1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRUNG TÂM ĐÀO TẠO TÀI NĂNG VÀ CHẤT LƯỢNG CAO
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
*************
Bài tập lớn
Thông Tin Vệ Tinh Đề tài
Thiết kế, mô phỏng và chế tạo antenna VHF
trên vệ tinh f
0
= 150MHz

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Vũ Văn Yêm

Thực hiện: Hà Trung Dũng SHSV : 20090509

Lớp: KSTN – Điện tử Viễn thông – K54
Hà Nội, tháng 12 năm 2013
2

3
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 : A patch antenna ……………………………………………………….… 5
Hình 1.2 : A patch antenna and its coordinate system.……………………… …… 6
Hình 1.3 : Đồ thị phát xạ của 1 tấm patch antenna.…………………………….… 6
Hình 3.1 : Mô hình antenna và các thông số. (a) 3D và 2D print, (b) top layer, (c) bottom
layer. ……………………………………………………………………………………… 11
Hình 4.1 : Ảnh hưởng của thông số Rfi …………………………….……… 12
Hình 4.2 : Ảnh hưởng của thông số Rfo.…………………………….………………13
Hình 4.3 : Ảnh hưởng của thông số Wfs.…………………………………………….13

Hình 4.4 : Ảnh hưởng của thông số S.……………………………… …………… 13

Hình 4.5 : Ảnh hưởng của thông số Sr.………………………… ………………….14

được sử dụng trên vệ tinh. Cụ thể, antenna được thiết kế, mô phỏng chế tạo có tần số
trung tâm f
0
= 150MHz thuộc dải tần VHF, tiếp điện kiểu microstrip-fed, 1 loại planar
antenna. Đồng thời báo cáo cũng thông qua công cụ mô phỏng CST tối ưu kích thước
để đưa ra các kết quả tần số hoạt động khác nhau xung quanh tần số f
0
=150MHz.

Keyword : planar Antennas, small Antennas, VHF antennas, microstrip-
fed antenna, SRR 5


sinθ) (1.1)
g(θ, ɸ = 0
0
) = cos
2
θ(


) (1.2)
6
trong đó X =




, o là bước sóng trong không gian tự do. Đồ thị của 2 phương
trình (1.1) và (1.2) được vẽ trên hình 1.3.

Hình 1.2 : A patch antenna and its coordinate system.

Hình 1.3 : Đồ thị phát xạ của 1 tấm patch antenna. 7

8
Chương II – Antenna vòng SRR tiếp điện kiểu microstrip-fed.
Một antenna thu nhỏ kích thước tiếp điện kiểu mirostrip-fed kết hợp của vòng
SRR nối với nhau bên ngoài và 1 vòng cung monopole được giới thiệu. Kích thước
của antenna được cấu hình 1/25 bước sóng, toàn bộ lớp substrate điện môi có kích
thước 80x60mm và hoạt động tạo tần số 150MHz.
Trong thông tin vô tuyến hiện đại, nhu cầu tăng tốc độ truyền và công suất lớn
hơn, đều đi liền với nhu cầu từ người sử dụng để đáp ứng các dịch vụ phức tạp, việc
này yêu cầu thiết kế một hệ thống hoạt động tốt hơn [2]. Vì các thiết bị thông tin trở
bên nhỏ hơn do việc tích hợp vào mạch điện tử, antenna trở thành thành phần lớn đáng
kể của 1 khối toàn bộ thiết bị. Kết quả này phụ thuộc vào nhu cầu thu nhỏ kích thước
antenna. Do đó, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các phương pháp khác nhau để thu
nhỏ kích thước của antenna vi dải [3-21].
Một tấm điện môi có điện môi lớn được sử dụng để làm giảm bước sóng hiệu
dụng, và giảm kích thước antenna [3-6]. 1 tấm điện môi bằng gốm mới phát triển được
sử dụng ở [5] bởi vì giá trị điện môi của nó rất lớn. Shorted pin và walls được sử
dụng trong cấu trúc đối xứng để giảm đi ½ hay ¾ kích thước antenna [7-10]. Việc sử
dụng hình dạng đường meander, zigzag, hình xoắn ốc của antenna trong vùng nhỏ,
giản đến kích thước antenna
λ/
10
được thiết kế trong [11-14].

Sử dụng hình Hilbert có thế giảm kích thước toàn bộ lên đến 77% đưa kích
10
Chương III – Mô tả antenna.
SRR có thể thu nhỏ kích thước bán kính ngoài và khả năng sinh ra đáp ứng
điện từ mạnh; do đó chúng hình thành nền tảng rất thu hút cho việc thiết kế antenna
kích thước điện nhỏ. Cho mục tiêu này, 1 broadside-coupled SRR được sử dụng phụ
thuộc vào tỉ số bán kính và bước sóng mong muốn như so sánh trong các cấu trúc
SRR khác [22]. Trong báo cáo này, SRR antenna được trình bày. Antenna thiết kê
được minh họa ở hình 3.1. Antenna gồm có hình cung monopole tiếp điện 50ohm
dạng microstrip-fed và bên ngoài nó là coupled SRR. Monopole gồm có 2 nửa đường
tròn với bán kính là Rfi và Rfo, và 2 tâm của 2 đường tròn cách nhau 1 khoảng

11 (a) Hình 3.1 : Mô hình antenna và các thông số. (a) 3D và 2D print, (b) top layer, (c) bottom
layer.

12
CHƯƠNG IV : Mô phỏng, chế tạo, tối ưu antenna.

Các thông số của antenna này được nghiên cứu để có thể hiểu được ảnh hưởng
của mỗi thông số, no được yêu cầu cho quá trình tối ưu hóa antenna. Hơn nữa, biết
ảnh hưởng của mỗi thông số, chúng ta có thể sử dụng 1 hoặc nhiều thông số để tái cấu

Bảng 4.1 : Các thông số.

Hình 4.1 : Ảnh hưởng của thông số Rfi.

13 Hình 4.2 : Ảnh hưởng của thông số Rfo.
Hình 4.3 : Ảnh hưởng của thông số Wfs.
Hình 4.4 : Ảnh hưởng của thông số S. Hình 4.8 : Đồ thị phát xạ 2D.
Hình 4.9 : Đồ thị phát xạ 3D.
16 Hình 4.10 : Surface Current.



18
Tài liệu tham khảo :

[1] James, J. R., P. S. Hall, and C. Wood. 1981. Microstrip Antenna Theory and
Design. Peter Peregrinus, UK.
[2] Eldek, A. A., “A compact
multi-band
meanderline
antenna for
wireless
communications applications,”
Microwave Opt.
T
e
ch.
Lett., Vol. 50, No. 4,
1117–1121, Apr. 2008.
[3] Lo, T. K., C O. Ho, Y. Hwang, E. K. W. Lam, and B. Lee,
“Miniature
aperture-coupled
microstrip
antenna
of very
high
permittivity,”
Electronics

ceramic
patch
antenna
for UHF RFID tag
mountable
on
metallic
objects,” Progress In
Electromagnetics
Research C, Vol. 4, 129–138, 2008.
[7] Ruvio, G. and M. J. Ammann, “A novel wideband
semi-planar
miniaturized antenna,”
IEEE
Transactions
on
Antennas and
Propagation, Vol.
55, No. 10, 2679–2685, 2007.
[8] Ko, C H., M J. Chiang, and J Y. Sze,
“Miniaturized planar
annular
slot
antenna
design utilizing shorting conducting
strip,”
IEEE
Antennas
and
Wireless Propagation Letters, Vol. 8, 1360–1363, 2009.

on
Antennas
and
Pr
op
agation
,
Vol. 52, No. 8, 1957–1962, 2004.
[12]
Sarabandi,
K. and R. Azadegan, “Design of an
efficien
t
miniaturized
UHF planar
antenna,”
IEEE
Transactions on
Antennas
and
Propagation, Vol. 51, No. 6, 1270–1276, 2003.
[13] Abbosh, A. M.,
“Miniaturized
microstrip-fed
tapered-slot
an
tenna
with
ultrawideband performance,”
IEEE

F antenna
for wireless sensor network
applications,”
IEEE
Transactions
on
Antennas
and Propagation, Vol. 58, No. 9,
3100–3103, 2010.
[16] Yousefi, L. and O. M. Ramahi,
“Miniaturised antennas using
artificial
magnetic materials with fractal hilbert
inclusions,”
Electronics Letters, Vol. 46,
No. 12, 816–817, 2010.
[17] Azaro, R., F. Viani, L. Lizzi, E. Zeni, and A. Massa,
“A
monopolar
quad-band antenna
based on a hilbert self-affine
prefractal
geometry,” IEEE
Antennas
and Wireless
Pr
op
agation
Letters, Vol. 8, 177–180,
2009.

[21] Kim, O. S. and O. Breinbjerg,
“Miniaturized
self-resonan
t
split-
ring
resonator
antenna,”
Electronics Letters, Vol. 45, No. 4, 196–197, 2009.
[22] Marques, R., F. Mesa, J. Martel, and F. Medina,
“Comparitiv
e
analysis
of edge and
broadside-coupled
split ring
resonators
for
metamaterial
design — Theory and
experiments,” IEEE
Transactions
on
Antennas
and
Propagation, Vol. 51, No. 10, 2572–2581, 2010.