
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
==========
NGUYỄN THỊ THÚY
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THAM SỐ CẤU TRÚC
LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CỦA ANTEN - METAMATERIAL
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HÀ NỘI – 2013

2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
==========
NGUYỄN THỊ THÚY
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THAM SỐ CẤU TRÚC
LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CỦA ANTEN - METAMATERIAL
Chuyên ngành: Vật lí vô tuyến và điện tử
Mã số: 60 44 03
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Trần Mạnh Cƣờng
HÀ NỘI – 2013

3
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
HIS : High Impedance Surface
LHMs : Left handed metamaterials
MMs : Metamaterials
TE : Transverse electric
TM : Transverse magnetic

4
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hệ thống thu và phát tín hiệu ................................................................. 11
Hình 1.2: Đồ thị phương hướng trong toạ độ cực và toạ độ góc ............................ 17
Hình 1.3: Phân cưc tuyên tinh va
phân cưc tron .................................................... 18
Hình 1.4: Cấu trúc anten mạch dải........................................................................ 21
Hình 1.5: Anten mạch dải dạng tấm ...................................................................... 22
Hình 1.6: Anten mạch dải lưỡng cực ..................................................................... 22
Hình 1.7: Anten khe mạch dải ............................................................................... 23
Hình 1.8: Anten mạch dải sóng chạy ..................................................................... 23
Hình 1.9: Tiếp điện bằng đường mạch dải ............................................................. 24
Hình 1.10: Tiếp điện bằng cáp đồng trục .............................................................. 24
Hình 1.11: Tiếp điện bằng cách ghép khe .............................................................. 25
Hình 1.12: Tiếp điện bằng cách ghép đôi lân cận .................................................. 25
Hình 1.13: Trường bức xạ E và H của anten mạch dải .......................................... 26
Hình 1.14: Sóng trong cấu trúc mạch dải phẳn ..................................................... 26
Hình 1.15: Mô hình bức xạ của anten mạch dải .................................................... 28
Hình 1.16: Sơ đồ tương đương của anten nửa bước sóng ...................................... 29
Hình 1.17: Sơ đồ tương đương anten phần tư bước sóng ....................................... 30
Hình 1.18: Tiếp điện bằng một đường mạch dải .................................................... 32
Hình 1.19: Tiếp điện bằng hai đường mạch dải vào hai cạnh của anten ................ 33
Hình 2.1: (a) Vật liệu có chiết suất âm hoạt động ở tần số GHz; (b) Phổ phản xạ và
truyền qua của vật liệu. ......................................................................................... 36
Hình 2.2: (a) Vật liệu có chiết suất âm làm việc ở gần vùng ánh sáng nhìn thấy; (b)
Phổ phản xạ và truyền qua của vật liệu ................................................................. 36
Hình 2.3: Giản đồ biểu diễn mối liên hệ giữa ε và μ, vật liệu có chiết suất âm (n <
0) được chỉ ra trong góc phần tư thứ 3. ................................................................. 38
Hình 2.4: Nguyên tắc hoạt động của siêu thấu kính dựa trên metamaterials.......... 39
Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động áo choàng tàng hình ............................................. 40
Hình 2.6: Mô hình một bề mặt trở kháng cao ........................................................ 41

5
Hình 2.7: Mạch điện tương đương cho bề mặt trở kháng cao ................................ 42
Hình 2.8: Măt că t ngang cua môt bê măt trơ kha
ng cao 2 lớp đơn gian ................ 42
Hình 2.9: Nguôn gôc cua điê
n dung va
điê
n cam trong câu tru
c HIS ..................... 42
Hình 2.10: Mô hinh mach sư dung cho bê măt trơ kha
ng cao ................................ 43
Hình 2.11: Môt căp kim loai ca
ch nhau bơi môt khoang cách ............................... 43
Hình 2.12: Tụ điện trong bề mặt trở kháng cao ..................................................... 44
Hình 2.13: Một tấm điện môi được chia thành các lớp nhỏ ................................... 45
Hình 2.14: Nhưng tâm kim loai tu điê
n đăt trong tâm điê
n mô............................... 45
Hình 2.15: Môt dong điê
n cua cuôn dây kim loai tinh toa
n cho điê
n cam tâm ....... 47
Hình 2.16: Trơ kha
ng cua môt mach công hương tương đương ............................. 48
Hình 2.17: Tnh toán pha phản xạ sử dụng mô hình mạch cộng hưởng ................. 49
Hình 2.18: Môt diê
n tich hinh chư nhât sư dung cho bê măt trơ kha
ng ................. 50
Hình 2.19: Sng mặt truyền trên một bề mặt trở kháng bất kì ................................ 50
Hình 2.20: Anten dạng tấm trên mặt phẳng đất có bề mặt trở kháng cao............... 53
Hình 2.21: Giá trị S11 cho các anten miếng trên 2 mặt phẳng đất khác nhau ......... 53
Hình 2.22: Đồ thị bức xạ - E của 2 anten miếng ................................................... 54
Hình 3.1: a) Mô phỏng hệ số phản xạ của anten; b) Đồ thị bức xạ trong mặt phẳng
cực; c) Đồ thị bức xạ trong không gian 3D ............................................................ 56
Hình 3.2: Qui trình chế tạo anten .......................................................................... 57
Hình 3.3: Mẫu anten metamaterial (trái )và anten mạch dải thông thường (phải) đã
chế tạo................................................................................................................... 58
Hình 3.4: Hệ thiết bị đo Vector Network Analyzer ................................................. 50
Hình 4.1: Mô hình anten mạch dải ........................................................................ 59
Hình 4.2: Kết quả mô phỏng anten mạch dải ......................................................... 60
Hình 4.3a: Mô hình HIS ........................................................................................ 61
Hình 4.3b: Mô hình thiết kế 1 cell của bề mặt trở kháng cao ................................. 62
Hình 4.4: Kết quả mô phỏng dải cấm điện từ của HIS ........................................... 62
Hình 4.5: Mô hình anten metamaterial khảo sát .................................................... 63
Hình 4.6: Kết quả mô phỏng anten metamaterial .................................................. 64