Luận án Nghiên cứu thiết kế anten RFID thụ động sử dụng cấu trúc dệt và bề mặt dẫn từ nhân tạo

ới kích thước tấm phát xạ bằng 1/2 lần bước sóng hoạt động). Hình 1.13 minh họa cấu trúc
anten PIFA có tấm phát xạ hình vuông hoạt động ở tần số f = 870MHz [66].
 0,19 × 0,19 
 εr
 Hình 1.13: Anten PIFA có tấm phát xạ hình vuông
1.6.3 Kỹ thuật dùng tải thuần kháng dung
 Kỹ thuật dùng tải thuần kháng dung được sử dụng để giảm nhỏ kích thước anten lưỡng
cực. Phân bố dòng điện trên chấn tử được xác định theo phương pháp gần đúng, khi đó chấn
tử tương đương một đoạn dây song hành mắc tải điện dung ở đầu cuối. Do mắc tải nên trở
kháng đầu cuối có giá trị hữu hạn, dòng điện đầu cuối khác không tức là phân bố dòng điện
sẽ tương tự trường hợp chấn tử được kéo dài thêm một đoạn. Hình 1.14 minh họa anten lưỡng
cực với tải thuần dung kháng mắc ở đầu cuối [42]. Hàm phân bố dòng điện trên chấn tử mắc
tải điện dung ở đầu cuối được tính theo công thức sau:
 U
 I(z) = I coskz + i c sinkz (1.40)
 c ρ
 Trong đó,
 Ic;Uc: dòng điện, điện áp ở cuối chấn tử
 29
 ltd
 I0
 ~
 l / 2
 L / 2
 Hình 1.14: Anten lưỡng cực với tải thuần dung kháng mắc ở đầu cuối
 ρ: trở kháng sóng của chấn tử
 z: khoảng cách của điểm khảo sát tính từ cuối chấn tử
 Với:
 I
 U = C (1.41)
 C i!C
 1
 I = I (cos kz + sin kz) (1.42)
 z C !Cρ
 Trong đó, C là điện dung của tải
 Nếu đặt:
 8
 < sin θ = 1
 1 (1.43)
 cos θ =
 : !Cρ
 Thì,
 I(z) = IC A sin(kz + ) (1.44)
 Như vậy phân bố dòng điện trên chấn tử có nút dòng điện không ở cuối chấn tử mà dịch
ra phía ngoài ở vị trí kz = − . Do đó có thể thay thế tải dung tính của chấn tử đối xứng bởi
một đoạn dây kéo dài tương đương có độ dài điện kltd = .
 l
 Chấn tử đối xứng có tải với chiều dài mỗi nhánh 2 được thay thế bởi một chấn tử đối
xứng không tải với độ dài mỗi nhánh bằng:
 L l 
 = + (1.45)
 2 2 k
 Trong luận án này, hai kỹ thuật bao gồm uốn gấp khúc và dùng tải thuần kháng dung sẽ
được áp dụng để giảm nhỏ kích thước của anten thẻ RFID. Cấu trúc thiết kế của các anten sẽ
được trình bày trong chương 2 và 3.
 30
1.7 Các kỹ thuật cải thiện hệ số tăng ích và độ định hướng
 của anten thẻ RFID
 Có nhiều phương pháp khác nhau đã được các nhà nghiên cứu sử dụng để cải thiện hệ số
tăng ích và độ định hướng của anten như mảng nhiều anten, thay đổi vật liệu đế điện môi,
trong phạm vi luận án này sẽ giới thiệu một số kỹ thuật phù hợp với thiết kế thẻ RFID.
1.7.1 Phương pháp sử dụng bề mặt phản xạ
 Anten bao gồm hai lớp trong đó lớp thứ nhất là một anten vi dải truyền thống. Lớp thứ
hai cũng là vật liệu FR4 được phủ đồng cả hai mặt đặt cách lớp thứ nhất một khoảng 0; 04λ0.
Lớp FR4 thứ hai hoạt động như một mặt phản xạ để chuyển hướng mật độ lan truyền từ búp
sóng phụ sang búp sóng chính. Tài liệu [67] giới thiệu một mô hình anten vi dải sử dụng
sử dụng mặt phẳng phản xạ để cải thiện độ tăng ích của anten. Cấu trúc của anten được
minh họa trong hình 1.15. Anten hoạt động ở tần số 2,45 GHz với kích thước tổng cộng
60mm × 55mm × 8; 37 mm, sử dụng đế FR4 có hằng số điện môi "r = 4; 3, độ dày 1; 6mm.
Kết quả mô phỏng cho thấy anten thu được có hệ số tăng ích lớn hơn 2,29 dB so với anten
truyền thống. Kết quả so sánh các thông số của anten được trình bày trong bảng 1.2.
 Hình 1.15: Anten sử dụng mặt phẳng phản xạ
 Bảng 1.2: Các thông số của anten sử dụng mặt phản xạ
 Thiết kế S11 (dB) G(dB) D(dBi) η
 Anten truyền thống -12,6 3,11 5,02 0,64
 Anten sử dụng mặt phản xạ -28,02 5,4 7,75 0,582
1.7.2 Phương pháp sử dụng tấm patch ký sinh
 Cấu trúc của anten sử dụng tấm patch ký sinh được giới thiệu trong tài liệu [68]. Anten
này cũng bao gồm hai lớp đế điện môi. Thành phần phát xạ nằm ở mặt trên của lớp điện môi
 31
thứ nhất, trong khi đường cấp điện nằm ở mặt trên của lớp đế điện môi thứ hai. Mặt phẳng
đất nằm ở mặt dưới của lớp đế điện môi thứ hai. Độ dày và hằng số điện môi của hai lớp đế
điện môi có thể khác nhau. . Hình 1.16 minh họa cấu trúc của anten. Anten có kích thước
tổng cộng 75 mm x 75 mm x 3,2 mm, hoạt động ở tần số 2,836 MHz. Các tham số kích
thước của anten bao gồm Lsb = 75mm; Wsb = 75mm; Lp = 8mm; Wp = 24; 2mm; Lp1 =
3mm; Wp1 = 24:2mm; Lp2 = 7mm; Wp2 = 24; 2mm; Hp = 1; 6mm; Hf = 1; 6mm; Lf =
37; 5mm; Wf = 1; 33mm. Kết quả mô phỏng cho thấy anten có hệ số tăng ích tăng từ
4.23dBi lên 5.57dBi, băng thông của anten cũng được cải thiện đáng kể, từ 80MHZ lên
300MHz.
 Hình 1.16: Cấu trúc thiết kế của anten sử dụng tấm patch ký sinh
1.7.3 Phương pháp sử dụng cấu trúc chắn dải điện từ
 Cấu trúc chắn dải điện từ bao gồm một dãy các phiến kim loại nhô lên nằm trên một tấm
kim loại phẳng [69]. Các tấm kim loại ở trên được nối với vật dẫn ở dưới bằng các cột kim
loại thẳng đứng. Chúng có thể được xem như dạng hình nấm nhô lên từ bề mặt. Ưu điểm
chính của cấu trúc chắn dải điện từ làm giảm sóng bề mặt. Nhờ đó hiệu suất của anten được
cải thiện so với anten vi dải thông thường. Khi sóng bề mặt giảm hệ số tăng ích của anten sẽ
tăng.
 £ ằ
 ¢ 
 (a) Hình chi¡ u ng (b) Hình chi u b ng
 Hình 1.17: Cấu trúc chắn dải điện từ có dạng hình nấm
 32
 C
 ++ --
 + -
 L
 Hình 1.18: Mô hình mạch cộng hưởng LC của cấu trúc EBG
 Bảng 1.3: Các thông số của anten sử dụng cấu trúc EBG
 Thiết kế D (dBi) G (dB) n (%) B (MHz)
 Anten truyền thống 5,66 4,74 95 181
 Anten sử dụng cầu trúc EBG 9,55 9,16 97 191
 Hình 1.17 minh họa cấu một cấu trúc chắn dải điện từ có dạng hình nấm. Cấu trúc EBG
được mô hình hóa tương đương mạch cộng hưởng LC được chỉ ra trên hình 1.18. Tài liệu [70]
giới thiệu một mô hình anten sử dụng cấu trúc chắn dải điện từ có kích thước tổng cộng 49
mm x 52 mm x 3,2 mm. Cấu trúc của anten được mô tả trong hình 1.19. Kết quả mô phỏng
cho thấy anten thu được có hệ số tăng ích lớn hơn 3,89dB so với anten truyền thống. Kết quả
so sánh các thông số của anten được trình bày trong bảng 1.3.
 Hình 1.19: Anten sử dụng cấu trúc chắn dải điện từ có dạng hình nấm
1.7.4 Phương pháp sử dụng cấu trúc mặt phẳng đất không hoàn hảo
 Mặt phẳng đất bao gồm các khe hình học nhỏ định kỳ khuyết trên đó được gọi là mặt
phẳng đất không hoàn hảo. Các cấu trúc khuyết này làm xáo trộn sự phân bố dòng điện của
mặt phẳng đất dẫn đến thay đổi các đặc tính của đường truyền bao gồm các tham số như điện
trở, điện dung và độ tự cảm của đường truyền. Từ đó làm suy giảm sự lan truyền sóng trên bề
mặt đế điện môi. Kết quả là hệ số tăng ích và hiệu suất bức xạ của anten được cải thiện đáng
 33
kể. Một anten có cấu trúc DGS được giới thiệu trong tài liệu [71]. Hình 1.20 dưới đây minh
họa cấu trúc của anten. Anten có kích thước tổng cộng 59 mm x 52 mm x 1,6 mm, hoạt động
ở tần số 2,45GHz, có đế điện môi sử dụng vật liệu FR4 với hằng số điện môi "r = 4; 3 và
độ dày h = 1; 6mm. Hệ số tăng ích của anten tăng từ 2,96dB lên 3,45dB so với anten truyền
thống. Đồ thị phương hướng bức xạ của anten truyền thống và anten có cấu trúc mặt phẳng
đất không hoàn hảo có cùng kích thước được minh họa trong hình 1.21.
 Hình 1.20: Mặt trước và mặt sau của anten có cấu trúc mặt phẳng đất không hoàn hảo
Hình 1.21: Đồ thị phương hướng bức xạ củ anten truyền thống và anten có cấu trúc DGS có
 cùng kích thước
1.8 Kết luận chương 1
 Chương 1 đã trình bày tổng quan về công nghệ RFID, các kỹ thuật chế tạo anten và các
vật liệu được sử dụng làm đế điện môi. Các tham số và các kỹ thuật cải thiện hệ số tăng ích
và độ định hướng của anten thẻ RFID cũng đã được giới thiệu chi tiết. Xu hướng tích hợp
đa phương tiện, yêu cầu kích thước nhỏ gọn, tính linh hoạt cao, khoảng cách đọc lớn của
 34
các hệ thống RFID đã đặt ra nhiều thách thức cho các nhà nghiên cứu khi thiết kế các anten
thẻ RFID. Các phân tích trong chương này đã chỉ rõ những tham số cơ bản ảnh hưởng đến
khoảng cách đọc của anten RFID và các giải pháp cải thiện hệ số tăng ích và độ định hướng
của anten... Việc đề xuất hợp lý các giải pháp nâng cao hệ số tăng ích và độ định hướng của
anten sử dụng bề mặt dẫn từ nhân tạo sẽ được trình bày trong luận án này.
 35
 CHƯƠNG 2 
 THIẾT KẾ ANTEN THẺ RFID TÍCH HỢP ĐƯỢC SỬ DỤNG CẤU 
 TRÚC DỆT
2.1 Giới thiệu chương
 Trong chương này, tổng quan về anten có thể tích hợp được, các loại vật liệu đế điện môi
và các kỹ thuật phổ biến trong chế tạo anten có thể tích hợp được sẽ được trình bày. Tiếp đó,
giải pháp sử dụng cấu trúc dệt và đế điện môi bằng vải được phân tích và và áp dụng trong
việc thiết kế anten thẻ RFID UHF có cấu trúc hình học dạng uốn gấp khúc. Anten hoạt động ở
tần số 2.45 GHz bao gồm một thành phần phát xạ và một lớp điện môi. Vật liệu điện môi được
sử dụng trong quá trình mô phỏng thiết kế anten là Kevlar có hằng số điện môi "r = 3; 58,
hệ số suy hao tanδ = 0; 019 và độ dày h = 0:254mm. Vật liệu này thỏa mãn yêu cầu về độ
mềm dẻo của anten đeo. Thành phần bức xạ của anten được thiết kế sử dụng kỹ thuật uốn gấp
khúc, viết tắt của tên trường đại học Bách Khoa Hà Nội (HUST) sử dụng vật liệu sợi đồng.
Thành phần đế có kích thước chiều dài L = 45mm và chiều rộng W = 16mm. Anten được
thiết kế và mô phỏng sử dụng phần mềm CST (Computer Simulation Technology). Anten mô
phỏng có hệ số phản xạ S11 là −18:26dB và hệ số khuếch đại là 2:2dB ở tần số 2,45GHz.
2.2 Anten có thể tích hợp được
 Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo anten có thể tích hợp được ngày càng phát triển trong
những năm gần đây. Ưu điểm của loại anten này là có tính thẩm mỹ cao, anten được tích hợp
vào quần áo thay vi phải gắn lên chúng. Thêm vào đó, hiện nay anten này có thể sản xuất
hàng loạt bằng máy thêu kỹ thuật số. Anten có thể có thể tích hợp được định nghĩa là một
phần của quần áo được mặc bởi con người. Do đó, anten cần có độ mềm dẻo hoặc kích thước
nhỏ để không ức chế chuyển động của cơ thể con người. Với sự phát triển của công nghệ,
anten có thể tích hợp cho phép định vị các đối tượng sử dụng quần áo thông minh. Hiện nay,
quần áo thông minh xuất hiện ngày càng nhiều trong các ứng dụng khác nhau bao gồm: thể
thao, nhân viên cấp cứu, ứng dụng quân sự, y tế hay thời trang [72].
2.3 Vật liệu đế điện môi của anten có thể tích hợp được
 Việc lựa chọn vật liệu đế điện môi khi thiết kế anten có thể tích hợp rất quan trọng. Đế
điện môi cần có độ tổn hao thấp nhằm tăng hiệu suất bức xạ khi anten đặt gần cơ thể người.
 36
Đổi với anten có thể tích hợp, vật liệu đế điện môi cần có độ linh hoạt nhằm tránh hạn chế
ảnh hưởng đến hoạt động của người đeo thẻ. Bảng 2.1 giới thiệu các đặc tính của một số loại
vật liệu được sử dụng trong thiết kế anten có thể tích hợp [73].
 Bảng 2.1: Bảng các tham số đặc tính của các loại đế điện môi cho anten có thể tích hợp
 Vật liệu h(m) r tanδ
 Lông cừu 3 1,04 0,024
 Vải Cordura 0,5 1,1-1,7 0,02
 Bọt Polyurethane 11 1,16 0,01
 Nỉ 1,1 1,3 0,02
 Vải cotton/Polyester 2,8 1,6 0,02
 Polydimethylsiloxane
 - 3,0-13 0,02
 (PDMS)
 Len 3,5 1,45 0,02
 Vải Kevlar 0,254 3,58 0,019
 Từ bảng trên có thể thấy vật liệu vải nói chung thường có hệ số điện môi thấp, đặc tính
này giúp làm giảm sóng bề mặt và cải thiện băng thông của anten. Tuy nhiên kích thước của
anten sẽ lớn hơn so với anten sử dụng vật liệu có hệ số điện môi lớn. Ví dụ vải Cordura là vật
liệu làm từ sợi polyamide với màng nylon và Gore-Tex. Vải Cordura được sử dụng khá nhiều
trong các thiết kế anten dệt do có độ bền và đặc tính chống nước cao. Độ cứng của vật liệu
đế điện môi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của anten dệt. Vải nỉ có bề mặt mềm mịn, nhưng
có nhược điểm là dễ bị nén và độ dày thay đổi ảnh hưởng đến các đặc tính của anten.
2.4 Các kỹ thuật chế tạo anten có thể tích hợp được
 Do anten được dệt trực tiếp trên quần áo và sẽ hoạt động trong các điều kiện khác nhau
(chuyển động của người mặc, điều kiện thời tiết, nhiệt độ, uốn cong), quy trình chế tạo anten
đeo phải đảm bảo được sự thống nhất với mô hình thiết kế và kết quả mô phỏng nhằm tăng
khả năng hoạt động và độ bền của anten. Anten này được chia làm hai nhóm bao gồm anten
cứng và anten mềm dẻo (thường là anten dệt).
 37
2.4.1 Anten có thể tích hợp được dạng cứng
 Quá trình sản xuất anten có thể tích hợp được dạng cứng tuân theo các kỹ thuật thông
thường ví dụ bằng cách sử dụng phương pháp ăn mòn kim loại. Anten loại này đòi hỏi có kích
thước nhỏ gọn nhằm giảm thiểu sự bất tiện cho người dùng vì vậy cần sử dụng các phương
pháp giảm nhỏ kích thước anten khi nghiên cứu thiết kế anten loại này.
2.4.2 Anten có thể tích hợp được dạng mềm dẻo
 Kỹ thuật chế tạo anten dệt được chia thành các loại bao gồm: kỹ thuật sử dụng các lớp
kim loại mỏng và đồng nhất gắn vào vải không dẫn điện, kỹ thuật sử dụng sợi dẫn điện để
dệt hoặc thêu các mẫu anten, sau đó gắn hoặc khâu chúng lên vải không dẫn điện, kỹ thuật
dệt và kỹ thuật in phun hoặc in lụa lên vải không dẫn điện [74]. Các sợi dẫn điện đòi hỏi phải
có độ dẫn điện tốt và được dệt với mật độ cao. Sợi dẫn điện khác nhau sẽ dẫn đến hiệu suất
bức xạ của anten khác nhau.
 • Kỹ thuật sử dụng các lớp kim loại mỏng và đồng nhất gắn vào vải không dẫn điện
 Đây là kỹ thuật chế tạo anten có thể tích hợp được đơn giản nhất, tiết kiệm thời gian và
 chi phí chế tạo. Tuy nhiên kỹ thuật này chỉ phù hợp với việc chế tạo anten thử nghiệm.
 Các băng đồng hoặc giấy bạc có thể dễ dàng gắn lên đế vải nhưng cũng rất dễ bị bong
 ra khi bị uốn cong hoặc thậm chí do điều kiện môi trường (ví dụ nhiệt độ, độ ẩm). Hình
 2.1 minh họa anten có thể tích hợp được sử dụng băng đồng gắn lên đế vải hoạt động
 ở tần số 2,45GHz [75].
 Hình 2.1: Anten có thể tích hợp được sử dụng băng đồng gắn lên đế vải
 • Kỹ thuật sử dụng sợi dẫn điện để dệt hoặc thêu các mẫu anten, sau đó gắn hoặc khâu
 chúng lên vải không dẫn điện
 Thời gian chế tạo anten theo kỹ thuật này sẽ nhiều hơn nhưng anten thu được có độ
 mềm dẻo cao hơn so với kỹ thuật sử dụng băng đồng.
 38
 • Kỹ thuật dệt
 Bằng cách sử dụng các sợi dẫn điện chuyên biệt, anten có thể được thêu lên vải bầng
 máy dệt kỹ thuật số. Các sợi dẫn điện phải có sự mềm dẻo và không bị đứt trong quá
 trình dệt. Yêu cầu đặt ra cần lựa chọn sợi dẫn phù hợp về độ dẫn điện; độ bền, độ mềm
 dẻo và đánh giá đặc tính của các sợi dẫn khi chúng được thêu để tạo thành một vật
 thể xấp xỉ liên tục nhằm cải thiện hiệu suất bức xạ của anten. Cấu trúc hình học của
 kỹ thuật thêu ảnh hưởng tới hiệu suất bức xạ của anten [76]. Nhìn chung, khoảng cách
 giữa các sợi dẫn điện càng nhỏ thi hiệu suất bức xạ của anten càng lớn.
 • Kỹ thuật in phun hoặc in lụa lên vải không dẫn điện
 Kỹ thuật in phun và in lụa cũng có thể được sử dụng trong chế tạo các anten có thể tích
 hợp được. Tuy nhiên, giấy hoặc bìa carton thường được sử dụng làm đế điện môi do
 vật liệu vải không phù hợp [77]. Ưu điểm của kỹ thuật in phun là không yêu cầu mặt
 nạ, thời gian chế tạo nhanh. Tuy nhiên do các hạt nano bạc trong dung dịch được sử
 dụng để tạo ra các dây dẫn mỏng có độ dày xấp xỉ 1µ nên việc in trên các bề mặt thô
 ráp như vải là rất khó. Bên cạnh đó, trong kỹ thuật in phun để tạo ra đường dẫn liên
 tục với độ dẫn và độ bền cao, có khả năng chịu va đập và chịu nhiệt cao cần thiết phải
 loại bỏ dung môi không dẫn điện có trong mực in.
2.5 Các bước thiết kế anten thẻ RFID có thể tích hợp được
 Các bước thiết kế anten thẻ RFID được mô tả trong hình 2.2. Đầu tiên cần xác định các
yêu cầu về đặc tính hoạt động của anten. Bước tiếp theo tiến hành lựa chọn vật liệu chế tạo,
mô hình thiết kế anten và phương pháp phối hợp trở kháng giữa anten và chip. Sau đó thực
hiện tính toán các tham số kích thước của anten. Bước tiếp theo là quá trình mô phỏng mô
hình thiết kế và tối ưu các tham số kích thước của anten. Bước cuối cùng thực hiện chế tạo
và đo đạc thực nghiệm.
2.6 Cấu trúc và đặc tính của anten thẻ RFID có thể tích
 hợp được đề xuất
2.6.1 Lựa chọn vật liệu
 Khi thiết kế anten, các vật liệu của các thành phần bức xạ và đế điện môi của anten được
chọn để phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Đối với các anten thẻ đeo RFID, vật liệu dùng để
chế tạo đế anten cần có độ mềm dẻo và độ bền cao. Vật liệu dẫn điện yêu cầu điện trở thấp
 39
 Xác nh yêu c u c tính ho t ng c a anten
 L a ch n v t li u ch t o và mô hình thi t k anten
 L a ch n ph ng pháp ph i h p trở kháng giữa 
 anten và chip
 Tính toán các tham s kích th c c a anten
 Mô ph ng mô hình thi t k và t i u các tham s kích th c 
 c a anten
 Ch t o và o c th nghi m
 Hình 2.2: Các bước thiết kế anten thẻ RFID
và ổn định để giảm thiểu tổn thất. Các loại vải không dẫn điện như polydimethylsiloxane
(PDMS), vải lông cừu, nỉ được sử dụng làm đế điện môi. Trong nghiên cứu này, Kevlar
được chọn làm đế có hệ số điện môi "r = 3; 58, hệ số suy hao tanδ = 0; 019 và độ dày
h = 0:254mm. Kevlar được lựa chọn do có hằng số điện môi lớn, hệ số suy hao nhỏ và độ
bền cao hơn các loại vải khác. Dây đồng có đường kính d = 0; 4mm được lựa chọn để chế
tạo phần tử bức xạ.
2.6.2 Tính toán các tham số kích thước của anten
 Anten được thiết kế dựa trên mô hình anten lưỡng cực vi dải. Trước tiên, các tham số
kích thước của anten được tính toán dựa trên cấu trúc anten lưỡng cực vi dải cơ bản. Hình 2.3
minh họa cấu trúc hình học của một anten lưỡng cực vi dải. Anten bao gồm hai nhánh, có độ
rộng W và chiều dài tổng cộng L. Đế điện môi Kevlar có hằng số điện môi "r = 3; 58, hệ số
suy hao tanδ = 0; 019 và độ dày h = 0:254mm.
 Độ rộng của anten được tính theo công thức sau [78]:
 W = 0; 05λ0 = 6(mm) (2.1)
 40
 L
 W
 x
 L1 G L2
 y
 (a)
 L¥¢ ng cực
 £ ¤
 ¡   i n môi
 z
 y
 (b)
 Hình 2.3: Cấu trúc hình học của anten lưỡng cực vi dải: (a) Hình chiếu bằng, (b) Hình
 chiếu đứng
 Từ đó tính được hệ số điện môi hiệu dụng [44]:
 0 1
 "r + 1 "r − 1 1
 "reff = + @ A = 3; 34 (2.2)
 2 2 q 12h
 1 + W
 Trong đó, "r; h lần lượt là hệ số điện môi và độ dày của đế vải, W là độ rộng của đường
vi dải. Độ dài hiệu dụng của đường vi dải được tính theo công thức sau:
 c 1
 Leff = p = 33; 5(mm) (2.3)
 2f "reff
 Độ dài tăng thêm của đường vi dải:
 W
 ("reff + 0; 3)( h + 0; 264)
 4Ls = 0; 412 ∗ h W = 0; 12(mm) (2.4)
 ("reff − 0; 258)( h + 0; 8)
 Chiều dài thực L của đường vi dải đươc tính theo công thức sau:
 L = Leff − 24Ls = 33; 25(mm) (2.5)
2.6.3 Cấu trúc anten đề xuất
 Cấu trúc hình học của anten đề xuất được mô tả trong hình 2.4. Anten bao gồm thành
phần phát xạ và lớp điện môi. Anten hoạt động ở tần số 2.45 GHz. Vật liệu điện môi được
sử dụng trong quá trình mô phỏng thiết kế anten là Kevlar có hằng số điện môi "r = 3; 58,
hệ số suy hao tanδ = 0; 019 và độ dày h = 0:254mm. Vật liệu này thỏa mãn yêu cầu về
độ mềm dẻo của anten đeo. Thành phần bức xạ được thiết kế dùng kỹ thuật uốn gấp khúc,
viết tắt của tên trường đại học Bách Khoa Hà Nội (HUST) sử dụng vật liệu sợi đồng. Thành
phần đế có kích thước chiều dài L = 45mm và chiều rộng W = 16mm. Anten được thiết kế
 41
và mô phỏng sử dụng phần mềm CST (Computer Simulation Technology). Các chữ cái của
logo được kết nối với nhau và được sắp xếp sao cho hai nhánh có độ dài anten gần bằng nhau.
Dây đồng được dệt từ mặt trước ra mặt sau của đế vải. Anten được phối hợp trở kháng với
cáp đồng trục 50Ω. Bề rộng đường vi dải của mỗi nhánh trong cấu trúc anten thiết kế được
chọn bằng 2mm tương đương 1=3 độ rộng của đường vi dải theo tính toán lý thuyết, vì vậy
chiều dài tổng cộng của anten mô phỏng xấp xỉ 100mm gấp ba lần so với tính toán lý thuyết.
Bảng 2.2 minh họa các tham số kích thước của anten đề xuất.
 l
 d gap l3
 Wsub
 (a)
 l1 l1 l1
 l3
 l1
 l2
 l4
 l5 l6
 (b)
Hình 2.4: Cấu trúc hình học của anten dệt được đề xuất: (a) Mặt trước của anten, (b) Mặt
 sau của anten, (c) Hình chiếu đứng của anten
 42
 Bảng 2.2: Bảng các tham số kích thước của anten dệt đề xuất (mm)
 Wsub 45 Lsub 16 gap 0,2
 l1 4,1 l2 2,4 l3 2,05
 l4 2,05 l5 1,5 l6 3,55
 l 14,35 d 0,4
2.6.4 Kết quả mô phỏng
 Với các tham số kích thước nêu ra trong bảng trên, anten mô phỏng thu được các kết quả
như sau. Hình 2.5 biểu diễn giá trị hệ số phản xạ của anten dệt đề xuất. Anten mô phỏng có
hệ số phản xạ là −18:26dB ở tần số 2,45GHz. Đồ thị bức xạ của anten trong mặt phẳng E và
H được minh họa trong hình 2.7. Anten mô phỏng có hệ số tăng ích 2,2 dBi và băng thông
20 MHz ở tần số 2,45