Luận án Nghiên cứu phát triển anten tái cấu hình theo tần số sử dụng chuyển mạch điện tử

ết hợp. Trong đó, PIN diode có ưu điểm về 
nguồn cấp điện bé, suy hao thấp, độ cách ly tốt, giá thành rẻ và tốc độ chuyển 
mạch nhanh nhất trong tất cả các chuyển mạch điện. 
1.8. Các kỹ thuật tái cấu hình anten theo tần số 
1.8.1 Tái cấu hình anten dùng kỹ thuật thay đổi chiều dài phần tử 
bức xạ 
 Tái cấu hình anten theo kỹ thuật thay đổi phần tử bức xạ là kỹ thuật phân bố 
lại dòng bề mặt của anten bằng cách thay đổi hình dạng hay độ dài của phần tử 
bức xạ của anten trong khi cấu trúc tiếp điện vẫn giữ nguyên. Một cấu trúc anten 
tái cấu hình theo tần số áp dụng kỹ thuật này được đề xuất trong chương 2 của 
luận án. 
1.8.2 Tái cấu hình anten dùng kỹ thuật thay đổi mạng phối hợp trở 
kháng 
 Tái cấu hình anten theo kỹ thuật thay đổi mạng phối hợp trở kháng chính là 
thay đổi hình dạng phần tử tiếp điện cho anten hay thay đổi trở kháng anten trong 
khi vẫn giữ nguyên cấu trúc bức xạ. 
1.8.3 Tái cấu hình anten theo phương pháp thay đổi cấu trúc anten 
 Ngoài hai kỹ thuật tái cấu hình anten theo tần số như được đề cập ở trên, 
một phương pháp khác để tái cấu hình anten đó là thay đổi cấu trúc anten. Kỹ 
thuật này được áp dụng trong anten tái cấu hình theo tần số được đề xuất ở chương 
4 của luận án. 
1.9 Kết luận chương 1 
 Chương 1 trình bày tổng quan về anten tái cấu hình, các phương pháp tái cấu 
hình anten, các kỹ thuật để tái cấu hình anten theo tần số bao gồm kỹ thuật tái cấu 
hình anten bằng cách điều chỉnh độ dài của phần tử bức xạ, thay đổi mạng phối 
hợp trở kháng và thay đổi cấu trúc anten. Các kỹ thuật tái cấu hình anten theo tần 
số là cơ sở để phân tích, thiết kế các anten tái cấu hình được trình bày trong các 
chương tiếp theo của luận án. 
 5 
 ANTEN TÁI CẤU HÌNH THEO TẦN SỐ SỬ DỤNG KỸ 
THUẬT THAY ĐỔI CHIỀU DÀI PHẦN TỬ BỨC XẠ 
2.1 Giới thiệu chương 
Chương 2 trình bày một thiết kế anten monopole tái cấu hình theo tần số cấp 
điện kiểu đồng phẳng với ba cấu hình khác nhau, tạo ra ba băng tần khác nhau 
với các tần số cộng hưởng là 2,1GHz, 2,6 GHz và 3,3 GHz. Ưu điểm của anten là 
kích thước nhỏ gọn, cấu trúc đơn giản và dễ chế tạo. 
2.2 Các bước thiết kế anten monople tái cấu hình theo tần số cấp 
điện đồng phẳng 
 Đầu tiên, một anten đơn cấp điện kiểu đồng 
phẳng được thiết kế cộng hưởng ở tần số 2,1 
GHz. Tiếp theo, bằng cách thay đổi trạng thái 
của diode nhờ vào nguồn cấp điện một chiều, 
anten được tính toán để cộng hưởng ở các tần 
số tiếp theo là 2,6 GHz và 3,3 GHz. 
2.3. Thiết kế anten monople tái cấu 
hình theo tần số cấp điện đồng phẳng 
2.3.1 Cấu trúc anten 
 Cấu trúc anten monopole tái cấu hình 
theo tần số có cấu trúc đối xứng như trên Hình 
2.1. 
2.3.2 Tính toán kích thước anten 
 Đầu tiên, phần cấp điện CPW cho anten Hình 2.1. Cấu trúc anten 
được thiết kế. Tiếp theo, kích thước của anten 
và chiều dài của phần tử bức xạ được tính theo công thức lý thuyết, sau đó được 
tối ưu bằng phần mềm CST. Kích thước tổng của anten sau khi tối ưu là 24 ×
34 × 1,6 3 với kích thước chi tiết ở Bảng 2.1. 
 Bảng 2.1. Kích thước chi tiết của anten monopole tái cấu hình theo tần số 
 Tham số W L wf ws a m 
 Giá trị (mm) 24 34 3 3 1 1 
 Tham số g L1 L2 L3 L4 Lg 
 Giá trị (mm) 0,3 5 9 7,5 16 16 
2.4. Nguyên lý hoạt động của anten đơn cực cấp điện đồng phẳng tái 
cấu hình theo tần số 
 Để tái cấu hình anten, chiều dài của các thanh bức xạ thay đổi bằng cách 
thay đổi trạng thái chuyển mạch của diode. Chiều dài của thanh bức xạ thay đổi 
để đạt được ba cấu hình anten khác nhau, gọi là S1, S2 và S3. 
 6 
2.4.2 Phân bố dòng bề mặt 
 Hình 2.2 biểu diễn phân bố dòng bề mặt của anten ở cả ba cấu hình. 
 (a) Cấu hình S1 (b) Cấu hình S2 (c) Câu hình S3 
Hình 2.2 Phân bố dòng bề mặt của các thanh bức xạ ở các cấu hình khác nhau 
2.5 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm 
 Hình ảnh mẫu anten đề xuất được chế tạo như trong 
Hình 2.3. Hình 2.4 (a) - (c) là kết quả mô phỏng và đo đạc 
mô-đun hệ số suy hao phản hồi ở cả ba trạng thái của anten 
tái cấu hình. Kết quả mô phỏng và đo đạc cho thấy, anten có 
thể hoạt động ở ba cấu hình tần số khác nhau với tần số cộng 
hưởng trung tâm là 2,1 GHz, 2,6 GHz, 3,3 GHz. 
 Hình 2.3. Mẫu anten chế tạo 
 (a) Cấu hình S1 (b) Cấu hình S2 (c) Cấu hình S3 
 Hình 2.4. Kết quả đo và mô phỏng của độ lớn hệ số phản xạ ở ba cấu hình 
 Hình 2.5 (a) - (c) biểu diễn đồ thị bức xạ 2D của anten đề xuất ở 3 cấu hình 
khác nhau. 
 (a) Cấu hình S1: 2,1 GHz (b) Cấu hình S2: 2,6 GHz 
 7 
 (c) Cấu hình S3: 2,1 GHz (d) Cấu hình S3: 2,1 GHz 
 Hình 2.5. Đồ thị bức xạ 2D mặt phẳng XZ và YZ ở ba cấu hình khác nhau 
2.6 Kết luận chương 2 
 Chương 2 trình bày quá trình thiết kế cũng như các kết quả mô phỏng, đo 
đạc thực nghiệm của anten đơn cấp điện đồng phẳng tái cấu hình theo tần số ứng 
dụng cho UMTS, LTE và WiMAX. Anten có thể tái cấu hình để hoạt động ở ba 
cấu hình khác nhau với các tần số cộng hưởng trung tâm là 2,1 GHz, 2,6 GHz và 
3,3 GHz. Anten đề xuất có cấu trúc đơn giản, nhỏ gọn với kích thước tổng là 24 ×
34 mm2. Với cấu trúc này, tần số cộng hưởng của anten có thể được điều chỉnh 
để hoạt động ở các tần số mong muốn khác. 
 ANTEN TÁI CẤU HÌNH THEO TẦN SỐ SỬ DỤNG KỸ 
THUẬT THAY ĐỔI MẠNG PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG 
3.1 Giới thiệu chương 
 Chương này đề xuất một kỹ thuật tái cấu hình theo tần số bằng cách thay 
đổi vị trí “Shorting Pin” (SP) trong anten PIFA dẫn đến thay đổi phối hợp trở 
kháng cho anten. Đồng thời, một anten MIMO PIFA tái cấu hình theo tần số áp 
dụng kỹ thuật tái cấu hình này cũng được trình bày. Ngoài ra, một thiết kế anten 
tái cấu hình theo tần số thứ hai được trình bày trong chương này dựa trên anten 
đơn cực. Việc tái cấu hình của anten được thực hiện bằng cách áp dụng kỹ thuật 
thay đổi mạng phối hợp trở kháng cho anten kết hợp với hợp với sử dụng thay đổi 
chiều dài phần tử bức xạ. 
3.2 Anten PIFA tái cấu hình theo tần số bằng kỹ thuật dịch SP 
3.2.1 Kỹ thuật tái cấu hình theo tần số cho anten PIFA 
 Hình 3.2. Mô hình mạch 
Hình 3.1. Cấu trúc anen PIFA truyền thống tương đương của anten PIFA 
 Kỹ thuật tái cấu hình theo tần số cho anten PIFA bằng kỹ thuật SP được đề 
xuất dựa trên nguyên lý khoảng cách giữa SP và cổng cấp điện thay đổi làm thay 
 8 
đổi trở kháng của anten. Điều này được giải 
thích thông qua mô hình mạch tương đương 
của một anten PIFA truyền thống như Hình 
3.1 và Hình 3.2. Khi thay đổi giá trị jX thì 
tổng trở kháng của cả hai phần tử song song ở 
mạch này sẽ thay đổi. Do vậy, trở kháng của 
anten có thể được điều khiển thông qua 
khoảng cách giữa cổng cấp điện và SP. Điều 
này dẫn đến tần số cộng hưởng của anten 
được điều khiển thông qua vị trí của SP. Hình Hình 3.3. Tần số cộng hưởng 
3.3 biểu diễn thần số cộng hưởng của anten thay đổi khi điều chỉnh D 
thay đổi khi điều chỉnh khoảng cách D đối với 
một anten PIFA truyền thống. 
3.2.2 Các bước thiết kế anten PIFA tái cấu hình theo phương pháp 
dịch SP 
 z
 Đầu tiên, một anten PIFA đơn băng tần cố định đượcx thiết kế. Tiếp theo, trở 
kháng anten được điều chỉnh thông qua dịch vị trí SP đYể khảo sát tần số cộng 
hưởng, từ tần số cộng hưởng yêu cầu sẽ xác định được vị trí SP tương ứng. Sau 
đó, anten đơn tái cấu hình và MIMO tái cấu hình được thiết kế dựa trên kết quả 
khảo sát. 
 z
 x
3.2.3 Thiết kế anten PIFA đơn có băng tần hoạt động cố định 
 Y
 Đầu tiên, một anten đơn PIFA đơn có băng tần cốĐế đ ịđiệnnh choPhần ứ tửng Cổng dụ ngcấp UMTS 
được thiết kế như trong Hình 3.4. Kích thước tổng của môiphần bứctử xạbứ c xđiệnạ hình chữ 
nhật là W × L. Giá trị khởi tạo ban đầu L và W được tính toán theo công th ức 
 Đường cấp Đất
(3.1): Đế điện Phần tử Cổng cấp điện
  môi bức xạ điện
 0 
 퐿 + 푊 = (3.1) 
 Đường cấp Đất
 4√푒 điện
 z l
 x 3
 z
 l
 x 4
 5
 l l
 Y 3
 mm
 l
 4
 5
 l
 Y 21
 s
 =
 mm
 L
 l
 21
 1
 s
 =
 L
 l
 1
 w
 w
 l2 l2
 (a) W=15.5mm
 W=15.5mm 
 (b) 
 22.5 mm 58 mm
 ĐếĐế điệnđiện PhầnPhần tử tửCổng Cổng cấp cấp 
 bức xạ 
 môimôi bức xạ điệnđiện 22.5 mm 58 mm
 mm
 40 
 Mặt phẳng 
 đất
 Đường cấp Đất
 điện Đường cấp 
 Đường cấp Đất điệnmm
 40 
 điện Mặt phẳng 
 đất
 (c) 
 l3 Đường cấp 
 (d)điện 
 l
 3 l
 4
 5
Hìnhl 3.4. Cấu trúc của anten PIFA băng tần cố định: (a) Cấu trúc tổng thể, (b) 
 mm
 21
 l
 s
 4
 =
 5
 l
 L
 Mặl t bên cạnh, (c) Mặt trên (Phần tử bức xạ), (d) Mặt dưới 
 1
 mm
 21 w
 s
 = 9 
 L l
 2 l
 1
 W=15.5mm
 w
 l2
 W=15.5mm
 22.5 mm 58 mm
 mm 22.5 mm 58 mm
 40 
 Mặt phẳng 
 đất
 Đường cấp 
 điện
 mm
 40 
 Mặt phẳng 
 đất
 Đường cấp 
 điện
 Bảng 3.1. Kích thước của anten PIFA băng tần cố định 
Tham số W L w l1 l2 l3 l4 l5 s 
Giá trị (mm) 15,5 21 1 11,8 3.5 10 5,3 8,2 1 
 (a) (b) 
 Hình 3.5. Kết quả mô phỏng của anten PIFA tần số cố định 
(a) Mô-đun hệ số suy hao phản hồi, (b) Đồ thị bức xạ 2D (mặt phẳng XZ và YZ) 
 Hình 3.5 (a) chỉ ra kết quả mô 
phỏng tham số |S11| của anten PIFA có 
băng tần hoạt động cho ứng dụng 
UMTS. Hình 3.5 (b) là đồ thị bức xạ 
trên mặt phẳng XZ và YZ ở tần số 2,1 
GHz. 
3.2.4 Điều khiển tần số cộng 
hưởng 
 Đối với cấu trúc anten PIFA 
này, kết quả mô phỏng chỉ ra rằng trở 
kháng của anten PIFA hay đổi theo 
khoảng cách giữa vị trí tiếp điện và SP. Hình 3.6. Kết quả mô phỏng mô-đun hệ số 
Hình 3.6 biểu diễn kết quả mô phỏng suy hao phản hồi khi dịch SP ở các vị trí 
mô-đun hệ số suy hao phản hồi khi SP khác nhau 
ở các vị trí khác nhau. 
3.2.5 Thiết kế anten PIFA MIMO đơn tái cấu hình theo tần số 
3.2.5.1 Thiết kế một phần tử anten PIFA tái cấu hình 
 Anten PIFA đơn tái cấu hình theo tần số có cùng cấu trúc như anten băng 
tần cố định đề xuất ở mục 3.2.3. Tuy nhiên, thay vì chỉ có một SP, anten đơn tái 
cấu hình theo tần số có bốn SP, gọi là SP1, SP2, SP3 và SP4, được đặt ở vị trí 
tương tự như được khảo sát ở bước trên. Hình 3.7 (a), (b) biểu diễn mặt trên và 
mặt dưới của anten PIFA tái cấu hình theo tần số. Bằng cách chuyển mạch các 
diode PIN, anten đạt được bốn cấu hình tần số khác nhau. 
 10 
 x2 = x3 = x4 = x1
 4
 y
 SP4
 3
 1 
 y
 y
 = 
 2 2 
 y
 SP3
 SP2
 SP1
 :Capacitor
 x = x = x = x
 2 3 4 1 :Diode
 4
 y
 SP4 Mặt phẳng 
 đất
 3
 1 
 y D4
 y
 = 
 2 2 
 y
 SP3
 D3
 SP2
 SP1
 D1
 D2
 Tụ điện
 (a) (b) 
 Hình:Diode 3.7. Anten PIFA tái cấu hình theo tần số: (a) Mặt trên, (b) Mặt dưới 
 Hình 3.8 là mẫu anten được Groundchế tạo với kích 
thước của phần D4 tử bức xạ rất bé, chỉ 15,5 ×
 21 mm2. Kết quả mô phỏng và đo đạc mô-đun hệ số 
suy hao phản hồi cD3ủa anten tái cấu hình được chỉ ra 
 D1
ở Hình 3.9. Có thDể2 thấy rằng, kết quả mô phỏng và 
đo đạc khá tương đồng nhau. Tuy nhiên, ở cấu hình 
S3, tần số cộng hưởng trung tâm đo đạc lệch so với 
mô phỏng. Nguyên nhân của sự sai lệch này có thể 
do dây cấp nguồn một chiều được hàn nối thủ công 
để điều chỉnh trạng thái chuyển mạch cho diode. Khi 
ứng dụng anten tái cấu hình vào các thiết bị thu phát, Hình 3.8. Mẫu anten PIFA 
các phần tử gồm diode, tụ điện, dây cấp nguồn một đơn tái cấu hình 
chiêu và anten phải được tích hợp vào trong một 
mạch để giảm sai số. 
 Hình 3.9. Kết quả mô phỏng và đo mô-đun hệ số suy hao phản hồi của 
 anten PIFA tái cấu hình theo tần số ở các cấu hình 
 Đồ thị, bức xạ trên mặt phẳng XZ và YZ của anten với bốn cấu hình khác 
nhau được thể hiện trên Hình 3.10 (a) – (d). 
 11 
 (a) (b)
 (c) (d) 
Hình 3.10. Đồ thị bức xạ 2D (XZ và YZ) ở bốn cấu hình tương ứng với bốn tần 
 số: (a) 0,85 GHz, (b)1,57 GHz, (c)1,9 GHz, (d) 2,1 GHz 
3.2.5.2 Anten MIMO tái cấu hình theo tần số 
 Mục này trình bày một thiết kế anten MIMO PIFA tái cấu hình theo tần số. 
Anten MIMO gồm hai phần tử anten đơn tái cấu hình như đề xuất trong mục 
3.2.5.1. Anten MIMO được đặt cách nhau với khoảng cách giữa hai cổng tiếp điện 
bằng nửa bước sóng ở tần số 2,1GHz (70 mm) và bằng 0,2 lần bước sóng ở tần số 
0,9 GHz theo cách như ở Hình 3.11. 
 Ở tất cả các cấu hình anten đều đạt được độ cách ly tốt giữa hai phần tử, 
với |S21| < -20 dB ở tất cả các băng tần hoạt động. Hình 3. (a) - (d) biểu diễn kết 
quả mô đo và mô phỏng của tham số |S11| và |S21|. Bảng 3.3 tóm tắt các thông số 
của anten MIMO tái cấu hình. 
 12 
 Cổng cấp điện
 Đất Đất
 d = λ/2 = 70 mm
 Cổng cấp điện 
 Hình 3.11. Anten PIFA MIMO(a )2 × 1 tái cấu hình theo tần số 
 (a) (b) 
 (c) 
 (d) 
 Hình 3.12. Kết quả đo và mô phỏng tham số S của anten MIMO tái cấu 
 hình lần lượt ở các trạng thái (a) S1, (b) S2, (c) S3, (d) S4 
Bảng 3.2. Tóm tắt thông số của anten MIMO tái cấu hình 
 Trạng thái hoạt động S1 S2 S3 S4 
 Tần số cộng hưởng (GHz) 0,85 1,575 1,9 2,1 
 Băng thông ở -10 dB (MHz) 125 516 642 534 
 Hệ số tăng ích cực đại (dBi) -0,9 2,61 3,02 3,56 
 Hiệu suất bức xạ 40 97 90 95 
 13 
3.2.6 Thảo luận và đánh giá 
 Bằng cách thay đổi vị trí SP dẫn đến khoảng cách giữa SP và cổng tiếp điện 
thay đổi, tần số cộng hưởng của anten PIFA được điều chỉnh một cách dễ dàng. 
Kỹ thuật tái cấu hình anten bằng cách thay đổi vị trí SP được đề xuất trong luận 
án có thể áp dụng cho tất cả các loại anten có cấu trúc PIFA để tái cấu hình cho 
bất kỳ tần số mong muốn nào. Ngoài tính đơn giản, kỹ thuật này còn cho phép 
tăng cấu hình lên một số lượng nhất định mà vẫn giữ nguyên kích thước anten và 
không làm anten trở nên phức tạp hơn. Áp dụng kỹ thuật tái cấu hình theo tần số 
cho anten PIFA đề xuất, một anten PIFA tái cấu hình theo tần số đã được thiết kế 
để hoạt động được ở bốn cấu hình khác nhau. Với anten PIFA tái cấu hình đề xuất, 
kích thước của phần tử bức xạ rất nhỏ gọn và tổng kích thước hoàn toàn phù hợp 
với các thiết bị như máy tính xách tay, máy tính bảng. 
3.3 Anten đơn cực tái cấu hình theo tần số sử dụng kỹ thuật thay đổi 
mạng phối hợp trở kháng 
3.3.1 Các bước thiết kế anten monopole tái cấu hình theo tần số 
 Anten được thiết kế, tính toán tuần tự từng bước. Đầu tiên, anten được thiết 
kế để hoạt động ở tần số 5,1 GHz, sau đó sử dụng dây chêm điều chỉnh mạng 
phối hợp kháng để anten cộng hưởng ở các tần số mong muốn khác. 
3.3.2.1 Cấu trúc anten 
 Hình 3.13. Cấu trúc anten đơn cực tái cấu hình 
 Cấu trúc anten tái cấu hình đề xuất như ở Hình 3. với các kích thước chi 
tiết được thể hiện trong Bảng 3.3. 
 14 
 Bảng 3.3. Kích thước chi tiết của anten tái cấu hình (mm) 
 Ws Ls Lg x1 x2 d w 
 30 40 20 4,5 8,5 9 
 ws1 ls1 ws2 ls2 we2 le2 
 3,2 
 1 11,8 1 16,7 2 18 
3.3.2.2 Nguyên lý hoạt động 
 Các cấu hình của anten đạt được bằng cách thay đổi trạng thái của các 
PIN diode. Anten hoạt động ở bốn cấu hình gọi là S1, S2, S3, S4 khi các trạng 
thái diode D1, D2, D3 thay đổi như trong Bảng 3.4. 
 Bảng 3.4. Các trạng thái của PIN diode ở các trạng thái 
 Tần số trung 
 Trạng thái D1 D2 D3 tâm 
 (GHz) 
 S NGẮT NGẮT NGẮT 5,1 
 S2 BẬT NGẮT NGẮT 5,6 
 S3 NGẮT BẬT NGẮT 2,4 
 S4 NGẮT BẬT BẬT 3,3 
3.3.2.3 Tính toán kích thước anten 
 Anten được tính toán theo lý thuyết, sau đó mô phỏng và tối ưu bằng phần 
mềm CST. Kết quả tính toán và mô phỏng được so sánh ở bảng Bảng 3.5. 
 Bảng 3.5. So sánh giá trị kích thước tính toán và mô phỏng của anten 
 Giá trị tính Giá trị mô 
 Trạng thái Tham số 
 toán phỏng 
 d 8,1 9 
 S1 
 w 3,1 3,2 
 x1 4 4,5 
 ws1 tự chọn 1 
 ls1 12 11,8 
 w Tự chọn 2 
 S3 e2
 le2 18 18 
 ws2 Tự chọn 1 
 S4 ls2 16,2 16,7 
 x2 8,6 8,5 
3.3.3 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm 
 Hình 3. so sánh kết quả đo và kết quả mô phỏng của hệ số phản xạ của 
anten tái cấu hình đề xuất ở mỗi cấu hình. 
 15 
 (a) Cấu hình S1 (b) Cấu hình S2 
 (c)Cấu hình S3 (d) Cấu hình S4 
 Hình 3.14. Kết quả đo và mô phỏng của |S11| ở các cấu hình 
 Đồ thị bức xạ phương hướng của anten đơn cực với bốn cấu hình khác nhau 
tại các tần số 5,1GHz, 5,8 GHz, 3,3 GHz và 2,4 GHz lần lượt được biểu diễn trên 
hình trên Hình 3. (a), (b). 
 (a) (b) 
 16 
 (c) (d) 
Hình 3.15. Đồ thị bức xạ 2D (XZ, YZ) ở trạng thái: (a) S1, (b) S2, (c) S3, (d) S4 
3.3.4 Thảo luận và đánh giá 
 Bảng 3.6. Tổng hợp các tham số của anten đơn cực tái cấu hình đề xuất 
 Tần số cộng Băng Hệ số tăng ích Hiệu suất bức 
 Cấu hình 
 hưởng (GHz) thông (%) (dB) xạ tổng 
 S1 5,1 28 2,8 78 
 S2 5,8 25 2,2 70 
 S3 2,4 20 1,5 79 
 S4 3,3 13 1,4 69 
 Áp dụng kỹ thuật điều chỉnh mạng phối hợp trở kháng, cụ thể ở đây là thay 
đổi thành phần dẫn sóng của anten và kết hợp với thay đổi phần tử bức xạ, một 
cấu trúc anten đơn cực tái cấu hình theo tần số đã được đề xuất. Anten có thể hoạt 
động ở bốn cấu hình khác nhau với các tần số cộng hưởng lần lượt là 5,1GHz, 5,8 
GHz, 2,4 GHz và 3,3 GHz tương ứng với băng thông đạt 28%, 25%, 20%, 13%. 
Hệ số tăng ích cực đại của anten ở bốn cấu hình khác nhau lần lượt là 1,5 dBi, 1,4 
dBi, 2,8 dBi và 2,2 dBi ở tần số 2,4 GHz, 3,3 GHz, 5,1 GHz và 5,6 GHz. Anten 
có kích thước nhỏ gọn, chỉ 30 × 40 × 1,6mm3, cấu trúc đơn giản và dễ chế tạo. 
3.4 Kết luận chương 3 
 Chương 3 đã đề xuất một kỹ thuật tái cấu hình theo tần số cho anten PIFA 
bằng cách thay đổi mạng phối hợp trở kháng cụ thể là thay đổi vị trí SP của anten 
PIFA được đề xuất. Áp dụng kỹ thuật đề xuất, một cấu trúc anten PIFA MIMO 
tái cấu hình theo tần số được đề xuất. Bằng cách thay đổi vị trí SP thông qua các 
chuyển mạch PIN diode, anten có thể hoạt động ở bốn cấu hình khác nhau với tần 
số khác nhau. Đồng thời, một cấu trúc anten đơn cực tái cấu hình theo tần số áp 
dụng kết hợp kỹ thuật điều chỉnh mạng phối hợp trở kháng và kỹ thuật thay đổi 
chiều dài phần tử bức xạ được đề xuất cho ứng dụng WLAN/WiMax. Anten có 
thể hoạt động được ở bốn cấu hình khác nhau với các tần số cộng hưởng trung 
tâm lần lượt là 5,1GHz, 5,8 GHz, 2,4 GHz và 3,3 GHz. Ưu điểm của anten là cấu 
trúc đơn giản, dễ chế tạo với kích thước nhỏ gọn. Kết quả mô phỏng và đo đạc 
cho thấy tiềm năng ứng dụng của anten trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận 
thức trong tương lai. 
 17 
 THIẾT KẾ ANTEN TÁI CẤU HÌNH THEO TẦN SỐ 
BẰNG KỸ THUẬT THAY ĐỔI CẤU TRÚC ANTEN 
4.1 Giới thiệu chương 
 Chương 4 đề xuất một thiết kế anten MIMO tái cấu hình theo tần số có thể 
hoạt như là anten PIFA, anten vòng và anten monopole. Anten MIMO bao gồm 
hai anten đơn tái cấu hình, mỗi anten đơn sử dụng hai PIN diode ở mặt phẳng đất. 
Ưu điểm của anten là nhỏ gọn với kích thước của anten MIMO chỉ 51 × 53 ×
 3
0,8 , cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo. Đặc biệt, mạch phân cực cho các diode 
PIN đơn giản, không sử dụng tụ giúp giảm suy hao cho anten. 
 (c) 
 (a) (b) 
 Hình 4.1. Cấu trúc của anten đơn tái cấu hình theo tần số: 
 (a) cấu trúc tổng quan (màu đậm biểu thị phần tử bức xạ ở mặt trước và màu 
 nhạt biểu thị đất và thanh nối ở mặt sau), (b) Mặt dưới với các diode PIN 
 được tích hợp, (c) Phần tử bức xạ ở mặt trên 
4.2. Các bước thiết kế anten PIFA MIMO tái cấu hình theo tần số ứng 
dụng cho UMTS, LTE 
 Các bước thiết kế anten MIMO tái cấu hình cho ứng dụng UMTS/LTE bao 
gồm các bước sau. Đầu tiên, một anten PIFA được thiết kế hoạt động ở tần số 1,9 
GHz. Tiếp theo, các vị trí diode và kích thước của phần tử bức xạ được xác định 
đặt vào anten để anten chuyển sang cấu hình anten đơn cực khi hoạt động ở tần 
số 2,6 GHz. Cấu hình cuối cùng, anten hoạt động với cấu trúc dạng vòng ở tần số 
2,4 GHz. Độ dài của phần tử bức xạ được tính toán theo lý thuyết và sau đó được 
tối ưu bằng phần mềm. 
 18 
4.3 Thiết kế anten MIMO tái cấu hình theo tần số 
4.3.1 Thiết kế một phần tử anten PIFA tái cấu hình theo tần số 
4.3.1.1 Cấu trúc anten 
 Cấu trúc anten đơn tái cấu hình theo tần số được để xuất bao gồm phần tử 
bức xạ, đế điện môi và mặt phẳng như ở hình 4.1 
4.3.1.2 Nguyên lý hoạt động 
 Anten có thể hoạt động ở ba cấu hình gồm S1, S2, S3 tùy vào trạng thái của 
các diode D1 và D2. Bảng 4.1 mô tả các cấu hình anten khác nhau với các trạng 
thái của PIN diode. 
 Bảng 4.1. Trạng thái của diode PIN ở các cấu hình khác nhau 
 Tần số cộng hưởng 
 Cấu trúc Diode Diode 
 Cấu hình trung tâm 
 anten D1 D2 
 (GHz) 
 Cấu hình 1 (S1) PIFA BẬT NGẮT 1,9 
 Cấu hình 2 (S2) Anten đơn cực NGẮT NGẮT 2,6 
 Anten dạng 
 Cấu hình 3 (