NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĂNG TEN HOẠT ĐỘNG  Ở BĂNG TẦN KÉP CHO ỨNG DỤNG 5G BẰNG SỰ KẾT HỢP HÌNH HỌC FRACTAL VÀ SIÊU VẬT LIỆU

Cao Thành Nghĩa; Cái Thanh Tân; Hoàng Văn Thực

doi:10.34238/tnu-jst.7911

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĂNG TEN HOẠT ĐỘNG Ở BĂNG TẦN KÉP CHO ỨNG DỤNG 5G BẰNG SỰ KẾT HỢP HÌNH HỌC FRACTAL VÀ SIÊU VẬT LIỆU

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 10/05/23 Ngày hoàn thiện: 13/07/23 Ngày đăng: 13/07/23

Các tác giả

1. Cao Thành Nghĩa , Trường Đại học Vinh
2. Cái Thanh Tân, Trường Đại học Vinh
3. Hoàng Văn Thực, Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo này trình bày một phương pháp thiết kế ăng ten hoạt động tại hai băng tần 28 GHz và 38 GHz cho các ứng dụng 5G. Cấu hình của ăng ten bao gồm một miếng vá có dạng hình học fractal được sửa đổi kết hợp với các cấu trúc siêu vật liệu là các bộ cộng hưởng vòng phân chia được sắp xếp bao quanh thành phần bức xạ như một siêu bề mặt. Các ăng ten được khảo sát và thiết kế trên chất nền Rogers RT/duroid 5880 với hằng số điện môi là 2,2, tiếp tuyến suy hao là 0,0009 và chiều cao là 0,6 mm, chúng được cấp nguồn bằng đầu dò đồng trục. Phần mềm HFSS được sử dụng để mô phỏng cấu hình và sự hoạt động của ăng ten. So với ăng ten vi dải hình tròn ban đầu, ăng ten được đề xuất hoạt động tại hai băng tần với độ rộng băng tần ở dải f₁ =28 GHz là BW₁=2,35 GHz và băng tần thứ hai ở dải f₂=38 GHz là BW₂=8,45 GHz. Bên cạnh đó, độ lợi ăng ten đề xuất cũng tăng đáng kể là 8,29 dBi. Các mô hình vật lý của ăng ten đã được chế tạo và đo đạc để xác minh tính đúng đắn của thiết kế.

Từ khóa

Ăng ten vi dải; Hình học fractal; Siêu vật liệu; Các ứng dụng 5G; Băng tần kép

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] C. Cox, An Introduction to 5G: The New Radio, 5G Network and Beyond. John Wiley & Sons, 2020.

[2] D. Brenner, “Global 5G spectrum update,” in Spectrum Strategy & Technology Poilcy, SVP, 2020.

[3] M. P. Patel, “Miniaturisation Method to Reduce the Size of Microstrip Antenna for Lower Frequency,” International Journal for Scientific Research & Development (IJSRD), vol. 1, no. 1, pp. 6-8, 2013.

[4] N. Cohen, “Fractal antenna applications in wireless telecommunications,” in Professional Program Proceedings of Electronic Industries Forum of New England, 1997, pp. 43–49.

[5] T. N. Cao and W. J. Krzysztofik, “Hybrid Minkowski fractal island antenna operating in two bands of GPS satellite system,” in 2016 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (APSURSI), 2016, pp. 211–212.

[6] S. R. S. Parmar and H. Singh, “Analysis of Fractal Geometries and its Applications in Microstrip Antenna,” Int. J. Adv. Res. Comput. Sci., vol. 8, no. 4, pp. 194-198, 2017.

[7] Y. Cui, Y. He, Y. Jin, F. Ding, L. Yang, Y. Ye, and S. He, “Plasmonic and metamaterial structures as electromagnetic absorbers,” Laser Photon. Rev., vol. 8, no. 4, pp. 495–520, 2014.

[8] T. Itoh and C. Caloz, Electromagnetic metamaterials: transmission line theory and microwave applications. John Wiley & Sons, 2005.

[9] Krzysztofik, W. Jan, and T. N. Cao, "Metamaterials in application to improve antenna parameters," Metamaterials and Metasurfaces, vol. 12, no. 2, pp. 63-85, 2018.

[10] S. Tariq, S. I. Naqvi, N. Hussain, and Y. Amin, “A metasurface-based MIMO antenna for 5G millimeter-wave applications,” IEEE Access, vol. 9, pp. 51805–51817, 2021.

[11] C. A. Balanis, Antenna theory: analysis and design. John Wiley & Sons, 2016.

[12] R. Kubacki, M. Czyżewski, and D. Laskowski, “Minkowski island and crossbar fractal microstrip antennas for broadband applications,” Appl. Sci., vol. 8, no. 3, p. 334, 2018.

[13] Q. Luo, H. M. Salgado, and J. R. Pereira, “Fractal monopole antenna design using minkowski island geometry,” in 2009 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, 2009, pp. 1–4.

[14] M. P. Vargas, “Fundamentals of metamaterial structures,” in Planar Metamaterial Based Microwave Sensor Arrays for Biomedical Analysis and Treatment, Springer, 2014, pp. 7–31.

[15] Y. Cheng and Y. Dong, “Wideband circularly polarized planar antenna array for 5G millimeter-wave applications,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 69, no. 5, pp. 2615–2627, 2020.

[16] M. M. Kamal, S. Yang, X.-C. Ren, A. Altaf, S. H. Kiani, M. R. Anjum, A. Iqbal, M. Asif, and S. I. Saeed, “Infinity Shell Shaped MIMO Antenna Array for mm-Wave 5G Applications,” Electron., vol. 10, no. 2, 2021, doi: 10.3390/electronics10020165.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.7911

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ