nối gần
2.5.2.1 Tiếp điện bằng đường microstrip
Trong kỹ thuật cấp dữ liệu này, một dải dẫn được kết nối trực tiếp với mép của miếng bức xạ, như thể hiện trong Hình 2.24 Dải dẫn có chiều rộng nhỏ hơn so với miếng dán, và kiểu sắp xếp nguồn tiếp điện này mang lại lợi thế cho việc khắc nguồn tiếp điện trên cùng một chất nền, giúp tạo ra cấu trúc phẳng.
Mục đích của việc cắt trong tấm bức xạ là để phối hợp trở kháng giữa đường tiếp điện và tấm bức xạ mà không cần phần tử khớp bổ sung, thông qua việc kiểm soát chính xác vị trí cắt bớt Điều này tạo ra một sơ đồ cấp liệu dễ dàng, dễ chế tạo và đơn giản trong việc tạo mô hình cũng như phối hợp trở kháng Tuy nhiên, khi độ dày của chất nền điện môi tăng lên, sóng bề mặt và bức xạ nguồn cấp dữ liệu giả cũng gia tăng, gây cản trở băng thông của ăng ten và dẫn đến bức xạ phân cực chéo không mong muốn.
Hình 2.24 Ăng ten vi dải với đường tiếp điện microstrip 2.5.2.2 Tiếp điện bằng cáp đồng trục
Nguồn cấp cáp đồng trục là kỹ thuật phổ biến để cung cấp điện cho ăng ten vi dải Trong cấu trúc này, dây dẫn bên trong của đầu nối cáp đồng trục kéo dài qua chất điện môi và được hàn vào tấm bức xạ, trong khi dây dẫn bên ngoài được nối với mặt đất.
Ăng ten vi dải với nguồn tiếp điện cáp đồng trục có ưu điểm nổi bật là khả năng đặt nguồn tiếp điện ở bất kỳ vị trí nào bên trong tấm bức xạ, giúp phù hợp với trở kháng đầu vào Tuy nhiên, loại kỹ thuật này cũng gặp khó khăn do băng thông hẹp và quy trình chế tạo phức tạp, cần phải khoan lỗ trên bề mặt chất nền, làm cho đầu nối nhô ra ngoài, không giữ được cấu trúc phẳng hoàn toàn Đặc biệt, với chất nền dày hơn, chiều dài đầu dò tăng lên, ảnh hưởng đến trở kháng đầu.
Hai phương pháp tiếp điện trên, khi áp dụng cho chất nền điện môi dày cung cấp băng thông rộng, vẫn gặp nhiều nhược điểm với nguồn tiếp điện đường microstrip và cáp đồng trục Vì vậy, các kỹ thuật tiếp điện gián tiếp được giới thiệu dưới đây sẽ khắc phục những vấn đề này.
2.5.2.3 Nguồn tiếp điện ghép nối
Trong kỹ thuật tiếp điện này, tấm bức xạ và đường tiếp điện microstrip được phân tách bởi mặt phẳng nền, như thể hiện trong Hình 2.26 Khớp nối giữa tấm bức xạ và đường cấp liệu được thực hiện thông qua một khe hoặc lỗ trong mặt phẳng đất.
Hình 2.26 Ăng ten vi dải với kỹ thuật tiếp điên ghép nối
Khẩu độ khớp nối được căn giữa dưới tấm bức xạ, giúp giảm thiểu phân cực chéo nhờ tính đối xứng của cấu hình Số lượng khớp nối từ đường tiếp điện đến tấm bức xạ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và vị trí của khẩu độ Mặt đất giữa tấm bức xạ và đường tiếp điện giúp giảm bức xạ giả Để tối ưu hóa bức xạ, vật liệu điện môi cao được sử dụng cho lớp nền dưới cùng, trong khi vật liệu hằng số điện môi thấp cho chất nền trên cùng Tuy nhiên, kỹ thuật tiếp điện này gặp khó khăn trong chế tạo do nhiều lớp và chỉ cung cấp băng thông hoạt động hẹp.
2.5.2.4 Nguồn tiếp điện kết hợp đặt gần nhau
Kỹ thuật nguồn tiếp điện này, hay còn gọi là sơ đồ ghép nối điện từ, sử dụng hai chất nền điện môi Như minh họa trong Hình 2.27, đường tiếp điện được đặt giữa hai chất nền, trong khi tấm bức xạ được lắp đặt trên đỉnh của chất nền phía trên.
Kỹ thuật tiếp điện ghép nối điện từ trong ăng ten vi dải mang lại ưu điểm nổi bật là loại bỏ bức xạ nguồn cấp dữ liệu giả, đồng thời cung cấp băng thông rất cao, có thể đạt tới 13% theo một số nghiên cứu Phương pháp này cũng cho phép sử dụng hai tấm điện môi khác nhau, bao gồm một tấm bức xạ và một đường tiếp điện, nhằm tối ưu hóa hiệu suất của ăng ten bản vá vi dải.
Sự phối hợp trở kháng có thể đạt được dễ dàng bằng cách điều chỉnh độ dài đường tiếp điện và tỷ lệ chiều rộng của tấm bức xạ Tuy nhiên, kỹ thuật tiếp điện này gặp khó khăn trong việc chế tạo do cần hai lớp điện môi, tương tự như nhược điểm của kỹ thuật nguồn tiếp điện ghép nối Thêm vào đó, độ dày tổng thể của ăng ten cũng lớn hơn so với các kỹ thuật tiếp điện sử dụng một lớp điện môi.
2.5.3 Một số tính chất cơ bản
2.5.3.1 Băng thông của ăng ten vi dải
Xét một ăng-ten hình vuông sử dụng đường microstrip với chất nền là không khí hoặc xốp (độ cho phép bằng 1), có kích thước L = W = 1,5 mét và chiều cao h = 3 cm nhằm tăng cường tấm bức xạ Khi kết hợp với nguồn 200 Ohm, độ lớn của S11 được thể hiện trong hình 2.28.
Hình 2.28 Băng tần hoạt động của ăng ten vi dải
giới thiệu
Trong những năm gần đây, sự gia tăng ăng ten cho mạng di động, đặc biệt tại các đô thị đông đúc, đã dấy lên nhiều lo ngại về thẩm mỹ và chi phí lắp đặt Để giải quyết vấn đề này, các công nghệ giảm kích thước và số lượng ăng ten đang được chú trọng Việc sử dụng ăng ten phân cực kép giúp giảm thiểu tình trạng đa đường và tăng cường dung lượng liên lạc Ngoài ra, các phương pháp như kỹ thuật kết hợp phân tập cũng có thể cải thiện vấn đề đa đường Để thiết kế ăng ten phân cực kép cho trạm gốc, cần chú ý đến băng tần hoạt động rộng, độ cách ly cao và phân cực chéo thấp Mặc dù lưỡng cực chéo là một lựa chọn cổ điển, nhưng nó vẫn có nhược điểm về cấu hình thiết kế Gần đây, một số ăng ten phân cực kép băng thông rộng với cấu trúc cấp dữ liệu mới đã được phát triển, mang lại hiệu suất tốt hơn Tuy nhiên, sự phức tạp trong thiết kế vẫn là thách thức lớn Các ăng ten kiểu mới với cấu trúc nhỏ gọn và hiệu quả lọc cao đã được giới thiệu, như ăng ten tải chân ngắn mạch và ăng ten lọc phân cực kép Trong chương III, tôi sẽ trình bày thiết kế và tối ưu hóa một ăng ten phân cực kép đáp ứng yêu cầu cho các hệ thống trạm gốc 5G dưới 6 GHz.
Thiết kế ăng ten đơn phân cực kép
3.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật đặt ra
Các yêu cầu đối với phần tử ăng ten phân cực kép được đưa ra dưới đây:
Băng thông hoạt động của thiết bị được xác định là từ 2,52 GHz đến 2,65 GHz ở tần số cộng hưởng thứ nhất và từ 3,55 GHz đến 3,63 GHz ở tần số cộng hưởng thứ hai, với tần số trung tâm là 2,8 GHz.
• Sự cách ly giữa hai cổng: < -20 dB trong băng thông hoạt động
• Phân cực chéo thấp: < -25 dB
• Độ rộng búp sóng (mặt phẳng V): xấp xỉ 68° tại tần số 2.6 GHz và xấp xỉ 70° tại tần số 3.6 GHz
• Độ rộng búp sóng (mặt phẳng H): xấp xỉ 50° tại tần số 2.6 GHz và xấp xỉ 37° tại tần số 3.6 GHz
Cấu hình của ăng ten phân cực kép được cấp nguồn vi sai lệch pha 180 độ bao gồm hai đế điện môi F4B, một tấm bức xạ hình vuông và hai cặp OCSIR để tiếp điện Cả hai đế điện môi có hệ số điện môi tương đối 2.65 và hệ số suy hao 0.002, với độ dày lần lượt là 0.5 mm và 0.8 mm Miếng bức xạ được in trên lớp đế điện môi phía trên, trong khi cấu trúc tiếp điện OCSIR nằm ở mặt dưới của đế điện môi phía dưới Mặt đất được đặt trên lớp đế điện môi phía dưới, với bốn lỗ tròn giúp hỗ trợ tiếp điện lên miếng bức xạ Tại các lỗ khoét này, bốn cột kim loại dẫn điện (via) kết nối cấu trúc tiếp điện phía dưới với tấm bức xạ Bốn cổng tiếp điện (cổng 1, cổng 2, cổng 3, cổng 4) được đặt trên mặt phẳng nằm ngang; khi cổng 1 và cổng 2 được cấp nguồn lệch nhau 180 độ, sẽ thu được phân cực +45 độ, trong khi cổng 3 và cổng 4 cho phân cực -45 độ.
Hình 3.1 cấu tạo ăng ten phân cực kép với 4 khe được khắc trên tấm bức xạ
Hình 3.2 Cấu trình ăng ten nhìn từ mặt bên (bên trái) và trên cao (bên phải)
Bảng 3.1 Một vài tham số cơ bản của ăng ten
3.2.3 Thiết kế bộ tiếp điện
Trong thiết kế ăng ten này, việc áp dụng kỹ thuật tiếp điện vi sai đóng vai trò quan trọng, giúp kết nối ăng ten với mạch vi sai Nghiên cứu gần đây cho thấy mạch vi sai được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị đầu cuối của hệ thống liên lạc vô tuyến, nhờ vào khả năng triệt tiêu hài bậc cao Tuy nhiên, ăng ten đơn không thể kết nối trực tiếp với mạch vi sai, dẫn đến sự quan tâm ngày càng tăng đối với việc tích hợp balun hoặc bộ ghép lai 180 độ Mặc dù hai phương pháp này có thể gây tổn thất bổ sung và làm phức tạp cấu trúc ăng ten, nhưng ăng ten tiếp điện vi sai lại mang lại lợi thế trong việc kết nối dễ dàng với mạch vi sai và hệ thống Do đó, ăng ten microstrip vi sai đang trở nên phổ biến hơn trong các thiết kế hiện nay Trong bài viết này, tôi đã sử dụng cấu trúc tiếp điện vi sai cho ăng ten lệch pha 180 độ.
Khi hai cổng lệch pha 180 độ được cấp điện, chúng ta sẽ thu được một phân cực Ví dụ, trong thiết kế này, có hai cặp cổng: cổng 1 với cổng 2 và cổng 3 với cổng 4.
Hình 3.3 Bộ tiếp điện vi sai
Bảng 3.2 Một vài tham số của bộ tiếp điện vi sai
Hiện nay, môi trường điện từ ngày càng phức tạp, đòi hỏi sự phát triển của ăng ten phân cực kép với khả năng cách ly cao giữa các băng tần Mặc dù có một số nghiên cứu về các mảng ăng ten tiếp điện vi sai, nhưng chưa có nghiên cứu nào chỉ ra khả năng cách ly và lọc tốt giữa các băng tần Một số nhà khoa học đã phát minh ra ăng ten lọc phân cực kép bằng cách xếp tầng các bộ lọc, tuy nhiên thiết kế này thường cồng kềnh Để khắc phục, bài viết giới thiệu một thiết kế tích hợp bộ lọc thông dải vào bộ tiếp điện với ăng ten, tạo thành một thể thống nhất gọi là ăng ten lọc, giúp cải thiện tính nhỏ gọn và khả năng bức xạ cũng như lọc tốt Hình ảnh minh họa cho bộ tiếp điện vi sai tích hợp bộ lọc thông dải được trình bày trong hình 3.4.
Hình 3.4 Bộ tiếp điện vi sai tích hợp lọc thông dải
Bảng 3.3 Một vài tham số của bộ tiếp điện vi sai có tích hợp lọc thông dải
Để đạt được sự cách ly hiệu quả giữa tần số hoạt động và các tần số khác, cần tạo ra hai null bức xạ ở cả phía dưới và phía trên dải tần làm việc Hình 3.5 minh họa một mạng đường truyền giúp người đọc hình dung rõ hơn về thiết kế kích thước của bộ lọc thông dải Tổng dẫn nạp, tức là ngược lại của tổng trở, của đường truyền từ Cổng 1 đến Cổng 2 có thể được tính toán theo một phương trình cụ thể.
Trong đó K là tỷ số của Z2 so với Z1, θ1 và θ2 là độ dài điện Điều kiện cộng hưởng (Y = 0) có thể được xác định với phương trình:
Để thuận tiện cho việc thiết kế và chế tạo, hai nhánh hai bên được thiết kế gấp lại, dẫn đến việc 𝜃 2 > 𝜃 1 Điều này giúp duy trì K lớn hơn 0 trong phạm vi cần thiết.
𝜃 1 và 𝜃 2 được tính toán như sau:
Hình 3.5 Mạng tương đương đường truyền
Một thử nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá khách quan về hai tần số bức xạ ngoài dải tần sau khi tích hợp bộ lọc thông dải, như thể hiện trong hình 3.6 Thí nghiệm này tập trung vào ba tần số: 1.5 GHz và 4.5 GHz nằm ngoài băng tần hoạt động, cùng với tần số 2.8 GHz nằm trong băng tần hoạt động của bộ lọc Kết quả cho thấy tại hai tần số ngoài băng tần hoạt động, dòng điện gần như không được truyền qua đến đầu bên kia để cung cấp điện cho tấm bức xạ Ngược lại, tại tần số 2.8 GHz, dòng điện được phân phối đến đầu bên kia và kết nối với tấm bức xạ Điều này chứng tỏ rằng chúng ta đã đạt được sự cách ly cần thiết với những tần số không nằm trong dải tần hoạt động của ăng ten, điều này rất quan trọng trong môi trường điện từ ngày càng phức tạp.
Hình 3.6 Phân phối dòng điện tại 3 tần số
3.2.4 Kết quả mô phỏng và đánh giá
Với các thiết kế ăng ten được trình bày trong hình 3.1 và bộ lọc thông dải tích hợp trong hình 3.4, chúng ta thu được kết quả về tham số active |S11| và realized gain Tham số active S11 phản ánh đặc tính phối hợp trở kháng, với tiêu chí kỹ thuật thông thường là < -10dB, từ đó cho phép xác định tần số hoạt động của ăng ten trong dải tần Một số công thức tính toán băng thông được sử dụng như sau: đối với ăng ten băng rộng là 𝑓 𝑚𝑎𝑥 ∶ 𝑓 𝑚𝑖𝑛 và đối với ăng ten băng hẹp là (𝑓 𝑚𝑎𝑥 − 𝑓 𝑚𝑖𝑛).
Hệ số tăng ích, hay còn gọi là gain, là một khái niệm quan trọng trong đánh giá ăng ten, tương tự như hệ số tính hướng nhưng bao gồm cả tổn hao của ăng ten Hệ số tính hướng được định nghĩa là tỷ số giữa cường độ bức xạ theo hướng xác định và cường độ bức xạ trung bình ở tất cả các hướng, với điều kiện hướng được chọn là nơi có bức xạ mạnh nhất nếu không có hướng cụ thể Theo khái niệm cũ, hệ số tăng ích còn được gọi là realized gain, vì nó bao gồm cả hiệu suất phản xạ Thông thường, hệ số tăng ích được xác định theo một công thức cụ thể.
Hệ số tính hướng (D0) bao gồm các yếu tố như hiệu suất truyền dẫn (ec), hiệu suất điện môi (ed) và hiệu suất phản xạ (er) Để tính hệ số tăng ích thực sự (realized gain), ta sử dụng công thức cụ thể như sau:
𝑒 0 : Tổng hiệu xuất của ăng ten
Ăng ten hình 3.1 đạt được cộng hưởng tại hai tần số 2.6 GHz và 3.6 GHz, gần với băng tần được cấp phép cho hệ thống 5G tại Việt Nam, như mô tả trong hình 3.8 Đặc biệt, hình 3.7 cho thấy một bức xạ null được thiết lập tại tần số 3.4 GHz, giúp đảm bảo sự cách ly giữa hai băng tần hoạt động chính.
Để đạt được phân cực kép ± 45 độ cho ăng ten khoét khe, các cổng tiếp điện liền kề cần được bố trí lệch nhau 90 độ Do đây là ăng ten tiếp điện vi sai, việc tính toán tín hiệu tại cả hai cổng trong một phân cực là rất quan trọng Do đó, tham số S của hai nhóm cổng vi sai được tính toán theo một công thức cụ thể.
Công thức tính Sdd22 được xác định là 0.5 × (S33 − S34 − S43 + S44), trong đó Sij (i, j = 1, 2, 3, 4) biểu thị các tham số S của bốn cổng Do tính đối xứng của ăng ten trong thiết kế này, chỉ có S11 active được nêu rõ, nhưng chúng ta có thể hiểu rằng S22 active cũng sẽ tương tự như S11 active khi xem xét cổng 3 và cổng 4.
4 được cấp nguồn vi sai lệch nhau 180 độ
Để chứng minh ưu điểm của việc khoét các khe tại 4 cạnh của tấm bức xạ hình vuông, bài viết so sánh với thiết kế ăng ten phân cực kép không sử dụng 4 khe Hình 3.8 thể hiện tham số S11 active của ăng ten khoét khe, trong khi hình 3.9 minh họa thiết kế ăng ten đối chứng.
Hình 3.9 Ăng ten phân cực kép với tấm bức xạ vuông thông thường
Thiết kế mảng cho hệ thống ăng ten
Mảng ăng ten, hay ăng ten mảng, là tập hợp nhiều ăng ten đơn kết nối với nhau, hoạt động như một phần tử ăng ten duy nhất để truyền và nhận sóng vô tuyến trong hệ thống truyền thông không dây Các ăng ten đơn này thường được kết nối vào một máy thu hoặc máy phát, với đường tiếp điện được quy định về pha cụ thể Mảng ăng ten có hệ số tăng ích cao hơn so với từng ăng ten đơn lẻ và đặc biệt nổi bật với khả năng định hướng tốt Trong bối cảnh sự gia tăng nhanh chóng của thiết bị di động và lưu lượng dữ liệu, việc định hướng sóng hiệu quả trở nên quan trọng, giúp tối ưu hóa việc sử dụng sóng di động thay vì phân bố đều, tiết kiệm năng lượng Số lượng ăng ten đơn trong mảng càng lớn thì độ lợi càng cao và chùm tia càng hẹp, như trong trường hợp của các mảng ăng ten radar quân sự với hàng nghìn ăng ten riêng lẻ.
3.3.1 Yêu cầu kỹ thuật với một mảng ăng ten
Các yêu cầu đối với mảng ăng ten phân cực kép được đưa ra dưới đây:
• Băng thông hoạt động (S11 > -10dB): 2.52 GHz - 2.66 GHz và 3.56 – 3.64 GHz với tần số trung tâm là 2,8 GHz
• Độ lợi thực tế đạt: 15.8 dBi ở dải dưới và 14.3 dBi ở dải trên
• Sự cách ly giữa các cổng: < -18dB
• Độ rộng búp sóng nữa công xuất trong mặt phẳng V: xấp xỉ 13° tại tần số 2.6 GHz và xấp xỉ 10° tại tần số 3.6 GHz
• Độ rộng búp sóng nửa công xuất trong mặt phẳng H: xấp xỉ 52° tại tần số 2.6 GHz và xấp xỉ 38° tại tần số 3.6 GHz
3.3.2 Thiết kế mảng ăng ten
Hình 3.17 Cấu hình mảng ăng ten
Ăng ten mảng có lợi thế về chùm búp sóng hẹp và tính hướng tốt, mang lại hệ số tăng ích cao hơn Dựa trên thiết kế ăng ten đơn, một mảng ăng ten phân cực kép với 16 cổng 50 Ω đã được phát triển, sử dụng cấu trúc tiếp điện lệch pha 180 độ Thiết kế ăng ten và mô phỏng được trình bày trong hình 3.17, với khoảng cách giữa các phần tử ăng ten, bao gồm lớp điện môi và mặt đất, được đặt sát nhau Để đạt được độ rộng chùm sóng hẹp và tăng ích lớn hơn trong mặt phẳng nằm ngang, ăng ten phân cực kép gồm 4 phần tử được thiết kế, với khoảng cách giữa các tâm phần tử là 120 mm, tương đương với λ0 tại tần số trung tâm 2.8 GHz Kích thước tổng thể của mảng ăng ten là 480 mm x 120 mm x 11.3 mm, tương đương với 4.4 λ0 x 1.1 λ0 x 0.10 λ0 Mảng này có 16 cổng tiếp điện được phân chia theo quy tắc, với các cổng phân cực 0° và 180° được đánh số cụ thể.
3.3.3 Kết quả mô phỏng và đánh giá
Dựa trên các thông số từ hình 3.18 và 3.19, mảng ăng ten phân cực kép cho thấy băng thông tương tự như phần tử ăng ten đơn khi sử dụng các cổng tiếp điện vi sai Sự cách ly giữa hai cổng trong toàn bộ băng tần hoạt động mong muốn luôn nhỏ hơn -18 dB.
Hình 3.18 Tham số S11 active của mảng ăng ten
Hình 3.19 Tham số cách ly giữa các cổng trong một phần tử ăng ten
Dựa trên các đánh giá, có thể kết luận rằng tham số S11 active và các tham số cách ly giữa các cổng tương tự như phần tử ăng ten riêng lẻ Cụ thể, băng thông hoạt động đạt được tại hệ số phản xạ < -10dB ở hai băng tần 2.52 GHz - 2.64 GHz và 3.56 GHz – 3.64 GHz, với sự cách ly đảm bảo < -18 dB như phần tử đơn Hơn nữa, sự tác động lẫn nhau giữa các phần tử trong một mảng cũng đạt mức < -35dB, như thể hiện trong hình 3.20.
Hình 3.20 Hệ số cách ly ghép nối của mảng
Các tham số S của mảng được tính toán và thể hiện trong hình 3.18 Khoảng cách trung bình từ tâm ăng ten này đến tâm ăng ten liền kề là λ0 ở tần số 2,8 GHz, đảm bảo tần số hoạt động tại hai băng tần tương tự như phần tử ăng ten đơn đã được đề xuất.
Sự cách ly giữa các phân cực trong một phần tử ăng ten, như được thể hiện trong Hình 3.19, đạt giá trị < -18 dB Điều này không chỉ đảm bảo hiệu suất tốt tương tự như phần tử đơn lẻ mà còn đáp ứng yêu cầu về yếu tố cách ly mong muốn.
Để xác định số lượng phần tử trong mảng và mối liên hệ giữa hệ số tăng ích của mảng với hệ số tăng ích của từng phần tử, chúng ta có thể áp dụng công thức sau đây.
𝐺 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑦 : Hệ số tăng ích mảng
𝐺 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 : Hệ số tăng ích của 1 phần tử ăng ten 𝑁: Số lượng phần tử ăng ten
Sau khi xác định số lượng phần tử dựa trên mối liên hệ với hệ số tăng ích, quá trình thiết lập thông số mô phỏng diễn ra như với phần tử đơn lẻ Tuy nhiên, khi tổng hợp mảng, cần lưu ý rằng biên độ và khoảng cách sẽ bị thu hẹp, trong khi hệ số khếch đại lại tăng lên.
Hiệu suất bức xạ là yếu tố quan trọng để đánh giá khả năng thu và nhận tín hiệu RF của ăng ten trong không gian tự do, được xác định bằng tỷ lệ giữa tổng công suất bức xạ và tổng công suất đầu vào từ máy phát Một ăng ten có hiệu suất bức xạ cao sẽ tối ưu hóa việc phát công suất đầu vào ra không gian tự do, nâng cao hiệu quả truyền thông tin và năng lượng điện tử Trong thiết kế này, hiệu suất bức xạ đạt 98% và 70% tại hai tần số hoạt động chính 2.6 GHz và 3.6 GHz, cho thấy kết quả khả quan trong việc đánh giá hiệu suất của ăng ten.
Hình 3.21 Hiệu xuất bức xạ mảng ăng ten
Hệ số tăng ích thực sự của ăng ten mảng và phần tử ăng ten đơn lẻ cho thấy sự tương đồng với công thức tính đã nêu Đối với ăng ten đơn cải tiến, hệ số tăng ích đạt khoảng 8 dBi ở dải tần số hoạt động dưới và 7.5 dBi ở dải tần số hoạt động trên Trong khi đó, mảng ăng ten thiết kế từ bốn phần tử ăng ten riêng lẻ cho kết quả tốt hơn, với hệ số tăng ích đạt khoảng 15.8 dBi ở dải tần số dưới và 14.3 dBi ở dải tần số trên Cả hai kết quả cho thấy ăng ten đơn và mảng ăng ten đều có hiệu suất tương đối tốt theo đánh giá sơ bộ.
Hình 3.22 Hệ số tăng ích (Realized gain) của phần tử ăng ten đơn cải tiến
Hình 3.23 Hệ số tăng ích (Realized gain) của mảng ăng ten
Trong đồ án này, em đã trình bày đồ thị bức xạ của mảng ăng ten tại hai tần số chính 2.6 GHz và 3.6 GHz, giúp xác định các tham số quan trọng về đặc tính bức xạ của ăng ten Kết quả cho thấy các chùm tia chính luôn hướng rộng mà không bị tách hoặc nghiêng không mong muốn Độ phân cực chéo đo được ở cả mặt phẳng V và H đều thấp hơn khoảng 20dB so với các mức đồng cực trên toàn bộ dải tần Đặc biệt, độ rộng búp sóng nửa công suất (HPBW) của mảng ăng ten thiết kế đạt khoảng 52° trong mặt phẳng H và 13° trong mặt phẳng V ở tần số 2.6 GHz, trong khi ở tần số 3.6 GHz, độ rộng búp sóng nửa công suất đạt 38° trong mặt phẳng H và 10° trong mặt phẳng V So với ăng ten đơn, ăng ten ghép mảng có tính hướng tốt hơn ở mặt phẳng V, từ đó giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả hơn.
Hình 3.24 Đồ thị bức xạ mảng ăng ten
Kết luận chương
Các thiết kế và kết quả trong Chương III về ăng ten đơn và ăng ten mảng đã đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật cho ăng ten phân cực kép tại trạm gốc 5G Những lợi ích của ăng ten này tại trạm gốc chứng tỏ tính khả thi của ứng dụng trong thực tế Hy vọng rằng ăng ten sẽ sớm được kiểm nghiệm và triển khai trong các mạng lưới truyền thông tại Việt Nam trong thời gian tới.
TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO
Báo cáo tốt nghiệp này nghiên cứu các ăng ten cho trạm gốc băng rộng, với chủ đề “Thiết kế Ăng ten phân cực kép cho Trạm gốc 5G” Qua quá trình nghiên cứu, tôi đã học được cách thực hiện nghiên cứu, phân tích các bài báo khoa học và thiết kế ăng ten phù hợp cho các ứng dụng trạm gốc Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của thông tin liên lạc không dây, nhu cầu về ăng ten trạm gốc ngày càng cao, yêu cầu không chỉ băng tần 2,6GHz cho 5G mà còn các đặc điểm như mẫu bức xạ ổn định và mức độ cách ly cao giữa các cổng Mặc dù thời gian nghiên cứu chỉ có vài tháng và kết quả chưa hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, đề tài này đã mang lại cho tôi nhiều cảm hứng và động lực để cải thiện các vấn đề trong tương lai.
Hướng nghiên cứu tiếp theo của đồ án là mở rộng băng tần hoạt động của ăng ten, đồng thời thực hiện đo đạc và kiểm nghiệm thực tế để so sánh với các nghiên cứu trước đó, nhằm đạt được cái nhìn tổng quan và chính xác nhất về hiệu suất của ăng ten.
Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã nhận được sự hỗ trợ quý báu từ bạn bè và thầy cô, không chỉ về kiến thức thiết kế ăng ten mà còn về kỹ năng đọc hiểu tài liệu tiếng Anh chuyên ngành và kỹ năng thuyết trình Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo tiến sĩ Nguyễn Việt Hưng vì sự hướng dẫn tận tình và tuyệt vời trong quá trình nghiên cứu và thiết kế ăng ten cho đồ án này.