Phân tích và thiết kế anten cho điện thoại di động 4G

- 4 DANH MC CÁC HÌNH V, Đ TH.
- 11 1.2.1 H thng vô tuyn toàn cu.
- 13 Chơng 2 CÔNG NGH 4G VÀ H THNG MIMO.
- 14 2.1 Công ngh di đng th h thứ 4 (4G.
- 14 2.1.2 Đặc điểm chính của công ngh LTE-Advanced.
- 21 2.2 Khái nim và mô hình h thng MIMO.
- 22 2.2.3 Ưu điểm của h thng MIMO.
- 24 2.2.4 H thng đa ănten và nh hng tơng hỗ.
- 31 Chơng 3 THIT K ANTEN VI DI MIMO CHO CÔNG NGH 4G.
- 37 3.2 Thit k anten vi di MIMO ứng dng cho công ngh 4G.
- 42 3.2.1 Các thông s về anten cho hê thng MIMO.
- 78 4 DANH MỤC CÁC CH VIẾT TT MIMO Multi Input Multi Output LTE Long Term Evolution IMT International Mobile Telecommunications WCDMA Wideband Code division multiple access WLAN Wireless Local Area Network 3GPP 3rd Generation Partnership Project OFDMA Orthogonal frequency-division multiplexing SC-FDMA Single-carrier Frequency Division Multiple Access WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access TDD Time-Division Duplex FDD Frequency-division duplexing HSPA High Speed Packet Access UE User Equipment SNR Signal-to-noise ratio ISI Inter-Symbol Interference CCI Co-channel interference AOA Angles of Arival FEM Finite Element Method HFSS High Frequency Structure Simulation EMI/EMC Electromagnetic interference /Electromagnetic compatibility EBG Electromagnetic band gap 5 DANH MỤC CÁC HÌNH V, Đ THỊ Hình 1.1: Sự phát triển của các h thng t bào.
- 11 Hình 1.2: H thng vô tuyn toàn cu.
- 12 Hình 1.3: Cu hình h thng t bào 4G.
- 13 Hình 2.1: Ví d về khi kt tp sóng mang.
- 16 Hình 2.2: Khi anten MIMO 2×2.
- 18 Hình 2.3: Truyền dn đa điểm phi hp.
- 19 Hình 2.4: Chuyển tip trong LTE-Advanced.
- 21 Hình 2.5: H thng MIMO.
- 22 Hình 2.6: Mô hình (a) MMA và (b) MEA.
- 25 Hình 2.7: Các nguyên nhân gây tơng hỗ.
- 26 Hình 2.8: Các quá trình gây nhiu gia liên chn t.
- 27 Hình 2.9: Hàm tơng quan gia các anten thành phn nh là hàm của khong cách theo bc sóng.
- 28 Hình 3.1: Hình v phân cách hai môi trng.
- 34 Hình 3.2: Cách chia phn t hu hn trong HFSS: (a) thành các tam giác trên bề mặt, (b) thành các tứ din trong không gian ba chiều.
- 38 Hình 3.3: Mô hình mô phng.
- 41 Hình 3.4: Anten MIMO thông dng và anten MIMO có đa đu vào.
- 44 Hình 3.5: So sánh về h s tăng ích gia hai ăng ten có cùng kích thc nhng khác nhau về cách tip đin.
- 45 Hình 3.6: Mô hình anten vi di.
- 45 Hình 3.7: Cu trúc đng tip đin vi di.
- 47 Hình 3.8: Mô hình anten MIMO mt phn t bức x.
- 48 Hình 3.9: Mt đ dòng đin của anten khi đc tip bi (a) đng tip đin bên trái và (b) đng tip đin bên phi.
- 48 Hình 3.10: B lai 900.
- 49 6 Hình 3.11: Mô hình mô phng b lai 900.
- 50 Hình 3.12: Ma trn tán x S tính theo dB.
- 50 Hình 3.13: S12, S13 tính theo đ.
- 51 Hình 3.14: B Crossorver đc ghép bi hai b lai 900.
- 51 Hình 3.15: B Crossover bin đổi.
- 52 Hình 3.16: Công c tính toán tr kháng vào của đng truyền vi di.
- 53 Hình 3.17: Cu hình b Crossover.
- 53 Hình 3.18: Tham s tán x S của b Crossover.
- 54 Hình 3.19: Mt đ dòng bề mặt ti a) 2.05GHz và b) 1.92GHz.
- 55 Hình 3.20: B Crossover vi cu trúc Ground Defected.
- 56 Hình 3.21: Mô hình đng truyền vi Defected Ground và sơ đ tơng đơng.
- 57 Hình 3.22: Phân b mt đ dòng đin của mô hình b Crossover vi cu trúc Defected Ground khi đc tip đin ti (a) Port 1, và (b) Port 2.
- 57 Hình 3.23: Tham s tán x S của b Crossover vi cu trúc Ground Defected.
- 58 Hình 3.24: Ti u vi các kích thc khác nhau của cu trúc Defected Ground.
- 59 Hình 3.25: Mt đ dòng đin bề mặt ti 1.92GHz ti a) Mô hình không có cu trúc Defected Ground và b) Mô hình có cu trúc Defected Ground.
- 60 Hình 3.26: Mô hình anten đc đề xut.
- 62 Hình 3.27: Ma trn tán x S.
- 63 Hình 3.28: Đ th phơng hng bức x trong các mặt phẳng ti (a) 1.92 GHz, (b) 2.05 GHz và (c) 2.17 GHz.
- 64 Hình 3.29: Đ th phơng hng bức x trong không gian 3 chiều khi tip port bên phi ti các tn s a) 1.92GHz và b)2.05GHz.
- 65 Hình 3.30: H s tăng ích đnh.
- 65 Hình 3.31: Mô hình b góc 450 của đng vi di.
- 66 Hình 3.32: H s tổn hao ngc của anten khi thay đổi L1.
- 67 Hình 3.33: H s S12&S21 của anten khi thay đổi L1.
- 67 Hình 3.34: Mt đ dòng đin của anten khi đc tip đin ti 2.05GHz bi (a) đng tip đin bên trái và (b) đng tip đin bên phi.
- 68 7 Hình 3.35: Đ th phơng hng bức x trong mặt phẳng xoy ti (a) tn s 1.92 GHz vi đng tip đin bên phi, (b) tn s 1.92 GHz vi đng tip đin bên trái, (c) tn s 2.05 GHz vi đng tip đin bên phi, (d) tn s 2.05 GHz vi đng tip đin bên trái, (e) tn s 2.17 GHz vi đng tip đin bên phi và (f) tn s 2.17 GHz vi đng tip đin bên trái.
- 69 Hình 3.36: Mô hình ch to anten.
- 70 Hình 3.37: Kt qu đo đc của anten  (a) Port 1, và (b) Port 4.
- Hin nay, h thng anten s dng nhiều phn t bức x.
- Kỹ thut này đem li nhiều u th về cht lng truyền tín hiu cũng nh tc đ truyền ti d liu và khc phc đc đáng kể nhng nhc điểm của h thng truyền thông vô tuyn.
- Và trong khi công ngh di đng th h thứ 3 (3G) vn đang tìm kim th trng để đa vào ứng dng rng rãi thì các nhà nghiên cứu đã bt tay vào vic nghiên cứu công ngh di đng băng rng th h thứ t (4G).
- Theo đó, h thng LTE Advanced s đc hỗ tr hot đng trong nhiều băng tn khác nhau của LTE ứng vi từng khu vực khác nhau trên th gii.
- Hin ti, các nc thuc khu vực Nht Bn, Châu Âu, Châu Á di tn hot đng của h thng 1920-1980 MHz cho hng lên và 2110-2170 MHz cho hng xung là tiêu chuẩn để xây dựng mt h thng UMTS IMT.
- Và trong tơng lai h thng LTE Advanced s k thừa di tn hot đng này cũng nh có thể bổ sung thêm băng tn cho mình.
- Song song vi đó, là vic thit k anten MIMO cho h thng 4G s gặp nhiều khó khăn và thách thức.
- Hơn na, trong h thng nhiều phn t bức x, nh hng tỡng hỗ gia chúng là đáng kể, hin tng này cn phi đc gim thiểu để nâng cao đ ổn đnh và hiu sut bức x của h thng.
- Các h thng t bào hin nay (thng hiểu là các h thng 2G) tuy đã đc ti u hoá cho các dch v thoi thi gian thực nhng chúng có kh năng rt hn ch trong vic cung cp các dch v đa phơng tin băng rng bi vì chúng có tc đ truyền d liu chm và màn hiển th nh.
- Các h thng IMT-2000, hay gọi là các h thng 3G, đang trong quá trình phát triển vi tc đ d liu nhanh hơn lên ti 384kbit/s (2Mbit/s về sau) và có màn hiển th tt hơn các h thng 2G.
- Tuy nhiên, kh năng của các h thng 3G không thể đáp ứng đc nhu cu ngày càng tăng của các dch v đa phơng tin băng rng.
- Điều này đặt ra là phi có mt h thng thông tin mi có kh năng đáp ứng đc các nhu cu của truyền thông đa phơng tin.
- Các h thng t bào đã m ra mt thi kỳ tin b trong công ngh vô tuyn và nhng thay đổi trong nhu cu của ngi s dng nh trong hình 1.1.
- Hình 1.1 ch ra sự tin hoá của các h thng t bào từ 1G đn 4G.
- H thng t bào 4G s hỗ tr tc đ d liu cao hơn các h thng t bào 3G (W-CDMA, CDMA2000).
- Tuy nhiên, các h thng mà hỗ tr các dch v d liu tc đ cực cao (ví d 1Gbit/s) thng không có kh năng cung cp mt vùng bao phủ toàn quc.
- Nhng 11 nơi mà ngi s dng yêu cu các dch v d liu tc đ cực cao có thể là các khu vực điểm nóng (hot spot) nh, gia đình, ch, các nhà ga, sân bay, khách sn… Do vy không thể nào xây dựng đc mt siêu h thng vô tuyn để đáp ứng đc mọi nhu cu.
- Mt vn đề quan trọng là làm sao xây dựng đc mt h thng cho phép ngi s dng các dch v đa phơng tin băng rng cho c nhng ngi s dng di đng và nhng ngi di c khp mọi nơi.
- Hình 1.1: Sự phát triển của các hệ thống tế bào.
- 1.2 Hng đi cho tơng lai 1.2.1 H thng vô tuyn toàn cu Mt gii pháp tt cho vn đề nêu trên đó là đa ra mt h thng vô tuyn toàn cu có thể kt ni mt cách hiu qu nhiều mng vô tuyn riêng (ví d các h thng t bào 2G/3G/4G, WLAN, các h thng qung bá.
- Khái nim này cho phép mỗi h thng vô tuyn phát triển đc lp vi các h thng khác nh trong hình 1.2.
- Các h thng t bào cung cp vùng bao phủ rng, trong khi h thng WLAN s ch bao phủ các khu vực điểm nóng nhng vi tc đ d liu cao hơn nhiều các h thng t bào.
- Các h thng qung bá có thể có vùng bao phủ rng để cung cp cho ngi dùng di đng và di c vi các chơng trình video và ca nhc cht lng cao mt chiều.
- Sự kt hp ngày càng gn của các h thng t bào, 12 WLAN, qung bá và các h thng vô tuyn khác s là ht sức quan trọng để cung cp các dch v toàn quc.
- Hình 1.2: Hệ thống vô tuyến toàn cầu.
- Ghép d liu mềm do nhiều di tc đ thông tin ln hơn các h thng vô tuyn 3G hin nay là yêu cu cho các liên kt đng xung (trm gc ti máy di đng).
- Do gii hn của nhiều băng tn hin nay, các h thng yêu cu phi có hiu sut phổ rt cao.
- Để đt đc điều này, các h thng anten đa đu vào, đa đu ra (MIMO) s đóng mt vai trò quan trọng.
- 1.2.3 Mng truy nhp vô tuyn Lu lng gói s thng tr lu lng chuyển mch kênh trong tơng lai gn.
- Hình 1.3 đa ra mt khái nim về cu hình mng t bào 4G.
- Phn vô tuyn của mng s gn vi mt mng WLAN, nhng vi sự qun lý tính di đng vùng rng nh trong các h thng t bào 2G/3G.
- Các h thng t bào yêu cu nhiều chức năng kiểm soát cuc gọi và cơ s d liu đc phân phi.
- Lu lng thoi s đc truyền nh các gói IP nhng làm cách nào để đm bo các yêu cu QoS khác nhau và gim tr là vn đề kỹ thut chính mà các h thng 4G phi đi mặt.
- Hình 1.3: Cấu hình hệ thống tế bào 4G.
- 1.3 Kt qu mong đi Lun văn này hng ti phát triển, nghiên cứu, thit k mt h thng anten hoàn chnh ứng dng cho công ngh MIMO 4G.
- Sau đó là giai đon áp dng mt s phơng pháp kỹ thut để điều chnh các thông s anten: h s tổn hao ngc, bức x đẳng hng …và cui cùng là ghép các anten để tr thành mt h thng hoàn chnh trong khi vn đm bo các thông s anten thay đổi trong điều kin cho phép.
- Sau đây chúng ta s đi sâu tìm hiểu chi tit hơn về mặt lý thuyt của công ngh 4G và MIMO, từ đó to nên hng thit k cho h thng anten.
- 14 Chơng 2 Công ngh 4G và h thng MIMO 2.1 Công ngh di động th h th 4 (4G) 2.1.1 Gii thiu Trong khi các công ngh di đng th h thứ 3 (3G) vn đang tìm kim các th trng để đa vào ứng dng rng rãi thì các nhà nghiên cứu đã bt tay vào vic nghiên cứu công ngh di đng băng rng th h thứ t (4G).
- Hin ti cha có công ngh nào đáp ứng nhng yêu cu này.
- Nó đòi hi nhng công ngh mi nh là LTE-Advanced và IEEE 802.16m

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt