Luận án Nghiên cứu và phát triển anten Mimo cho các thiết bị đầu cuối di động thế hệ mới

g cấu trúc EBG tại tần số 5,5 GHz 
(a) (b) 
Hình 2.14. Kết quả mô phỏng S11 của phần tử anten UWB có sử dụng cấu trúc EBG trong trường 
hợp các kích thước (a) g và (b) webg thay đổi. 
2 4 6 8 10 12
0
2
4
6
8
H
e
ä s
o
á t
a
ên
g
 í
c
h
 ñ
æn
h
 (
d
B
i)
Taàn soá (GHz)
2 4 6 8 10 12
-30
-20
-10
0
S
1
1
 (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 0.5 mm
 0.6 mm
 0.7 mm
 0.8 mm
2 4 6 8 10 12
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
S
1
1
 (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 5 mm
 6 mm
 7 mm
 8 mm
41 
Để tạo ra dải chắn mong muốn, kích thước của phần tử EBG webg và khoảng cách g 
giữa phần tử EBG với đường vi dải tiếp điện được thay đổi nhằm tìm ra giá trị tối ưu cho 
thiết kế. Hình 2.14(a) biểu diễn hệ số phản xạ S11 của anten với các giá trị khác nhau của 
khoảng cách g từ 0,5 mm đến 0,8 mm. Khi giá trị của g tăng lên, giá trị điện dung CC giảm, 
nên độ rộng của dải chắn tăng lên như trong công thức (2.19). Điều này hoàn toàn phù hợp 
với kết quả mô phỏng trên hình 2.14(a). Trong khi đó, hình 2.14(b) biểu diễn hệ số phản xạ 
S11 của anten với các kích thước webg khác nhau của phần tử EBG. Tần số của dải chắn cũng 
giảm khi kích thước webg tăng lên. Việc kết hợp cả hai giá trị này trong quá trình tối ưu sẽ 
giúp chúng ta loại bỏ hoàn toàn dải tần WLAN. 
Hình 2.15(a) và hình 2.15(b) biểu diễn đồ thị bức xạ của anten UWB có sử dụng cấu 
trúc EBG tại lần lượt hai tần số 4 GHz và 9 GHz. Sự khác nhau của đồ thị bức xạ tại tần số 
cao của anten trong hai trường hợp có (hình 2.15) và không (hình 2.11) sử dụng cấu trúc 
EBG hầu như không đáng kể. 
(a) (b) 
Hình 2.15. Kết quả mô phỏng đồ thị bức xạ của phần tử anten UWB có sử dụng cấu trúc EBG 
trong mặt phẳng xz tại tần số (a) 4 GHz và (b) 9 GHz. 
Hình 2.16. Kết quả mô phỏng hệ số tăng ích đỉnh của phần tử anten UWB có sử dụng cấu trúc 
EBG. 
Hình 2.16 biểu diễn kết quả mô phỏng của hệ số tăng ích đỉnh theo tần số của mô hình 
anten có sử dụng cấu trúc EBG. Kết quả này cho ta thấy sự giảm mạnh của hệ số tăng ích 
-40
-30
-20
-10
0
10
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
-30
-20
-10
0
10
 E 
E
-40
-30
-20
-10
0
10
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
-30
-20
-10
0
10
E 
E
2 4 6 8 10 12
-4
-2
0
2
4
6
8
Daûi taàn UWB (3.1 - 10.6 GHz)
H
e
ä s
o
á t
a
ên
g
 í
c
h
 ñ
æn
h
 (
d
B
i)
Taàn soá (GHz)
WLAN
42 
đỉnh (xuống dưới 0 dBi) trong dải chắn; bên ngoài dải chắn, giá trị của hệ số tăng ích đỉnh 
ổn định xung quanh 5 dBi ở phần tần số cao của dải tần UWB. Hình 2.17 cho ta thấy hình 
ảnh của anten UWB có sử dụng EBG và anten MIMO có sử dụng phần tử ký sinh MMR sau 
khi được chế tạo. 
Việc đo thực nghiệm được tiến hành trên máy phân tích mạng Anritsu 37369D theo 
các bước sau: 
 Tiến hành thiết lập các tham số đo như dải tần số quét, số điểm quét tần số,... 
 Tiến hành hiệu chỉnh (Calib) máy đo. Đây là bước quan trọng để đảm bảo độ 
chính xác khi thực hiện các phép đo. 
 Đối với phép đo tham số truyền đạt, tiến hành nối các cổng của anten cần đo 
với các cổng của máy đo qua cáp chuyên dụng. 
 Hiển thị kết quả theo tham số cần đo. 
 Xuất kết quả dưới dạng file *.txt, *.csv hoặc *.dat. 
Quy trình thiết lập đo ở trên là cơ sở để thực hiện các phép đo thực nghiệm tiếp theo 
trong luận án (sử dụng máy phân tích mạng Anritsu 37369D hoặc PNA-X N5244A). 
Hình 2.17. Phần tử anten UWB có sử dụng cấu 
trúc EBG và anten MIMO-UWB hoàn chỉnh 
được chế tạo hoàn chỉnh. 
Hình 2.18. Kết quả mô phỏng và đo S11 của phần 
tử anten UWB có sử dụng cấu trúc EBG. 
Kết quả mô phỏng và kết quả đo hệ số phản xạ S11 của anten UWB có sử dụng EBG 
trên hình 2.18 cho thấy mẫu anten này hoạt động trong dải tần siêu rộng từ 2,98 GHz đến 
11,16 GHz và loại bỏ dải tần WLAN trong khoảng từ 4,71 GHz đến 5,83 GHz. Kết quả mô 
phỏng khá phù hợp với kết quả đo được trong thực tế. 
2 4 6 8 10 12
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
S
1
1
 (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 Moâ phoûng
 Thöïc nghieäm
Daûi taàn UWB (3.1 - 10.6 GHz)
WLAN
43 
2.2.2.2. Anten MIMO-UWB 4×4 
Trong hệ thống đa anten này, ta phải phân tích ảnh hưởng tương hỗ giữa các phần tử 
anten, vì vậy cần phải có thêm một thông số ngoài hệ số phản xạ (hoặc tỉ số sóng đứng) của 
anten đơn. Với anten MIMO hai cổng, tham số S21 và S12, là hệ số truyền đạt của cổng 1 đến 
cổng 2 và ngược lại, sẽ được dùng để đánh giá sự tác động giữa các anten. Đối với mô hình 
anten MIMO 4x4, các tham số truyền đạt Sij với i ≠ j, từ một cổng bất kỳ đến các cổng còn 
lại phải đảm bảo yêu cầu về cách ly với hệ số truyền đạt giữa các cổng không được vượt quá 
−15 𝑑𝐵. Đây là điều kiện để xét đặc tính tương hỗ của các anten MIMO cho các nghiên 
cứu, đề xuất trong luận án. 
Các kết quả mô phỏng hệ số phản xạ của anten MIMO ban đầu được biểu diễn trên 
hình 2.19(a). Kết quả cho thấy anten không phối hợp trở kháng trong khoảng từ 4 GHz đến 
4,5 GHz và từ 5,1 GHz đến 5,8 GHz (là vùng tần số ta chủ ý loại bỏ). 
(a) (b) 
Hình 2.19. Kết quả mô phỏng (a) hệ số phản xạ và (b) hệ số cách ly của anten MIMO ban đầu 
(a) (b) 
Hình 2.20. Phân bố dòng bề mặt tại tần số 6.7 GHz trên anten MIMO (a) không sử dụng phần tử ký 
sinh MMR và (b) có sử dụng phần tử ký sinh MMR 
2 4 6 8 10 12
-30
-20
-10
0
H
e
ä s
o
á p
h
a
ûn
 x
a
ï (
d
B
)
 S11
 S22
 S33
 S44
Taàn soá (GHz)
2 4 6 8 10 12
-50
-40
-30
-20
-10
0
H
e
ä s
o
á c
a
ùc
h
 l
y
 (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 S12
 S13
 S14
 S23
 S24
 S34
44 
Mặt khác, hệ số cách ly giữa các phần tử anten của anten MIMO ban đầu này khá thấp, 
trong dải từ 6 GHz đến 8 GHz chỉ khoảng 10 dB (hình 2.19(b)). Hình 2.20(a) thể hiện rất rõ 
điều này thông qua phân bố dòng của các phần tử. Khi phần tử anten thứ nhất được kích 
thích, mặc dù dòng cảm ứng bề mặt trên phần tử trực giao không đáng kể, thì dòng này trên 
phần tử đồng phân cực (phần tử thứ 3 theo chiều kim đồng hồ) lại được cảm ứng mạnh hơn; 
kết quả là giá trị ảnh hưởng tương hỗ giữa các phần tử đồng phân cực (S13 và S24) tăng. Như 
vậy có thể thấy nếu không sử dụng thêm kỹ thuật tăng cường cách ly thì anten MIMO này 
sẽ không sử dụng được vì tương hỗ lớn giữa các phần tử đã làm băng tần thay đổi cũng như 
làm giảm hệ số cách ly giữa các cổng. 
 (a) (b) 
Hình 2.21: Kết quả mô phỏng (a) hệ số phản xạ và (b) hệ số cách ly của anten MIMO có sử dụng 
phần tử ký sinh MMR 
(a) (b) 
Hình 2.22. Kết quả mô phỏng đồ thị bức xạ trên mặt phẳng xz của anten MIMO không sử dụng 
phần tử ký sinh tại tần số (a) 4 GHz và (b) 9 GHz 
Từ kết quả ở hình 2.21(a) ta thấy anten MIMO có sử dụng phần tử ký sinh MMR phối 
hợp trở kháng tốt trên cả dải tần UWB ngoại trừ dải tần WLAN từ 5,14 GHz đến 5,82 GHz 
2 4 6 8 10 12
-30
-20
-10
0
(1): 5.14 GHz
(2): 5.82 GHz
(2)(1)
H
e
ä 
s
o
á 
p
h
a
ûn
 x
a
ï 
(
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 S11
 S22
 S33
 S44
2 4 6 8 10 12
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
H
e
ä s
o
á c
a
ùc
h
 l
y
 (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 S12
 S13
 S14
 S23
 S24
 S34
-40
-30
-20
-10
0
10
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
-30
-20
-10
0
10
E 
E
-40
-30
-20
-10
0
10
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
-30
-20
-10
0
10
E 
E
45 
(là vùng tần số ta muốn loại bỏ). Ngoài ra, hình 2.21(b) cũng cho ta thấy ảnh hưởng tương 
hỗ giữa các phần tử đồng phân cực (đối diện nhau) giảm xuống dưới −15 𝑑𝐵. Điều này cũng 
được thể hiện rõ hình 2.20(b), phân bố dòng cảm ứng tại tần số 6,7 GHz của anten MIMO 
tập trung chủ yếu trên phần tử ký sinh thay vì ở trên phần tử đồng phân cực. Do đó ảnh 
hưởng của dòng mặt lên phần tử đồng phân cực của mô hình anten đã được giảm xuống. 
Hình 2.22 và hình 2.23 lần lượt biểu diễn kết quả mô phỏng đồ thị bức xạ của anten 
MIMO không và có sử dụng phần tử ký sinh. Các đồ thị bức xạ này cho thấy các anten định 
hướng ở tần số thấp (4 GHz), và trở nên đẳng hướng tại tần số cao (9 GHz). Kết quả mô 
phỏng hệ số tăng ích đỉnh của anten MIMO có sử dụng phần tử ký sinh trong hình 2.24 cho 
thấy giá trị này ổn định trên toàn dải tần UWB (đạt giá trị khoảng 3 dBi ở phần tần số thấp 
và khoảng 5 dBi ở phần tần số cao) và giảm xuống −4,5 𝑑𝐵𝑖 trên dải chắn WLAN. 
(a) (b) 
Hình 2.23. Kết quả mô phỏng đồ thị bức xạ trên mặt phẳng xz của anten MIMO có sử dụng phần 
tử ký sinh tại tần số (a) 4 GHz và (b) 9 GHz 
Hình 2.24. Kết quả mô phỏng hệ số tăng ích 
đỉnh của anten MIMO có sử dụng phần tử ký 
sinh MMR. 
Hình 2.25. Kết quả mô phỏng và đo hệ số phản xạ 
của anten MIMO có sử dụng phần tử ký sinh 
MMR. 
-40
-30
-20
-10
0
10
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
-30
-20
-10
0
10
E 
E
-40
-30
-20
-10
0
10
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
-30
-20
-10
0
10
E 
E
2 4 6 8 10 12
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Daûi taàn UWB (3.1 - 10.6 GHz)
H
e
ä s
o
á t
a
ên
g
 í
c
h
 ñ
æn
h
 (
d
B
i)
Taàn soá (GHz)
WLAN
2 4 6 8 10 12
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
H
e
ä s
o
á p
h
a
ûn
 x
a
ï (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 Moâ phoûng
 Thöïc nghieäm
WLAN
Daûi taàn UWB (3.1 - 10.6 GHz)
46 
Hình 2.25 biểu diễn kết quả đo hệ số phản xạ của anten MIMO có sử dụng phần tử ký 
sinh MMR. Kết quả cho thấy anten hoạt động từ 2,73 GHz đến 10,68 GHz đồng thời loại bỏ 
dải tần WLAN từ 5,36 GHz đến 6,04 GHz. Hình 2.26 cho thấy ảnh hưởng tương hỗ giữa các 
phần tử trực giao và đồng phân cực. Đối với các phần tử trực giao, hệ số ảnh hưởng tương 
hỗ giữa chúng (S12) là nhỏ hơn −17 𝑑𝐵 và giá trị này đối với các phần tử đồng phân cực 
(S13) là dưới −16 𝑑𝐵 trên toàn dải tần UWB. Các kết quả đo khá phù hợp với kết quả mô 
phỏng trước đó. 
2.3.3. Đặc tính MIMO của anten 
Trong một hệ thống đa đầu vào đầu ra, các tín hiệu thường ảnh hưởng lẫn nhau do 
khoảng cách giữa các anten gần nhau [70]. Để đánh giá mối tương quan này, người ta thường 
sử dụng hệ số tương quan đường bao (ECC). Đại lượng này đánh giá mức độ ảnh hưởng lẫn 
nhau lên đồ thị bức xạ của các cặp anten MIMO. Khi tính toán giá trị của đại lượng này, 
chúng ta cần biết đồ thị bức xạ phức (bao gồm cả độ lớn và pha) của từng anten, hoặc chúng 
có thể được tính toán trực tiếp từ các giá trị của các tham số tán xạ. 
(a) (b) 
Hình 2.26. Kết quả mô phỏng và đo hệ số ảnh hưởng tương hỗ của anten MIMO có sử dụng phần 
tử ký sinh MMR giữa các phần tử (a) trực giao phân cực và (b) đồng phân cực. 
Hệ số tương quan đường bao ECC giữa anten i và anten j của hệ anten MIMO 𝑁 × 𝑁 
được xác định dựa trên các tham số tán xạ theo công thức (1.14). Trong trường hợp mô hình 
MIMO được thiết kế, i = 1, j = 2, và N = 4, hệ số tương quan đường bao của anten MIMO 
được xác định theo biểu thức (2.20): 
𝜌𝑒(1,2,4) = 
=
|𝑆11
∗ 𝑆12 + 𝑆12
∗ 𝑆22 + 𝑆13
∗ 𝑆32 + 𝑆14
∗ 𝑆42|
2
[1 − (𝑆11
∗ 𝑆11 + 𝑆12
∗ 𝑆21 + 𝑆13
∗ 𝑆31 + 𝑆14
∗ 𝑆41)][1 − (𝑆11
∗ 𝑆12 + 𝑆12
∗ 𝑆22 + 𝑆13
∗ 𝑆32 + 𝑆14
∗ 𝑆42)]
(2.20) 
2 4 6 8 10 12
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
S
1
2
 (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 Moâ phoûng
 Thöïc nghieäm
2 4 6 8 10 12
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
S
1
3
 (
d
B
)
Taàn soá (GHz)
 Moâ phoûng
 Thöïc nghieäm
47 
Hình 2.27 biểu diễn kết quả mô phỏng của hệ số tương quan đường bao của anten 
MIMO được thiết kế. Từ kết quả mô phỏng ta thấy hệ số tương quan đường bao luôn nhỏ 
hơn 0,05 trên toàn bộ băng tần hoạt động của anten (dải tần UWB từ 3,1-10,6 GHz loại bỏ 
băng tần WLAN từ 5,14-5,82 GHz). Mô hình anten MIMO được thiết kế đã đáp ứng được 
yêu cầu cho hệ thống liên lạc không dây trong đó hệ số tương quan đường bao ECC phải 
nhỏ hơn 0,5 [39]. 
Tần số (GHz)
H
ệ 
số
 t
ư
ơ
n
g
 q
u
a
n
 đ
ư
ờ
n
g
 b
a
o
 (
E
C
C
) WLAN
Dải tần UWB (3,1-10,6 GHz)
Hình 2.27. Hệ số tương quan đường bao của 
anten MIMO có sử dụng phần tử ký sinh MMR. 
Hình 2.28. Mô phỏng trễ nhóm của anten 
MIMO 
Anten băng thông siêu rộng ngoài đặc điểm có dải thông lớn (hơn 8 GHz) còn có yêu 
cầu về giá trị trễ nhóm của tín hiệu. Kết quả mô phỏng trễ nhóm của anten MIMO được biểu 
diễn ở hình 2.28. Từ hình 2.28 ta thấy một đoạn méo dạng xuất hiện tại vùng tần số 5,14 -
5,82 GHz (do đặc tính loại bỏ băng tần WLAN trong thiết kế) trong khi đó tại các vùng tần 
số còn lại trong dải tần hoạt động vẫn duy trì giá trị trễ nhóm thấp và tương đối ổn định 
(đường mô phỏng thẳng). Sự biến thiên của trễ nhóm luôn nhỏ hơn 1 ns chứng tỏ sự tuyến 
tính tốt về pha của tín hiệu và đáp ứng hoàn toàn yêu cầu của hệ thống thông tin băng thông 
siêu rộng. 
2.3.4. Kết luận 
Phần này đã trình bày các bước thiết kế một mô hình anten MIMO UWB 4×4 sử dụng 
cấu trúc cộng hưởng MMR để giúp giảm ảnh hưởng tương hỗ, hoạt động trên toàn dải tần 
số siêu rộng UWB, đồng thời sử dụng cấu trúc chắn dải điện từ EBG để loại bỏ băng tần 
không mong muốn. Hệ số cách ly của anten MIMO được chế tạo lớn hơn 15 dB từ 2,73 GHz 
đến 10,68 GHz chứa dải tần UWB, đồng thời loại bỏ dải tần từ 5,36 GHz tới 6,04 GHz của 
dải WLAN. Anten MIMO này có hệ số tương quan đường bao luôn nhỏ hơn 0,05 trên toàn 
băng tần hoạt động. Kết quả này cho thấy anten MIMO-UWB này hoàn toàn đáp ứng được 
yêu cầu để có thể ứng dụng trong các thiết bị vô tuyến cầm tay thế hệ mới. Bảng 2.2 biểu 
3 4 5 6 7 8 9 10 11
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
T
r
e
ã n
h
o
ùm
 (
n
s
)
Taàn soá (GHz)
48 
diễn tóm tắt các tham số của các anten đơn, anten MIMO không sử dụng phần tử ký sinh, 
anten MIMO được thiết kế và một số anten tham khảo. 
Bảng 2.2. So sánh tham số của các anten UWB 
 Anten 
Tham số 
(*) (**) (***) [55] [69] [49] 
Kích thước 
(mm2) 
30 x 30 60 x 60 60 x 60 75 x 75 80 x 80 86,5 x 55 
Băng tần 
2,92-11,76 
GHz 
Loại bỏ: 5,12-
6,14 GHz 
~3,5 -12 GHz 
3,1-10,6 GHz 
Loại bỏ: 
5,15-5,82 
GHz 
2-6 GHz 3,1-10,6 GHz 
1,85-11,9 
GHz 
Loại bỏ: 5,15-
5,85 GHz 
Hệ số cách 
ly (dB) 
- ≥ 10 ≥ 16 ≥ 25 ≥ 13 ≥ 17 
Tăng ích 
đỉnh (dBi) 
2,3 – 6 - 2,2-5,6 - - 
Trung bình 
4,96 
Ghi chú Cấu hình 4x4 Cấu hình 4x4 Cấu hình 4x4 Cấu hình 2x2 
Trong đó: 
(*): Anten đơn. 
(**): Anten MIMO không sử dụng phần tử ký sinh. 
(***): Anten MIMO được thiết kế. 
2.4. Anten MIMO-EWB 2×2 loại bỏ băng tần WLAN. 
Từ khi công nghệ băng thông siêu rộng (UWB) được chấp thuận trong các hệ thống 
truyền thông UWB trong nhà [1], việc thiết kế anten UWB đã gặt hái được nhiều bước tiến 
trong giới nghiên cứu và trong các ngành công nghiệp. Ngoài dải tần tiêu chuẩn từ 3,1-10,6 
GHz, một số nghiên cứu đã phát triển các anten có băng tần rộng hơn dải tần tiêu chuẩn để 
phục vụ cho các ứng dụng mới. Các anten này được gọi là anten băng thông cực kỳ rộng 
(EWB) [37, 38]. Những anten này đạt được một băng thông rất rộng bao gồm cả băng tần 
UWB với đặc tính bức xạ mong muốn. Tuy nhiên, các anten này thường có kích thước lớn 
chẳng hạn như trong [37], tấm bức xạ có kích thước 124 × 120 mm2 và trong [38] là 124 × 
70 mm2, có nghĩa là các mô hình trên khó có khả năng tích hợp trong thiết bị di động hoặc 
thiết bị cầm tay chưa kể khi triển khai dưới dạng anten MIMO thì kích thước tổng thể của 
anten sẽ còn tăng hơn nữa. Ngoài ra, do băng thông cực kỳ rộng, việc loại bỏ nhiễu của một 
số băng tần khác là cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt chẳng hạn như WiMAX ở 
49 
3,3-3,6 GHz, WLAN ở 5,15-5,85 GHz, tín hiệu vệ tinh băng X đường xuống ở 7,25-7,75 
GHz, 
Trong phần tiếp theo, cấu trúc phần tử ký sinh dạng hai dây chêm ngắn mạch được 
ứng dụng để giảm ảnh hưởng tương hỗ trong thiết kế một anten MIMO băng thông cực kỳ 
rộng, kích thước nhỏ gọn với đặc tính loại bỏ băng tần WLAN. Anten MIMO bao gồm hai 
anten đơn tiếp điện bằng ống dẫn sóng đồng phẳng. Để loại bỏ băng tần WLAN, một cấu 
trúc hình chữ V ngược được khoét trên tấm bức xạ. Anten được thiết kế có hệ số cách ly lớn 
hơn 15 dB trên băng tần hoạt động rất rộng của nó (từ 2,7 GHz đến 20 GHz) và loại bỏ băng 
tần WLAN ở tần số trung tâm 5,5 GHz. 
2.4.1. Thiết kế anten MIMO-EWB 2×2 loại bỏ băng tần WLAN 
2.4.1.1. Phần tử anten EWB đơn loại bỏ băng tần WLAN 
Trong phần này, mô hình anten EWB đơn được thiết kế dựa trên công nghệ vi dải 
phẳng đơn cực dạng hình chữ nhật sửa đổi, hoạt động trên nguyên lý biến đổi từ từ để mở 
rộng băng thông [44]. Ống dẫn sóng đồng phẳng (CPW) được sử dụng để tiếp điện cho anten 
nhằm nâng cao khả năng mở rộng băng thông. Một khe chữ U được khoét trên bề mặt kim 
loại của anten đơn để loại bỏ băng tần WLAN. Ống dẫn sóng đồng phẳng là một loại đường 
truyền vi dải mà đường dẫn kim loại và mặt phẳng đế (GND) cùng nằm trên một mặt của 
lớp đế điện môi. Hai mặt phẳng GND chạy song song với đường dẫn kim loại ở giữa và 
khoảng cách từ đường dẫn đến hai mặt phẳng GND là bằng nhau (hình 2.29). 
Hình 2.30 cho ta thấy phân bố trường điện từ của ống dẫn sóng đồng phẳng. Đối với 
CPW thì trường điện từ phân bố tập trung ở không gian giữa đường vi dải và hai mặt phẳng 
GND. 
a
b
h
t
εr
GND GND
Hình 2.29. Cấu tạo ống dẫn sóng đồng phẳng 
(a) (b) 
Hình 2.30. Mode sóng truyền trong CPW (a) Mode chẵn và (b) Mode lẻ 
50 
Tùy thuộc vào kích thước của các phần tử cấu tạo nên CPW mà mode sóng được truyền 
đi tại một tần số nào đó là mode chẵn hay mode lẻ. Đối với thiết kế dùng trong mô hình 
anten đơn cực, để tiếp điện cho anten hoạt động chính xác thì các kích thước phần tử tạo nên 
CPW phải cho ra trường ở mode chẵn [87]. 
Các thành phần quyết định đến trở kháng của CPW cũng như mode sóng truyền trong 
CPW là: bề dày lớp đế điện môi h, bề dày lớp kim loại t, bề rộng đường dẫn điện ở giữa a, 
khoảng cách giữa 2 điểm gần nhất của hai mặt phẳng GND b, bằng hằng số điện môi tương 
đối εr . Mặt phẳng GND nên lớn hơn 5b, và để ngăn những mode sóng có bậc cao hơn (mode 
sóng không mong muốn) được truyền thì b nên nhỏ hơn λ/2. 
h=1.6s=1
t=
0
.0
3
5
60 
M1 = 16
L
=
1
6
M
2 =
 3
N
=
1
g=0.2
M
3 =
7
.5
M4=2
M6=0.3
M5=3.2
60°
W=24.2
Hình 2.31. Kích thước anten EWB đơn 
Mô hình anten là anten đơn cực hình chữ nhật sửa đổi được in trên một lớp đế bằng 
điện môi FR4 có kích thước khá nhỏ gọn 40 x 35 x 1.6mm. Do EWB có dải tần hoạt động 
từ 2,7 GHz – 20 GHz nên khi thiết kế anten sẽ chọn tần số thấp nhất khoảng 3 GHz, tần số 
cộng hưởng trung tâm vào khoảng 10 GHz. Khi đó, kích thước của tấm bức xạ sẽ phụ thuộc 
vào tần số thấp nhất và hằng số điện môi hiệu dụng của lớp đế [44]. Kích thước tính toán cụ 
thể của anten như biểu diễn ở hình 2.31. 
Kích thước của đường dẫn điện ở giữa, kích thước của khe hẹp và hằng số điện môi 
tương đối của lớp đế sẽ quyết định trở kháng đặc tính của ống dẫn sóng đồng phẳng. Với 
kích thước ghi trên hình 2.31, khi chọn lớp đế làm bằng FR4 có εr = 4.4, thì trở kháng đặc 
tính thu được sẽ đạt xấp xỉ là 50 . 
Anten hình chữ nhật sửa đổi được cấu tạo bởi những đường gấp khúc hoạt động như 
cấu trúc biến đổi từ từ. Độ rộng của các góc mở khác nhau của những đường gấp khúc sẽ 
ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chuyển đổi năng lượng từ đường tiếp điện vào anten, từ 
đó làm thay đổi dải tần phối hợp trở kháng của anten. Các góc mở sẽ được khảo sát để tối 
ưu mô hình anten được thiết kế. 
51 
Anten EWB hoạt động ở một dải tần số rất rộng bao trùm rất nhiều băng tần của các 
hệ thống khác như: WLAN, WiMAX, UWB và đường xuống của vệ tinh,... Chính vì vậy, 
khi các hệ thống cùng làm việc trong cùng một môi trường truyền dẫn thì có thể gây ra nhiễu 
giao thoa với nhau. Do đó, phương án tối ưu để các hệ thống hoạt động đồng thời là loại bỏ 
dải tần số không mong muốn của hệ thống khác khi anten EWB đang được sử dụng. Có 
nhiều cách để làm được điều này như: sử dụng bộ lọc, sử dụng cấu trúc khe và cấu trúc ký 
sinh [27, 49, 48, 78]. Ở đây, cấu trúc khe được chọn là phương án thiết kế phù hợp nhất vì 
không những đạt được hiệu quả cao trong việc loại bỏ tần số, mà nó còn là phương pháp đơn 
giản nhất và thích hợp với anten tiếp điện bằng CPW. 
Cấu trúc khe được đề