1
ĐẠI HC QUC GIA NI
TRƢỜNG ĐẠI HC KHOA HC T NHIÊN
==========
NGUYN TH THÚY
NGHIÊN CU ẢNH HƢỞNG CA THAM S CU TRÚC
LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN T CA ANTEN - METAMATERIAL
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HÀ NI 2013
2
ĐẠI HC QUC GIA HÀ NI
TRƢỜNG ĐẠI HC KHOA HC T NHIÊN
==========
NGUYN TH THÚY
NGHIÊN CU ẢNH HƢỞNG CA THAM S CU TRÚC
LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN T CA ANTEN - METAMATERIAL
Chun ngành: Vt lí vô tuyến và điện t
Mã s: 60 44 03
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dn khoa hc: TS. Trn Mạnh Cƣờng
HÀ NI 2013
3
DANH MC CH VIT TT
HIS : High Impedance Surface
LHMs : Left handed metamaterials
MMs : Metamaterials
TE : Transverse electric
TM : Transverse magnetic
4
DANH MC HÌNH V
Hình 1.1: H thng thu và phát tín hiu ................................................................. 11
Hình 1.2: Đồ th phương hướng trong to độ cc to độ góc ............................ 17
Hình 1.3: Phân cưc tuyên tinh va
phân c tron .................................................... 18
Hình 1.4: Cu trúc anten mch di........................................................................ 21
Hình 1.5: Anten mch di dng tm ...................................................................... 22
Hình 1.6: Anten mch dải lưỡng cc ..................................................................... 22
Hình 1.7: Anten khe mch di ............................................................................... 23
Hình 1.8: Anten mch di sóng chy ..................................................................... 23
Hình 1.9: Tiếp điện bằng đường mch di ............................................................. 24
Hình 1.10: Tiếp điện bằng cáp đồng trc .............................................................. 24
Hình 1.11: Tiếp điện bng cách ghép khe .............................................................. 25
Hình 1.12: Tiếp điện bng cách ghép đôi lân cận .................................................. 25
Hình 1.13: Trường bc x E và H ca anten mch di .......................................... 26
Hình 1.14: Sóng trong cu trúc mch di phn ..................................................... 26
Hình 1.15: Mô hình bc x ca anten mch di .................................................... 28
Hình 1.16: Sơ đ tương đương của anten nửa bước sóng ...................................... 29
Hình 1.17: Sơ đ tương đương anten phần tư bước sóng ....................................... 30
Hình 1.18: Tiếp điện bng một đường mch di .................................................... 32
Hình 1.19: Tiếp điện bằng hai đường mch di vào hai cnh ca anten ................ 33
Hình 2.1: (a) Vt liu có chiết sut âm hoạt động tn s GHz; (b) Ph phn x
truyn qua ca vt liu. ......................................................................................... 36
Hình 2.2: (a) Vt liu có chiết sut âm làm vic gn vùng ánh sáng nhìn thy; (b)
Ph phn x và truyn qua ca vt liu ................................................................. 36
Hình 2.3: Giản đồ biu din mi liên h giữa ε và μ, vật liu có chiết sut âm (n <
0) được ch ra trong góc phần tư thứ 3. ................................................................. 38
Hình 2.4: Nguyên tc hoạt động ca siêu thu kính da trên metamaterials.......... 39
Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động áo choàng tàng hình ............................................. 40
Hình 2.6: Mô hình mt b mt tr kháng cao ........................................................ 41
5
Hình 2.7: Mạch điện tương đương cho b mt tr kháng cao ................................ 42
Hình 2.8: t că t ngang cua t t 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 dung cho bêt trơ kha
ng cao ................................ 43
Hình 2.11: t 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: Mt tấm điện môi được chia thành các lp nh ................................... 45
Hình 2.14: Nhưng tâm kim loai tu điê
n đăt trong tâm điê
n mô............................... 45
Hình 2.15: t dong điê
n cua cuôn dây kim loai tinh toa
n cho điê
n cam tâm ....... 47
Hình 2.16: T kha
ng cua môt mach công hương tương đương ............................. 48
Hình 2.17: Tnh toán pha phản xạ sử dụng mô hình mạch cộng hưởng ................. 49
Hình 2.18: t diê
n tich hinh chư nhât dung cho t trơ kha
ng ................. 50
Hình 2.19: Sng mặt truyền trên một bề mặt trở kháng bất kì ................................ 50
Hình 2.20: Anten dng tm trên mt phẳng đất có b mt tr kháng cao............... 53
Hình 2.21: Giá tr S11 cho các anten miếng trên 2 mt phẳng đất khác nhau ......... 53
Hình 2.22: Đồ th bc x - E ca 2 anten miếng ................................................... 54
Hình 3.1: a) Mô phng h s phn x của anten; b) Đồ th bc x trong mt phng
cực; c) Đồ th bc x trong không gian 3D ............................................................ 56
Hình 3.2: Qui trình chế to anten .......................................................................... 57
Hình 3.3: Mu anten metamaterial (trái )và anten mch dải thông thường (phải) đã
chế to................................................................................................................... 58
Hình 3.4: H thiết b đo Vector Network Analyzer ................................................. 50
Hình 4.1: Mô hình anten mch di ........................................................................ 59
Hình 4.2: Kết qu mô phng anten mch di ......................................................... 60
Hình 4.3a: Mô hình HIS ........................................................................................ 61
Hình 4.3b: Mô hình thiết kế 1 cell ca b mt tr kháng cao ................................. 62
Hình 4.4: Kết qu mô phng di cấm điện t ca HIS ........................................... 62
Hình 4.5: Mô hình anten metamaterial kho sát .................................................... 63
Hình 4.6: Kết qu mô phng anten metamaterial .................................................. 64