ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Lương Xuân Trường
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ANTEN MẢNG TUYẾN TÍNH
CÓ TĂNG ÍCH CAO VÀ MỨC BÚP SÓNG PHỤ THẤP
SỬ DỤNG MẠNG TIẾP ĐIỆN NỐI TIẾP
VÀ THUẬT TOÁN TỐI ƯU ĐÀN DƠI
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 9510302.02
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trần Minh Tuấn
2. PGS.TS. Trương Vũ Bằng Giang
Hà nội – 2021
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án
này là đúng sự thật và của riêng tôi. Các kết quả chưa được công bố tại nơi nào
khác.
Tác giả
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trương Vũ
Bằng Giang và PGS.TS. Trần Minh Tuấn, hai thầy đã luôn theo sát, hướng dẫn
khoa học và cho tôi những định hướng quý báu trong toàn bộ quá trình học tập,
nghiên cứu khoa học cũng như trong việc hoàn thành Luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy, cô, các nghiên cứu sinh, học viên
đang nghiên cứu và học tập tại Bộ môn Thông tin Vô tuyến, Khoa Điện tử -
Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ
và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu ở đây.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới những người thân trong gia đình
cùng bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, khích lệ và hỗ trợ cho tôi trong
suốt quá trình làm nghiên cứu sinh và viết Luận án này.
Nghiên cứu sinh
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... vi
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ............................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................... xi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN
ĐÀN DƠI TRONG KỸ THUẬT ĐIỀU KIỂN BÚP SÓNG CỦA ANTEN
MẢNG TUYẾN TÍNH ..................................................................................... 7
1.1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu ........................................................... 7
1.1.1. Tình hình nghiên cứu về các giải pháp nén búp sóng phụ của anten mảng
tuyến tính ................................................................................................... 7
1.1.2. Ứng dụng thuật toán tối ưu trong thiết kế anten mảng tuyến tính có
mức búp sóng phụ thấp ..................................................................................... 9
1.1.3. Những tồn tại hiện nay của các nghiên cứu về nén búp sóng phụ anten
mảng tuyến tính ............................................................................................... 10
1.1.4. Lựa chọn băng tần 3,5 GHz trong nghiên cứu này ............................... 12
1.2. Anten mảng tuyến tính .......................................................................... 13
1.2.1. Khái niệm anten mảng tuyến tính ......................................................... 13
1.2.2. Đặc điểm của anten mảng tuyến tính .................................................... 13
1.2.3. Giải pháp cải thiện tăng ích anten mảng ............................................... 18
1.2.4. Giải pháp nén mức búp sóng phụ và đặt điểm không trên đồ thị bức xạ
của anten mảng tuyến tính bằng cách thay đổi hệ số mảng ............................ 20
1.2.5. Ứng dụng của anten mảng tuyến tính ................................................... 24
1.3. Ứng dụng thuật toán đàn Dơi trong kỹ thuật nén búp sóng phụ của anten
mảng tuyến tính ............................................................................................... 25
iv
1.3.1. Tổng quan về thuật toán đàn Dơi .......................................................... 25
1.3.2. Đánh giá thuật toán đàn Dơi ................................................................. 26
1.3.3. Sử dụng thuật toán đàn Dơi trong kỹ thuật điều khiển búp sóng của anten
mảng tuyến tính ............................................................................................... 27
1.4. Kết luận Chương 1 ................................................................................ 34
CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ MẠNG TIẾP ĐIỆN CHO ANTEN
MẢNG TUYẾN TÍNH SỬ DỤNG THUẬT TOÁN ĐÀN DƠI .................... 36
2.1. Tổng quan về mạng tiếp điện vi dải ...................................................... 36
2.1.1. Vai trò và các cấu trúc mạng tiếp điện vi dải ........................................ 36
2.1.2. Các thành phần cơ bản trong mạng tiếp điện vi dải .............................. 39
2.2. Đề xuất giải pháp thiết kế mạng tiếp điện ............................................ 44
2.2.1. Tổng quan về cấu trúc đề xuất .............................................................. 44
2.2.2. Giải pháp tính toán phân bố công suất đến các lối ra đáp ứng yêu cầu
bộ trọng số biên độ cho trước .......................................................................... 45
2.2.3. Giải pháp tính toán cân bằng pha giữa các lối ra của mạng tiếp điện
khi khoảng cách giữa các lối ra là tuỳ ý .......................................................... 47
2.3. Đề xuất quy trình thiết kế mạng tiếp điện ............................................. 49
2.3.1. Mô tả quy trình ...................................................................................... 49
2.3.2. Các bước thực hiện quy trình ................................................................ 51
2.4. Áp dụng thiết kế mô phỏng mạng tiếp điện 01 lối vào và 10 lối ra ..... 53
2.5. Kết luận Chương 2 ................................................................................ 56
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN ANTEN MẢNG TUYẾN TÍNH
CÓ MỨC BÚP SÓNG PHỤ THẤP VÀ TĂNG ÍCH CAO ........................... 57
3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................. 57
3.2. Đề xuất quy trình thiết kế các anten mảng tại luận án .......................... 59
3.3. Thiết kế anten mảng Vivaldi tuyến tính có mức búp sóng phụ thấp,
tăng ích cao ...................................................................................................... 61
3.3.1. Tính toán bộ trọng số biên độ ............................................................... 61
3.3.2. Thiết kế mạng tiếp điện cho anten mảng Vivaldi ................................. 61
3.3.3. Thiết kế anten Vivaldi đơn .................................................................... 63
3.3.4. Thiết kế anten mảng Vivaldi ................................................................. 66
3.4. Các kết quả mô phỏng anten mảng Vivaldi .......................................... 67