Luận án Nghiên cứu, phát triển bộ lọc thông dải, bộ chia công suất, anten sử dụng đường truyền phức hợp, vòng cộng hưởng và hiệu ứng viền của siêu vật liệu

y chêm
 Cĩ dây chêm
 -60 -60
 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5
 Tần số (GHz)
 Tần số (GHz) 
Hình 2.16. Mơ phỏng tham số tán xạ S của bộ Hình 2.17. Đo thực nghiệm tham số tán xạ S 
lọc khi khơng cĩ và khi cĩ dây chêm. của bộ lọc khi khơng cĩ và khi cĩ dây chêm. 
 Để dễ dàng so sánh đặc tính của bộ lọc khi khơng cĩ và khi cĩ cấu trúc dây chêm hở 
mạch, hình 2.16 và 2.17 thể hiện tương ứng các kết quả mơ phỏng và đo thực nghiệm các 
 41 
tham số tán xạ của bộ lọc trên cùng một đồ thị. Cĩ thể thấy được trong hình 2.16, bộ lọc 
hồn thiện với sự hiện diện của các dây chêm hở mạch tạo một mode truyền dẫn 0 tại băng 
tần trên, điều này giúp nâng cao tính chọn lọc của bộ lọc. Tuy nhiên, bộ lọc này lại thể hiện 
một nhược điểm là băng thơng của nĩ hẹp hơn bộ lọc ban đầu. Hạn chế này đã được đề cập 
ở phần đầu của mục 2.2. Bên cạnh đĩ, suy hao ch n của bộ lọc hồn thiện hơi tăng so với 
bộ lọc ban đầu theo kết quả đo thể hiện trong hình 2.17. Với các ưu và nhược điểm trên, cả 
hai bộ lọc này đều cĩ thể áp dụng tùy theo trường hợp yêu cầu đặc tính băng rộng hơn hay 
tính chọn lọc tần số cao hơn. 
 3
 2
 )
 s 1
 n
 (
 m
 ĩ
 0
 h
 n
 ễ
 r -1
 T Khơng dây chêm
 -2 Cĩ dây chêm
 -3
 0 1 2 3 4 5
 Tần số (GHz) 
 Hình 2.18. Mơ phỏng trễ nhĩm của bộ lọc khi khơng cĩ và khi cĩ dây chêm. 
 Bảng 2.1. So sánh với một số cấu trúc bộ lọc thơng dải đã đề xuất 
 Tham Tần số Băng thơng Tổn hao Hệ số phản Kích thƣớc 
 khảo trung tâm -3 dB chèn xạ 
 ) 
 (GHz) (%) (dB) (dB) 
 [30] 1,45 57,9 18,8 0,097 0,29 
 [98] 3,5 83,7 13 0,17 0,16 
 [112] 5 42,8 14 0,16 0,19 
 [101] 3 63 11 0,24 0,07 
 [24] 2,9 35 18 0,093 0,12 
 Đề xuất 2,4 98 14 0,096 0,11 
 Đối với một bộ lọc thơng dải, sự biến thiên của độ trễ nhĩm trong dải thơng là một 
vấn đề quan trọng cần quan tâm. Hình 2.18 thể hiện kết quả mơ phỏng của độ trễ nhĩm của 
hai bộ lọc khi cĩ và khơng cĩ dây chêm. Giá trị biến thiên cao nhất của độ trễ nhĩm của bộ 
lọc hồn thiện với các dây chêm hở mạch là khoảng 0,5 ns, trong khi giá trị này đối với bộ 
lọc ban đầu là khoảng 0,42 ns. Cĩ một sự lệch nhỏ của độ trễ nhĩm giữa bộ lọc cĩ và 
 42 
khơng cĩ dây chêm hở mạch. Sự sai khác này xuất phát từ việc cĩ hay khơng sử dụng các 
dây chêm hở mạch trong mơ hình bộ lọc thiết kế. 
 Để kiểm chứng đặc tính nhỏ gọn của cấu trúc bộ lọc hồn thiện, bảng 2.1 thực hiện 
so sánh giữa bộ lọc đề xuất với một số bộ lọc thơng dải băng rộng đã đề xuất trước đây 
theo các thơng số như tần số trung tâm, băng thơng -3 dB, tổn hao ch n, hệ số phản xạ và 
kích thước bộ lọc (theo bước sĩng tại tần số trung tâm truyền trong khơng gian tự do). 
Quan sát ở bảng 2.1 cho thấy, bộ lọc được đề xuất khơng chỉ cĩ băng thơng -3 dB rộng, tổn 
hao ch n thấp mà c n cĩ kích thước nhỏ gọn hơn. 
2.2.4. Kết luận 
 Phần này đã đề xuất và thiết kế thành cơng một bộ lọc thơng dải băng rộng thu gọn 
sử dụng đường truyền phức hợp (CRLH) được cấu tạo từ các v ng cộng hưởng hở mở 
(OSRR). Hai nhánh dây chêm hở mạch được đặt giữa các phần tử MTM của bộ lọc hồn 
thiện tạo ra một mode truyền dẫn 0 giúp nâng cao hiệu năng của dải chắn và đồng thời tăng 
tính chọn lọc của bộ lọc. Bộ lọc hồn thiện được tối ưu với một kích thước rất gọn chỉ 14 
 12 mm2. Kết quả đo mẫu chế tạo bộ lọc hồn thiện cho thấy bộ lọc cĩ hệ số tổn hao ch n 
nhỏ hơn 0,78 dB trong tồn bộ dải thơng với băng thơng -3 dB đạt 98% và giảm xuống tại 
mode truyền dẫn 0 ở -20 dB tại tần số 3,95 GHz. Với kích thước nhỏ gọn, dải thơng rộng, 
cấu trúc bộ lọc thơng dải đề xuất cĩ thể ứng dụng trong các hệ thống thơng tin vơ tuyến 
như WLAN 2,4 GHz hoặc hệ thống thơng tin 3G. 
2.3. Anten siêu vật liệu tiếp điện bằng ống dẫn sĩng đồng 
phẳng ứng dụng cho hệ thống WLAN 
 Ngày nay, hệ thống thơng tin vơ tuyến phát triển nhanh chĩng với yêu cầu thiết bị 
điện tử ngày càng nhỏ gọn. Vì vậy, các thiết bị anten cũng phải cĩ kích thước nhỏ, nhẹ và 
dễ chế tạo. Thiết bị anten thường cĩ kích thước tỷ lệ nghịch với tần số hoạt động. Khi đĩ, 
kích thước của anten sẽ lớn khi hoạt động ở dải tần số thấp. Do vậy, để đáp ứng xu thế về 
kích thước nhỏ gọn của thiết bị điện tử, đặc biệt là thiết bị anten, nhiều nghiên cứu trước 
đây đã đề xuất các phương pháp giảm nhỏ kích thước của anten [6, 62, 91, 123-125]. 
Trong đĩ, đường truyền dẫn siêu vật liệu [26] gần đây được sử dụng để thiết kế anten cĩ 
kích thước nhỏ gọn [6, 91, 123, 125]. Trong nghiên cứu [123], một cấu trúc siêu vật liệu 
với các cầu kim loại được sử dụng để tạo ra mode cộng hưởng thứ hai cĩ tần số cộng 
hưởng thấp hơn so với tần số mode cộng hưởng thứ nhất mà tạo bởi tấm bức xạ chữ nhật 
của anten vi dải thơng thường. Bài báo [91] đề xuất một anten đơn cực sử dụng cấu trúc 
 43 
siêu vật liệu điện từ phức hợp (CRLH) cĩ cột nối kim loại và hoạt động ở các dải tần 
GSM-900/WLAN/LTE-2500. Tuy nhiên, hai mơ hình anten đề xuất ở trên đều cĩ sử dụng 
cầu nối và cột nối kim loại để xây dựng cấu trúc CRLH. Điều này sẽ gây ra khĩ khăn trong 
chế tạo thực nghiệm. 
 Ngồi ra, các mơ hình anten tiếp điện bằng ống dẫn sĩng đồng phẳng trong bài báo 
[72, 124] đã thực hiện giảm kích thước bằng cách tạo ra tải CRLH ngay trên bề mặt bức xạ 
của anten. Các mơ hình anten này được thiết kế chỉ trên một đế điện mơi, khơng sử dụng 
cột nối kim loại và dễ chế tạo. Tuy nhiên, chúng lại cĩ kích thước tương đối lớn là 32 24 
mm2 [124] và 60 60 mm2 [58]. Hơn nữa, một phương pháp giảm nhỏ kích thước anten 
khác đã được đề xuất trong các bài báo [92, 93, 111] là khoét các vịng trịn hở trên bề mặt 
tấm bức xạ của anten. Những vịng hở này tạo ra các mode cộng hưởng lân cận vốn phù 
hợp với anten đa băng tần, và những cấu trúc này cũng cĩ kích thước khá lớn. 
 Như vậy, các mơ hình đã đề xuất trên cĩ nhược điểm là khĩ chế tạo hoặc kích thước 
lớn. Với mục đích khắc phục những vấn đề trên, nội dung phần này đề xuất hai mơ hình 
anten đơn cực sử dụng đường truyền CRLH TL thơng thường để giảm nhỏ kích thước. Cơ 
sở của thiết kế này là dựa trên sự cộng hưởng ở dải tần thấp của thành phần LH. Dải tần 
này sẽ bao phủ tần số hoạt đơng của hệ thống WLAN từ 2,4  2,485 GHz, trong khi cộng 
hưởng RH, tạo bởi tấm bức xạ của anten đơn cực, bao phủ dải tần số cao hơn. Tuy nhiên, 
dải tần số này sẽ khơng được quan tâm trong nghiên cứu này. Trong mơ hình đề xuất, các 
cột nối kim loại trong cấu trúc đường truyền CRLH TL thơng thường đã được thay thế 
bằng đường vi dải gấp khúc đặt đồng phẳng với mặt bức xạ phía trên của anten. Thành 
phần cộng hưởng của anten khơng cịn là tấm bức xạ hình chữ nhật như theo nguyên lý của 
anten vi dải thơng thường nữa mà sẽ phụ thuộc vào đường vi dải gấp khúc. Do đĩ, tần số 
cộng hưởng ở dải thấp của anten cĩ thể điều chỉnh dễ dàng mà khơng cần thay đổi chiều 
dài của tấm bức xạ. Hai anten đề xuất được chế tạo và đo thực nghiệm. Các kết quả đo 
được so sánh với kết quả mơ phỏng để kiểm chứng tính khả thi của mơ hình đề xuất trong 
ứng dụng thực tế. 
2.3.1. Thiết kế anten siêu vật liệu dựa trên cấu trúc CRLH phẳng 
 Để thiết kế cấu trúc anten siêu vật liệu CRLH cĩ cấu trúc phẳng khơng sử dụng cột 
nối kim loại, mơ hình anten vi dải tiếp điện bằng ống dẫn sĩng đồng phẳng được lựa chọn. 
Khi đĩ, cả phần bức xạ của anten và mặt phẳng đế sẽ cùng nằm trên một mặt phẳng. Các 
phần tử LH và RH sẽ xây dựng trên mơ hình anten thơng thường này để tạo nên cấu trúc 
anten CRLH phẳng. Để dễ dàng chuyển đổi sang mơ hình CRLH phẳng, tấm bức xạ của 
anten vi dải ban đầu dạng hình chữ nhật được lựa chọn. 
 44 
 Mơ hình hai anten CRLH phẳng đề xuất được mơ tả trong hình 2.19. Hai anten được 
thiết kế theo cùng nguyên lý để đạt được tần số cộng hưởng trung tâm tại 2,45 GHz của hệ 
thống WLAN. Cả hai anten được in trên đế điện mơi FR4 cĩ hằng số điện mơi tương đối là 
4,4, với độ dày đế là 1,6 mm. Mỗi anten được cấu tạo từ ba thành phần giống nhau. Phần 
thứ nhất là tấm bức xạ hình chữ nhật đặt ở trung tâm của anten, thành phần này được gọi là 
tấm bức xạ vì nĩ đĩng vai tr mặt bức xạ trong anten vi dải thơng thường. Thứ hai là phần 
tiếp điện ống dẫn sĩng đồng phẳng bao gồm đường tiếp điện trở kháng 50  và hai mặt đế 
ghép đồng phẳng với đường tiếp điện. Trong thiết kế này, mặt đế được tách ra thành hai 
phần song song nhau tạo ra bởi khe khoét trên bề mặt của mặt phẳng đế. Cuối cùng là hai 
đường gấp khúc đặt đối xứng ở hai cạnh dọc của anten. Một đầu của đường gấp khúc nối 
với phần diện tích tách ra từ mặt phẳng đế, đầu cịn lại được ghép với cạnh dọc của tấm 
bức xạ trung tâm. Trong chế tạo thực nghiệm, các thành phần này là lớp kim loại (thường 
là đồng) in trên đế điện mơi với độ dày khoảng 35 m. 
 Tín hiệu vào cổng SMA qua đường tiếp điện bề rộng w_f sẽ đưa đến tấm bức xạ 
chiều dài L_p qua khe ghép G1 của anten. Tuy nhiên, tấm bức xạ khơng thực hiện chức 
năng bức xạ năng lượng trường điện từ mà chuyển tín hiệu qua khe ghép G2 tới đường vi 
dải gấp khúc. Tại đây, đường vi dải gấp khúc sẽ kết nối với mặt phẳng đất. Như vậy, các 
mơ hình anten đề xuất cĩ dạng như mơ hình anten siêu vật liệu phức hợp CRLH. Thành 
phần đường gấp khúc sẽ đĩng vai tr như một điện cảm LH và là thành phần cộng hưởng 
chính của mơ hình anten đề xuất. Khi đĩ, tần số cộng hưởng của anten đề xuất sẽ khơng 
cịn phụ thuộc vào tấm bức xạ chữ nhật như ở anten vi dải thơng thường. 
 W_s W_s
 W1 W_p G2 W1 W_p G2
 p
 e
 t
 s
 _ L_p
 W_step L W2
 L_p
 L
 L
 G1 _
 W2 _
 s
 s W_step
 G1
 D2
 L
 _
 D2 g L_f
 L_step n
 d
 L_gnd L_f X
 X
 Z Y
 Z Y D1 W_f 
 D1 W_f 
 (a) (b) 
 Hình 2.19. Mơ hình anten đề xuất: (a) Anten_1, (b) Anten_2. 
 45 
 CL1 LR /2 CL2 CL2 LR /2
 LL1
 LL2 CR
 Hình 2.20. Sơ đồ mạch LC tương đương của anten đề xuất. 
 Hai anten đề xuất là anten siêu vật liệu dạng đường truyền CRLH TL thơng thường 
và được biểu diễn tương đương bởi sơ đồ mạch ở hình 2.20. Các phần tử RH bao gồm 
điện cảm và điện dung . Trong đĩ, điện cảm được tạo bởi tấm bức xạ hình chữ 
nhật và điện dung được hình thành từ khe khoét ở mặt phẳng đế. Các phần tử điện dung 
LH bao gồm và . Điện dung được tạo bởi khoảng hở G1 giữa đường tiếp điện 
và tấm bức xạ hình chữ nhật, trong khi đĩ, điện dung tạo bởi khoảng ghép giữa đường 
gấp khúc và tấm bức xạ hình chữ nhật. 
 Từ sơ đồ mạch tương đương ở hình 2.20, hai thành phần điện cảm LH là và . 
Thành phần điện cảm được tạo bởi phần diện tích hình chữ nhật nối với đường gấp 
khúc và ghép song song với mặt phẳng đế, cịn điện cảm được tạo bởi đường gấp khúc. 
Thành phần điện cảm này cĩ vai tr tương tự và thay thế cho điện cảm , được tạo bởi cột 
nối kim loại, ở sơ đồ mạch tương đương của cấu trúc CRLH thơng thường biểu diễn ở hình 
1.17. Từ cấu trúc cĩ sử dụng cột nối kim loại, mơ hình cấu trúc CRLH sử dụng trong anten 
đề xuất đã chuyển sang dạng đồng phẳng và phần tử cộng hưởng của anten đề xuất chính là 
đường vi dải gấp khúc mà khơng phải là tấm bức xạ hình chữ nhật của anten vi dải thơng 
thường. Khi đĩ, tần số cộng hưởng của anten cĩ thể điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều 
dài của đường gấp khúc, tương đương với thay đổi giá trị điện cảm . Vậy, tần số cộng 
hưởng của anten đề xuất được xác định từ biểu thức (1.28b) [14]: 
 (2.4) 
 √ 
 Với là thành phần điện cảm LH tổng. Khi đĩ, 
 (2.5) 
2.3.2. Kết quả và thảo luận 
2.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước đến kết quả mơ phỏng 
 Đầu tiên, nội dung phần này thảo luận về tần số hoạt động của hai anten đề xuất 
trong trường hợp sử dụng và khơng sử dụng cấu trúc CRLH (gọi là anten khơng tải 
 46 
CRLH). Tiếp theo, các khảo sát về ảnh hưởng của tham số kích thước đến tần số cộng 
hưởng được tiến hành nhằm lựa chọn được các giá trị kích thước tối ưu, đáp ứng được dải 
tần hoạt động mong muốn cho anten. Việc khảo sát các tham số kích thước được thực hiện 
với từng tham số một, các tham số cịn lại sẽ được giữ nguyên giá trị. 
 Kết quả mơ phỏng hệ số phản xạ của hai anten đề xuất được trình bày ở hình 2.21. 
Quan sát hình 2.21 thấy rằng, cả hai anten đều cộng hưởng với tần số và băng thơng (S11 
< -10 dB) thỏa mãn hệ thống WLAN 2,4 GHz (2400  2485 MHz). 
 0 0
 -10 -10
 Anten khơng tải Anten khơng tải
 )
 Anten_1 ) Antenna_2
 B
 B
 d
 d
 (
 (
 1 -20 -20
 1
 1
 1
 S
 S
 -30 -30
 Anten khơng tải Anten_1 Anten khơng tảiAntenna_2
 -40 -40
 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
 Tần số (GHz) Tần số (GHz)
 (a) (b) 
Hình 2.21. Mơ phỏng hệ số phản xạ S11 của anten khi cĩ và khơng cĩ tải: (a) Anten_1,(b) Anten_2. 
 (a) (b) 
Hình 2.22. Mật độ phân bố d ng tr n anten đề xuất tại tần số 2,45 GHz: (a) Anten_1, (b) Anten_2. 
 Để đánh giá ảnh hưởng của cấu trúc CRLH đến khả năng giảm kích thước của anten 
siêu vật liệu đề xuất, hai anten được khảo sát ở trường hợp cĩ và khơng cĩ sử dụng cấu 
trúc CRLH, gọi tắt là anten khơng tải. Lưu ý rằng, anten CRLH sẽ chuyển thành anten 
khơng tải khi giá trị G1 = 0. Các kết quả mơ phỏng hai trường hợp của Anten_1 và 
Anten_2 được biểu diễn tương ứng ở hình 2.21(a) và 2.21(b). Cĩ thể dễ dàng nhận thấy 
rằng, hai anten khi sử dụng cấu trúc CRLH đạt cộng hưởng ở dải tần số thấp hơn nhiều so 
với anten khơng tải. Cụ thể, từ giá trị tần số cộng hưởng trung tâm của anten ở từng trường 
hợp, khi sử dụng CRLH Anten_1 giảm kích thước 2,58 lần và Anten_2 giảm được 2,62 lần 
 47 
so với trường hợp anten khơng tải. Như vậy, mơ hình anten siêu vật liệu đề xuất đã thể 
hiện được khả năng giảm kích thước tốt so với anten thơng thường. 
 Mơ phỏng phân bố d ng điện trên hai anten đề xuất tại tần số trung tâm 2,45 GHz 
được biểu diễn ở hình 2.22. Ta thấy rằng mật độ d ng điện tại tần số 2,45 GHz phân bố 
chủ yếu trên đường gấp khúc. Do vậy, anten sẽ cộng hưởng tại thành phần này. Hơn nữa, 
điện cảm LL1 tạo ra bởi đường gấp khúc tỷ lệ thuận với chiều dài điện của nĩ, khi chiều dài 
này tăng giá trị của điện cảm LL1 sẽ tăng theo. Vì vậy, tần số cộng hưởng của anten phụ 
thuộc vào chiều dài điện của đường gấp khúc. 
 0 0
 -10 -10
 -20 -20 
 S11 (dB) S11
 S11 (dB) S11 L_step = 4.2 mm W2 = 0.25 mm
 L_step = 4.4 mm W2 = 0.35 mm
 -30 L_step = 4.6 mm -30 W2 = 0.45 mm
 L_step = 4.8 mm W2 = 0.55 mm
 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
 Tần số (GHz) Tần số (GHz) 
 (a) (b) 
 Hình 2.23. Kết quả mơ phỏng hệ số S11 của Anten_1 với các giá trị kích thước khác nhau: (a) 
 Chiều dài của đường gấp khúc L_step, (b) Độ rộng của đường gấp khúc W2.. 
 0 0
 -10 -10
 )
 )
 B
 B
 d
 d
 (
 (
 1
 1 -20 -20
 1
 1
 S
 S
 L_step = 7.4 mm W2 = 0.25 mm
 L_step = 7.2 mm W2 = 0.35 mm
 -30 L_step = 7.0 mm -30 W2 = 0.45 mm
 L_step = 6.8 mm W2 = 0.55 mm
 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
 Tần số (GHz) Tần số (GHz) 
 (a) (b) 
 Hình 2.24. Kết quả mơ phỏng hệ số S11 của Anten_2 với các giá trị kích thước khác nhau: (a) 
 Chiều dài của đường gấp khúc L_step, (b) Độ rộng của đường gấp khúc W2. 
 Theo phân tích ở trên, tần số cộng hưởng của anten cĩ thể điều chỉnh khi thay đổi giá 
trị điện cảm . Các tham số kích thước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị điện cảm này là 
L_step, W_step và W2. Trong đĩ hai tham số L_step và W_step cĩ vai tr tương tự nhau 
 48 
nên hai tham số L_step và W2 được chọn để mơ phỏng khảo sát. Lưu ý rằng, khi một tham 
số kích thước được thay đổi giá trị, các tham số cịn lại sẽ được giữ nguyên. Hình 2.23 biểu 
diễn kết quả mơ phỏng hệ số S11 của Anten_1 với các giá trị khác nhau của chiều dài 
đường gấp khúc L_step, độ rộng đường gấp khúc W2 và độ rộng khoảng ghép G2. Từ hình 
2.23(a) ta thấy tần số cộng hưởng tỷ lệ nghịch với chiều dài L_step, khi chiều dài này tăng 
lên thì tần số cộng hưởng sẽ giảm xuống. Ngồi ra, khi độ rộng của đường gấp khúc W2 
giảm dẫn đến giá trị điện cảm tạo bởi đường gấp khúc tăng, vì vậy, tần số cộng hưởng sẽ bị 
giảm như mơ phỏng ở hình 2.23(b). Các kết quả mơ phỏng và phân tích ở trên phù hợp với 
biểu thức (2.4). 
 Tương tự, các kết quả mơ phỏng hệ số phản xạ S11 của Anten_2 với các giá trị kích 
thước khác nhau của đường gấp khúc là L_step và độ rộng của đường gấp khúc cũng được 
biểu diễn trong hình 2.24. Quan sát ở hình 2.24, mối quan hệ giữa tần số cộng hưởng của 
Anten_2 với các giá trị khác nhau của L_step và W2 là hồn tồn tương tự như mối quan 
hệ giữa Anten_1 và các tham số kích thước của nĩ. Vì vậy, tần số cộng hưởng của 
Anten_2 cũng cĩ thể điều chỉnh dễ dàng khi thay đổi các giá trị kích thước trên như đối với 
Anten_1. 
 60
 60
 Phần thực Phần thực
 40
 Phần ảo 40 Phần ảo
 20 20
 0
 0 
 -20 -20
 -40
 Trở kháng Z (Ohm) Z kháng Trở
 -40 (Ohm) Z kháng Trở
 -60
 -60
 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0
 Tần số (GHz) Tần số (GHz) 
 (a) (b) 
 Hình 2.25. Trở kháng vào của anten đề xuất: a) Anten_1, and b) Anten_2. 
 Tần số cộng hưởng của anten được tối ưu để hoạt động trong dải tần của hệ thống 
WLAN. Để tối ưu thiết kế này khơng những thỏa mãn dải tần số yêu cầu mà cịn phải đạt 
phối hợp trở kháng ngõ vào tốt nhất. Điều này sẽ quyết định đến tính chính xác của kết quả 
đo thực nghiệm. Hình 2.25 biểu thị kết quả mơ phỏng trở kháng vào của hai anten đề xuất 
tại tần số cộng hưởng. Giá trị của phần ảo và phần thực của trở kháng vào của anten tại tần 
số 2,45 GHz tương ứng là xấp xỉ 50  và 0 . Điều này cho thấy rằng, độ lớn của trở 
kháng vào của các anten đề xuất là khoảng 50 , và giá trị này hồn tồn phối hợp với trở 
kháng vào của nguồn tiếp điện kết nối với anten bằng đầu nối SMA 50 . 
 49 
 Bảng 2.2. Tham số kích thƣớc tối ƣu của các anten đề xuất (Đơn vị: mm) 
 W_s 23 L_f 9 W_step 1,5 
 L_s 23 W_f 3 L_step 4,5 
 _1
 W_p 13 W1 2 D1 0,5 
 Anten L_p 15 W2 0,4 D2 0,5 
 L_gnd 8,5 G1 0,5 G2 0,25 
 W_s 20 L_f 9 W_step 0,6 
 L_s 20 W_f 3 L_step 7,1 
 _2
 W_p 6 W1 1,2 D1 0,5 
 Anten L_p 9 W2 0,4 D2 0,5 
 L_gnd 8,5 G1 0,5 G2 0,25 
 Các tham số kích thước tối ưu của hai anten đề xuất được tổng hợp ở bảng 2.2. Các 
tham số tối ưu được điều chỉnh như phân tích tham số ở mục trước để đạt được dải tần hoạt 
động của hệ thống WLAN. Tổng kích thước của Anten_1 là 23 mm × 23 mm (tương ứng 
0,18λ0 × 0,18λ0, với λ0 là bước sĩng trong khơng gian tự do) với diện tích tấm bức xạ là 13 
 2
× 15 mm , trong khi đĩ tổng kích thước của Anten_2 là 20 mm × 20 mm (0,16λ0 × 0,16λ0) 
với diện tích tấm bức xạ chỉ là 6 mm × 9 mm. 
 Mơ phỏng đồ thị bức xạ của các anten đề xuất tại tần số trung tâm 2,45 GHz của dải 
tần WLAN được trình bày ở hình 2.26. Kết quả mơ phỏng cho thấy hai anten đề xuất bức 
xạ đẳng hướng trong mặt phẳng H (mặt phẳng YZ). Hệ số tăng ích của Anten_1 và 
Anten_2 tại tần số 2,45 GHz lần lượt là 1,43 và -0,23 dB. Từ bảng 2.2 cho thấy, Anten_2 
cĩ tổng kích thước nhỏ hơn Anten_1, tuy nhiên, hệ số tăng ích của Anten_1 lại lớn hơn hệ 
số tăng ích của Anten_2. 
 0 0
 330 30 330 30
 0 0
 -10 300 60 -10 300 60
 -20 -20
 -30 270 90 -30 270 90
 -20 -20
 -10 240 120 -10 240 120
 0 0
 210 150 210 150
 180 180
 Mặt phẳng E Mặt phẳng H Mặt phẳng E Mặt phẳng H 
 (a) (b) 
 Hình 2.26. Đồ thị bức xạ của anten đề xuất: a) Anten_1, và b) Anten_2. 
 50 
2.3.2.2. Kết quả thực nghiệm 
 Để đánh giá tính khả thi của các thiết kế đã đề xuất, hai mơ hình anten được chế tạo, 
đo thực nghiệm và so sánh với mẫu anten vi dải. Mục đích của việc so sánh với anten vi 
dải thơng thường nhằm đưa ra một sự ước lượng tương đối về khả năng giảm nhỏ kích 
thước của anten vi dải khi áp dụng nguyên lý đường truyền CRLH TL vào trong thiết kế 
anten. Anten vi dải được thiết kế với cùng vật liệu đế điện mơi FR4, và được tối ưu để hoạt 
động ở dải tần của hệ thống WLAN 2,4 GHz. Kết quả, anten vi dải cĩ tổng kích thước là 
54,3 mm × 48,3 mm với diện tích tấm bức xạ là 28,3 × 28,3 mm2. So sánh các giá trị này 
với kích thước của hai anten đề xuất ở bảng 2.2, ta thấy rằng Anten_1 đã giảm được kích 
thước tổng thể và của tấm bức xạ so với anten vi dải thơng thường lần lượt là 80% và 76%, 
trong khi đĩ độ giảm kích thước tương ứng của Anten_2 là 85% and 93%. 
 Đường ti