Luận văn Thạc sĩ Công nghệ điện tử viễn thông: Thiết kế, mô phỏng và chế tạo anten đa băng sử dụng công nghệ mạch dải dành cho điện thoại di động thế hệ mới

Chia sẻ: Tomjerry001 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của luận văn là Chương 1: Tìm hiểu về công nghệ 4G/LTE trên thiết bị di động thế hệ mới. Chương 2: Lý thuyết anten cho hệ thống thông tin di động, lý thuyết về anten vi dải, một số thông số cơ bản của anten như hệ số tăng ích, độ định hướng, băng thông, mô hình bức xạ, sự phân cực. Chương 3: Quá trình thiết kế, chế tạo và đo anten cho thiết bị di động 4G/LTE hoạt động ở hai dải tần 1800 MHz và 2600 MHz dùng công nghệ mạch dải.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Công nghệ điện tử viễn thông: Thiết kế, mô phỏng và chế tạo anten đa băng sử dụng công nghệ mạch dải dành cho điện thoại di động thế hệ mới

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ CHU MINH THẮNG THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO ANTEN ĐA BĂNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MẠCH DẢI DÀNH CHO ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HÀ NỘI - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ CHU MINH THẮNG THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠOANTEN ĐA BĂNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MẠCH DẢI DÀNH CHO ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI NGÀNH: CÔNG NGHỆĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60 52 02 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS. TRƢƠNG VŨ BẰNG GIANG HÀ NỘI - 2014
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: “Thiết kế, mô phỏng và chế tạo anten đa băng sử dụng công nghệ mạch dải dành cho điện thoại di động thế hệ mới”là công trình nghiên cứu của bản thân. Trong luận văn có dùng một số tài liệu tham khảo nhƣ đã nêu trong phần tài liệu tham khảo. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của khoa và nhà trƣờng đề ra. Tác giả luận văn Chu Minh Thắng i
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Trƣơng Vũ Bằng Giang, thầy đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp cho tôi có đƣợc những kiến thức, cũng nhƣ kinh nghiệm quý báu trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng Đại học Công Nghệ. Tôicũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, các em sinh viên Phòng thí nghiệm của khoaĐiện tử - Viễn thông đã tận tình hƣớng dẫnvề chuyên mônvà tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian tôithực hiện luận văn này. Cuối cùng, tôixin cảm ơn gia đình, ngƣời thân và các bạn của em, những ngƣời đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ và giúp đỡ em trong thời gian qua. Luận văn này đƣợc thực hiện trong khuôn khổ đề tài Khoa học Công nghệ cấp Đại học Quốc gia Hà Nội, mã số QGTĐ.13.05 Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian thực hiện luận văn có hạn, nên luận văn còn nhiều hạn chế. Tôi rất mong nhận đƣợc nhiều sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô để hoàn thiện hơn bài viết của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 21 tháng 11 năm 2014 Học viên Chu Minh Thắng ii
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 TÓM TẮT Ngày nay điện thoại di động sử dụng công nghệ 4G/LTE đang dần trở nên phổ biến trên thế giới do tính năng vƣợt trội của nó về tốc độ truyền và nhận dữ liệu. Cùng với sự phát triển của thiết bị di động có hỗ trợ công nghệ 4G/LTE, anten dành cho các thiết bị này cũng đang đƣợc phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu. Anten vi dải (micrstrip antenna) đã đang đƣợc sử dụng rộng rãi vì những ƣu điểm của nó nhƣ: kích thƣớc nhỏ, trọng lƣợng nhẹ, dễ dàng thiết kế và chế tạo, chi phí giá thành sản xuất thấp… Tuy nhiên vẫn còn một số nhƣợc điểm của nó nhƣ băng thông hẹp, hiệu suất bức xạ kém hơn so với các loại anten khác nhƣng do khả năng tích hợp với các thiết bị rất tốt nên anten vi dải vẫn luôn là sự lựa chọn hàng đầu để thiết kế anten cho thiết bị di động thế hệ mới. Trong luận văn này, một anten vi dải đa băng cho điện thoại di động nói chung, anten cho thiết bị di động 4G/LTE nói riêng hoạt động ở các băng tần (1800MHz và 2600 MHz) đã đƣợc thiết kế, mô phỏng và chế tạo. Các phép đo thực tế đã đƣợc thực hiện để so sánh với kết quả mô phỏng. iii
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. I LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... II TÓM TẮT........................................................................................................................... III MỤC LỤC ..........................................................................................................................IV DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................................. VIII DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................... X MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1 CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ....................................................................................................... 3 1.1. Các hệ thống thông tin di động từ 1G đến 3G .................................................................... 3 1.2. Hệ thống thông tin di động 4G/LTE (Long Term Evolution) ............................................ 3 1.2.1. Công nghệ 4G/ LTE .................................................................................................................3 1.2.2. Các thông số kỹ thuật ...............................................................................................................4 1.2.3. Băng tần triển khai LTE ...........................................................................................................5 1.2.4. Tổng quan về Anten 4G/LTE ..................................................................................................7 1.3. Kết luận ............................................................................................................................... 8 CHƢƠNG 2:ANTEN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG ........................ 10 2.1. Anten trong hệ thống thông tin di động ............................................................................ 10 2.2. Anten cho điện thoại di động cầm tay .............................................................................. 13 2.3. Các thông số cơ bản của anten .......................................................................................... 15 2.3.1. Sự bức xạ sóng điện từ bởi một anten ....................................................................................16 2.3.2. Giản đồ bức xạ của Anten ......................................................................................................17 2.3.2.1. Giản đồ đẳng hướng và hướng tính ......................................................................................... 18 2.3.2.2. Các búp sóng của giản đồ bức xạ hướng tính .......................................................................... 19 iv
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 2.3.2.3. Trường khu gần và trường khu xa ........................................................................................... 20 2.3.3. Mật độ công suất bức xạ ........................................................................................................22 2.3.4. Cƣờng độ bức xạ ....................................................................................................................23 2.3.5. Hệ số định hƣớng ...................................................................................................................24 2.3.6. Hệ số tăng ích của anten ........................................................................................................25 2.3.7. Băng thông của Anten ............................................................................................................27 2.3.8. Anten phân cực ......................................................................................................................27 2.3.9. Trở kháng vào của Anten .......................................................................................................28 2.3.10. Hệ số phản xạ, Suy hao phản hồi và Hệ số điện áp sóng đứng ............................................29 2.4. Đƣờng truyền vi dải và anten vi dải .................................................................................. 30 2.4.1. Cấu trúc của Anten vi dải.......................................................................................................30 2.4.1.1. Cấu trúc đường truyền vi dải ................................................................................................... 30 2.4.1.2. Cấu trúc trường của đường truyền vi dải ................................................................................ 30 2.4.2. Anten vi dải ............................................................................................................................31 2.4.2.1. Giới thiệu chung ...................................................................................................................... 31 2.4.2.2. Một số loại anten vi dải cơ bản ................................................................................................ 32 2.4.2.3. Anten mặt bức xạ hình chữ nhật .............................................................................................. 35 2.5. Kết luận ............................................................................................................................. 36 CHƢƠNG 3:THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG, CHẾ TẠO VÀ ĐO CÁC THAM SỐ CỦA ANTEN ............................................................................................................................... 37 3.1. Yêu cầu thiết kế anten ....................................................................................................... 37 3.2. Phần mềm mô phỏng ........................................................................................................ 38 3.3. Thiết kế và mô phỏng ....................................................................................................... 38 3.3.1. Qui trình thiết kế anten ..........................................................................................................38 3.3.2. Kết quả mô phỏng ..................................................................................................................41 3.4. Chế tạo và đo đạc mẫu anten ............................................................................................ 43 3.4.1. Chế tạo ...................................................................................................................................43 3.4.2. Kết quả đo đạc thực tế ...........................................................................................................43 v
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 3.4.3. Đo giản đồ bức xạ của anten thực nghiệm .............................................................................44 3.4.3.1. Qui trình đo .............................................................................................................................. 44 3.4.3.2. Kết quả đo anten thực tế .......................................................................................................... 47 3.4.4. So sánh giữa kết quả thực nghiệm và mô phỏng ...................................................................50 KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 53 PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 55 vi
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên Tiếng Anh Tên Tiếng Việt 1 LTE Long-Term Evolution Sự phát triển dài hạn 2 4G Fourth-Generations Thế hệ thứ tƣ Hệ thống di động 3 GSM Global System Mobile toàn cầu Generation 4 3GPP - Partnership Project 5 3G Third Generations Thế hệ thứ ba Digital Cellular Dịch vụ di động kỹ 6 DCS Service thuật số Personal Dịch vụ truyền thông 7 PCS Communications cá nhân Service 8 PCB Printed Circuit Board Bo mạch in Universal Mobile Hệ thống thông tin di 9 UTMF Telecommunication động phổ biến System vii
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1 - Logo LTE ............................................................................................................ 3 Hình 1. 2 - Các tùy chọn nâng cấp lên LTE ......................................................................... 4 Hình 1. 3 - Một số mẫu anten 4G/LTE đã được công bố ..................................................... 8 Hình 2. 1 - Một hệ thống truyền phát vô tuyến điển hình................................................... 10 Hình 2. 2 - Anten dây dẫn ................................................................................................... 12 Hình 2. 3 - Anten vi dải ...................................................................................................... 12 Hình 2. 4 - Các loại anten mảng ........................................................................................ 13 Hình 2. 5 - Anten mạch in đa băng ..................................................................................... 14 Hình 2. 6 - Các loại điện thoại thông thường .................................................................... 15 Hình 2. 7 - Nguyên lý hoạt động cơ bản của một anten phát ............................................. 16 Hình 2. 8 - Các trường bức xạ tại khu xa ........................................................................... 16 Hình 2. 9 - Hệ thống tọa đổ để phân tích anten ................................................................. 17 Hình 2. 10 - Giản đồ bức xạ vô hướng của một anten ....................................................... 18 Hình 2. 11 - Giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E và mặt phẳng H cho anten loa .............. 19 Hình 2. 12 - Một mô hình bức xạ hướng tính trong mặt phẳng ......................................... 19 Hình 2. 13 - Mô hình bức xạ đẳng hướng - Omni .............................................................. 20 Hình 2. 14 - Các vùng trường của một anten ..................................................................... 21 Hình 2. 15 - Giản đồ bức xạ trường xa của anten parabol tại các khoảng cách R khác nhau .................................................................................................................................... 22 Hình 2. 16 - Sự quay của sóng điện từ phẳng phân cực elip là hàm theo thời gian .......... 28 Hình 2. 17 - Cấu trúc của đường truyền vi dải .................................................................. 30 Hình 2. 18 - Giản đồ trường của một đường vi dải ............................................................ 31 Hình 2. 19 - Cấu trúc của anten vi dải đơn giản nhất........................................................ 32 Hình 2. 20 - Các hình dạng phần tử anten vi dải cơ bản thường được dùng trong thực tế ............................................................................................................................................ 33 Hình 2. 21 - Các hình dạng kiểu khác cho các phần tử anten vi dải ................................. 33 Hình 2. 22 - Một vài dipole mạch in và vi dải .................................................................... 33 Hình 2. 23 - Một số anten khe mạch in cơ bản với các cấu trúc tiếp điện ......................... 34 Hình 2. 24 - Vài cấu hình anten sóng chạy vi dải mạch in ................................................ 34 Hình 2. 25 – Phần tử anten vi dải hình chữ nhật ............................................................... 36 Hình 3. 1 - Sơ đồ khối thể hiện quá trình thiết kế và mô phỏng anten ............................... 39 Hình 3. 2 - Mặt bức xạ và mặt phẳng đất của anten .......................................................... 40 Hình 3. 3 - Mô hình anten trong không gian hai chiều và ba chiều................................... 40 Hình 3. 4 - Đồ thị hệ số suy hao S11 ................................................................................... 41 Hình 3. 5 - Đồ thị bức xạ trong không gian 2 chiều và 3 chiều tại tần số 1800MHz ........ 42 Hình 3. 6 - Đồ thị bức xạ trong không gian 2 chiều và 3 chiều tại tần số 2600MHz ........ 42 Hình 3. 7 - Mẫu anten chế tạo thực tế ................................................................................ 43 Hình 3. 8 – Mô hình thiết lập hệ đo anten tại Khoa ĐTVT của trường ĐH Công Nghệ ... 43 Hình 3. 9 - Hệ số suy hao do phản xạ của anten thiết kế được xuất ra từ máy đo ............ 44 viii
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 Hình 3. 10 – Một số hình ảnh thiết lập phòng đo tại Cục tần số ....................................... 49 Hình 3. 11 – Kết quả đo giản đồ bức xạ của anten thực tế ................................................ 50 Hình 3. 12 – Kết quả so sánh hệ số suy hao do phản xạ (S11) giữa thực tế và mô phỏng.. 50 Hình 3. 13 – Kết quả so sánh giản đồ bức xạ giữa thực tế và mô phỏng tại tần số 1800 MHz .................................................................................................................................... 52 Hình 3. 14 - Kết quả so sánh giản đồ bức xạ giữa thực tế và mô phỏng tại tần số 2600 MHz .................................................................................................................................... 52 ix
Luận văn tốt nghiệp Cao học 2014 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1 - Các thông số kỹ thuật của LTE.......................................................................... 4 Bảng 1. 2- Băng tần hoạt động của LTE .............................................................................. 5 Bảng 2. 1- Các yếu tố ảnh hƣởng tới Công nghệ và Thiết kế anten thời gian gần đây ...... 10 Bảng 3. 1 - Kết quả của đồ thị hệ số suy hao do phản xạ ................................................... 41 Bảng 3. 2 - So sánh giữa kết quả mô phỏng và kết quả đo thực tế băng thông và hệ số suy hao do phản xạ S11 của mẫu anten thiết kế ......................................................................... 51 x
Luận vănCao học 2014 MỞ ĐẦU ần đây, đặc biệt là sau năm 2000, anten vi dải đƣợc sử dụng rất nhiều trong các G thiết kế anten dành cho điện thoại di động thế hệ mới nhằm thỏa mãn các yêu cầu về băng thông của hệ thống truyền thông di động tế bào, bao gồm GSM (Global System for Mobile communication, 890-960 MHz), DCS (Digital Communication System, 1710-1880 MHZ), UMTS (Universal Mobile Telecommunication System, 1920-2170 MHz). Và mới đây nhất là anten dành cho điện thoại di động thế hệ mới sử dụng công nghệ 4G/LTE hoạt động ở hai dải tần (1800 MHz và 2600 MHz). Anten phẳng cũng rất thích hợp đối với ứng dung trong các thiết bị truyền thông cho hệ thống mạng cục bộ không dây (Wireless Local Area Network, WLAN) trong các dải tần 2.4 GHz (2400-2484 MHz) và 5.2 GHz (5150-5350 MHz). Anten vi dải thƣờng có băng thông hẹp, và việc mở rộng băng thông cũng là nhu cầu rất cần thiết đối với nhiều ứng dụng thực tế hiện nay. Ngoài ra, việc thiết kế anten cho các loại thiết bị di động cầm tay có kích thƣớc càng ngày càng thu nhỏ nhƣ hiện nay cũng gặp rất nhiều khó khăn. Do đó, việc giảm kích thƣớc và mở rộng băng thông đang là xu hƣớng thiết kế chính cho các ứng dụng thực tế của anten vi dải. Nhiều sự cải tiến đáng kể để thiết kế anten vi dải với đặc tính băng rộng, nhiều băng tần, và tăng ích cao đã đƣợc báo cáo trong một vài năm gần đây. Luận văn tập trung thiết kế một anten vi dải băng rộng và đa dải tần cho thiết bị di động sử dụng công nghệ 4G/TE ở hai băng tần 1800MHz và 2600 MHz. Luận văn sử dụng phần mềm Ansoft HFSS để thiết kế và mô phỏng. Mạch chế tạo thực tế đƣợc làm trên vật liệu FR4. Luận văn đƣợc trình bày trong ba chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Tìm hiểu về công nghệ 4G/LTE trên thiết bị di động thế hệ mới. Chƣơng 2: Lý thuyết anten cho hệ thống thông tin di động, lý thuyết về anten vi dải, một số thông số cơ bản của anten như hệ số tăng ích, độ định hướng, băng thông, mô hình bức xạ, sự phân cực... 1
Luận vănCao học 2014 Chƣơng 3: Quá trình thiết kế, chế tạo và đoanten cho thiết bị di động 4G/LTE hoạt động ở hai dải tần 1800 MHz và 2600 MHz dùng công nghệ mạch dải. Bằng những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, kết hợp với mô phỏng luận văn đã thực hiện đƣợc những nội dung chính sau đây: Nghiên cứu lý thuyết về anten và anten vi dải. Nêu ra nguyên lý và các phương pháp để xây dựng anten vi dải băng rộng và anten có khả năng hoạt động tại nhiều dải tần. Thiết kế, mô phỏng và chế tạo anten vi dải dẹt có cấu trúc xoắn, tiếp điện dùng đường truyền mạch dải. Đo đạc và đánh giá các đặc tính của anten được thiết kế như: tần số cộng hưởng, băng thông, trở kháng vào, giản đồ bức xạ thực tế, hệ số tăng ích. Luận văn này đƣợc thực hiện tại Bộ môn thông tin vô tuyến, khoa Điện tử Viễn thông theo hƣớng dẫn của PGS. TS. Trƣơng Vũ Bằng Giang 2
Luận vănCao học 2014 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1. Các hệ thống thông tin di động từ 1G đến 3G 1G là chữ viết tắt của công nghệ điện thoại không dây thế hệ đầu tiên (1st Generation). Các điện thoại chuẩn analog, sử dụng công nghệ 1G với tín hiệu tƣơng tự (analog), đƣợc giới thiệu trên thị trƣờng vào những năm 1980.Sau đó, xuất hiện các điện thoại kỹ thuật số, dùng công nghệ 2G, với sóng số (digital). Thế hệ thứ hai 2G của mạng di động chính thức ra mắt trên chuẩn GSM của Phần Lan, với ba lợi ích hơn hẳn so với thế hệ 1G là cuộc gọi đƣợc mã hóa kỹ thuật số bảo mật tốt hơn, tăng hiệu quả kết nối các thiết bị, và bắt đầu có khả năng thực hiện các dịch vụ số liệu trên điện thoại di động – khởi đầu là tin nhắn SMS.Hiện nay, điện thoại di động 3G là công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3, không chỉ cung cấp dịch vụ thoại kỹ thuật số, nó còn cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh SMS, hình ảnh, video...)[2]. 1.2. Hệ thống thông tin di động 4G/LTE (Long Term Evolution) 1.2.1. Công nghệ 4G/ LTE LTE (viết tắt của cụm từ Long Term Evolution) còn đƣợc gọi là E-UTRA (viết tắt của cụm từ Evolved Universal Terrestrial Radio Access), công nghệ này đƣợc coi nhƣ công nghệ di động thế hệ thứ 4 (4G, nhƣng thực chất LTE mới chỉ đƣợc coi nhƣ 3,9 G [3]). 4G LTE là một chuẩn cho truyền thông không dây tốc độ dữ liệu cao dành cho điện thoại di động và các thiết bị đầu cuối dữ liệu. Hình 1. 1- Logo LTE 3
Luận vănCao học 2014 Công nghệ LTE dựa trên các công nghệ mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA, LTE nhờ sử dụng các kỹ thuật điều chế mới và một loạt các giải pháp công nghệ khác nhƣ lập lịch phụ thuộc kênh và thích nghi tốc độ dữ liệu, kỹ thuật đa anten để tăng dung lƣợng và tốc độ dữ liệu. Các tiêu chuẩn của LTE đƣợc tổ chức 3GPP (Dự án đối tác thế hệ thứ 3) ban hành và đƣợc quy định trong một loạt các chỉ tiêu kỹ thuật của Phiên bản 8 [10](Release 8), với những cải tiến nhỏ đƣợc mô tả trong Phiên bản 9. Hình 1. 2- Các tùy chọn nâng cấp lên LTE 1.2.2. Các thông số kỹ thuật Bảng 1. 1 - Các thông số kỹ thuật của LTE Dải tần số Các băng FDD UMTS và TDD UMTS Băng thông kênh, 1 khối 1,4 MHz 3 MHz 5 MHz 10 MHz 15 MHz 20 MHz tài nguyên = 180 kHz DL: OFDMA Mô hình điều chế UL: SC-FDMA DL: OFDMA Đa truy nhập UL: SC-FDMA DL: Có nhiều lựa chọn cấu hình MIMO để phân cực phát, điều chế không gian và phân cực trễ vòng (tối đa 4 anten ở Công nghệ MIMO trạm gốc và đầu cuối). UL: Đa ngƣời dùng kết hợp MIMO 4
Luận vănCao học 2014 DL: 150 Mb/s (UE nhóm 4, 2x2 MIMO, 20 MHz), 300 Tốc độ dữ liệu lớn nhất Mb/s (UE nhóm 5, 4x4 MIMO, 20 MHz) UL: 75 Mb/s (20 MHz) 1.2.3. Băng tần triển khai LTE Công nghệ LTE phù hợp triển khai trên độ rộng băng tần trong phạm vi từ 1,25 MHz đến 20 MHz, hơn thế nữa, nó có thể hoạt động trong tất cả các băng tần 3GPP theo cặp phổ tần hoặc không theo cặp phổ tần. Nhƣ vậy, mạng LTE có thể triển khai trên bất cứ băng tần nào đƣợc sử dụng bởi các hệ thống 3GPP. Băng tần hoạt động dành cho công nghệ LTE đƣợc khuyến nghị trong 3GPP TS 36.101 version 10.3.0 Release 10 đƣợc chỉ ra nhƣ trong bảng dƣới đây. Bảng 1. 2- Băng tần hoạt động của LTE Băng tần hoạt động trên Băng tần hoạt động trên STT đƣờng lên (MHz) đƣờng xuống (MHz) Chế độ truyền ( FUL_low - FUL_high) (FDL_low - FDL_high) 1 1920 – 1980 2110 – 2170 FDD 2 1850 – 1910 1930 – 1990 FDD 3 1710 – 1785 1805 – 1880 FDD 4 1710 – 1755 2110 – 2155 FDD 5 824 – 849 869 – 894 FDD 61 830 – 840 875 – 885 FDD 5
Luận vănCao học 2014 Băng tần hoạt động trên Băng tần hoạt động trên STT đƣờng lên (MHz) đƣờng xuống (MHz) Chế độ truyền ( FUL_low - FUL_high) (FDL_low - FDL_high) 7 2500 – 2570 2620 – 2690 FDD 8 880 – 915 925 – 960 FDD 9 1749,9 – 1784,9 1844,9 – 1879,9 FDD 10 1710 – 1770 2110 – 2170 FDD 11 1427,9 – 1447,9 1475,9 – 1495,9 FDD 12 699 – 716 729 – 746 FDD 13 777 – 787 746 – 756 FDD 14 788 – 798 758 – 768 FDD 15 Dự trù Dự trù FDD 16 Dự trù Dự trù FDD 17 704 – 716 734 – 746 FDD 18 815 – 830 860 – 875 FDD 19 830 – 845 875 – 890 FDD 20 832 – 862 791 – 821 FDD 21 1447,9 – 1462,9 1495,9 – 1510,9 FDD ... 23 2000 – 2020 2180 – 2200 FDD 24 1626,5 – 1660,5 1525 – 1559 FDD 25 1850 – 1915 1930 – 1995 FDD ... 33 1900 – 1920 1900 – 1920 TDD 34 2010 – 2025 2010 – 2025 TDD 35 1850 – 1910 1850 – 1910 TDD 6
Luận vănCao học 2014 Băng tần hoạt động trên Băng tần hoạt động trên STT đƣờng lên (MHz) đƣờng xuống (MHz) Chế độ truyền ( FUL_low - FUL_high) (FDL_low - FDL_high) 36 1930 – 1990 1930 – 1990 TDD 37 1910 – 1930 1910 – 1930 TDD 38 2570 – 2620 2570 – 2620 TDD 39 1880 – 1920 1880 – 1920 TDD 40 2300 – 2400 2300 – 2400 TDD 41 2496 - 2690 2496 – 2690 TDD 42 3400 - 3600 3400 – 3600 TDD 43 3600 – 3800 3600 – 3800 TDD Chú ý 1: Băng 6 không sử dụng 1.2.4. Tổng quan vềAnten 4G/LTE Mục tiêu của LTE (Long Term Evolution) là tăng dung lƣợng và tốc độ truyền dữ liệu của các mạng dữ liệu không dây bằng cách sử dụng các kỹ thuật điều chế và xử lý tín hiệu số (DSP). Công nghệ LTE có thể tăng tốc độ lên gấp 10 lần so với tốc độ của mạng 3G cho các thiết bị di động nhƣ điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay,… Tiêu chuẩn LTE có thể hoạt động ở nhiều băng tần khác nhau từ 400MHz đến 4GHz [4]. Trong thực tế, Anten 4G/LTE cho điện thoại di động đã đƣợc thiết kế với rất nhiều hình dạng, kích cỡ và mục đích khác nhau. Trong tài liệu tham khảo [5] là thiết kế của một anten đa băng cho điện thoại di động 4G/LTE (700MHz/2,5-2,7GHz) với tổng diện tích: 38mmx50mm (đối với phần anten) và 82mmx50mm (đối với phần đất). Anten đã đƣợc thiết kế trên tấm vật liệu FR4 có (εr=4,4) với kích thƣớc 120mmx50mm, độ dày h=0.762. Trong tài liệu [6], một anten đƣợc thiết kế cho LTE 700, GSM 850, 900, DCS 1800, PCS1900, và LTE 2300, 2500 UMTS trên tấm vật liệu FR4 có (εr=4,4) với kích thƣớc 120mmx60mmx0,8mm và 34mmx12mmx6,5mmm (đối với phần anten đƣợc thiết kế). Tài liệu tham khảo [7] cũng là một thiết kế anten đa băng cho các ứng dụng 7
Luận vănCao học 2014 (LTE700/ WCDMA/ UMTS/ WIMAX/ WLAN) và cũng đã đƣợc thiết kế trên vật liệu FR4 nhƣng với (εr=4,5) với kích thƣớc của s1 = 112mm x 50mm, độ dày h1=1mm. Hình 1. 3- Một số mẫu anten 4G/LTE đã được công bố Ngày nay, anten vi dải đã trở nên phổ biến, chúng xuất hiện ở hầu hết các ứng dụng truyền thông không dây. Anten vi dải có khả năng làm việc trong một dải tần số rất lớn, từ 100MHz – 100GHz. Bên cạnh đó, loại anten này mang lại nhiều lợi ích trong việc cải tiến các dịch vụ truyền thông không dây, chẳng hạn nhƣ: kích thƣớc nhỏ, trọng lƣợng nhẹ, dễ dàng để thiết kế và chế tạo với chi phí giá thành sản xuất thấp. 1.3. Kết luận Qua những phân tích về tiến trình phát triển của các hệ thống thông tin di động nêu trên, chúng ta có thể thấy rằng: kỹ thuật anten đã có những tiến bộ vƣợt bậc trong những năm gần đây và vẫn đang không ngừng phát triển. Cùng với đó là sự phát triển của anten vi dải, chúng đã dần trở nên phổ biến trong việc thiết kế anten có kích thƣớc nhỏ nhằm tích hợp trên các thiết bị di động cầm tay cũng nhƣ các thiết bị đầu cuối trong hệ thống 8