Ngày nay, chúng ta đã và đang đứng trước sự phát triển mạnh mẽ không ngừng của ngành công nghiệp viễn thông. Trong đó, không thể không kể đến thông tin vô tuyến đã phát triển và đạt được nhiều thành tựu đáng kể, thông tin vô tuyến ngày nay không ngừng được nghiên cứu để cải tiến về dịch vụ và chất lượng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Nhắc đến thông tin vô tuyến không thể nào không nhắc đến một trong các thành phần quan trọng bậc nhất của lĩnh vực vô tuyến đó là về anten. Trong thông tin vô tuyến, anten là một hệ thống cho phép truyền và nhận năng lượng trường điện từ. Anten cũng có thể được xem như là một thiết bị dùng để truyền năng lượng trường điện từ giữa máy phát và máy thu mà không cần bất cứ phương tiện truyền dẫn tập trung nào: như cáp đồng, cáp quang hay ống dẫn sóng. Trong nhiều ứng dụng, anten hoàn toàn có thể so sánh được với các phương tiện truyền dẫn khác để chuyển tải năng lượng trường điện từ. Chính do “hiệu ứng da” nên việc sử dụng dây dẫn để truyền tải thông tin trở nên kém hiệu quả trong các hệ thống thông tin tần số cao, lúc này anten càng thể hiện được sự vượt trội của mình trong việc trong việc chuyển tải các trường điện từ. Đặc biệt trong các hệ thống thông tin ở các khu vực có địa hình phức tạp hoặc các khu vực ít dân cư, việc xây dựng các hệ thống hữu tuyến trở nên tốn kém và khó khăn thì thông tin vô tuyến được chọn là giải pháp tối ưu. Sóng trường điện từ chi phối hoạt động của anten được mô tả bởi phương trình Maxwell. Các phương trình này được thiết lập bởi Maxwell vào năm 1876, ông đã thống nhất các định lý trước đó của Faraday, Ampere và Gauss và cho thấy rằng vận tốc truyền lan sóng điện từ bằng với vận tốc ánh sáng. Các bước phát triển của anten qua các giai đoạn từ giai đoạn hình thành cho đến nay: Năm 1886: nhà vật lý người Đức, Heinrich Hertz đã kiểm tra bằng thí nghiệm sự tồn tại của sóng điện từ, ông đã phát triển các lưỡng cực đơn giản và các anten vòng. Nghiên cứu khảo sát và ứng dụng anten trong thông tin vô tuyến Trang vi PHẦN A Giới thiệu Năm 1987: nhà vật lý người Nga, Alexander Popov đã phát triển tuyến anten đầu tiên và có khả năng truyền tín hiệu ở khoảng cách ba dặm. Năm 1901: Guglielmo Marconi ông đã thành công với hệ thống thông tin vô tuyến xuyên Đại Tây Dương với tần số hoạt động là 60Khz. Năm 1916: lần đầu tiên sử dụng kỹ thuật điều biên để truyền tín hiệu tiếng nói. Năm 1920: việc tạo ra các tín hiệu có tần số cao lên đến 1Mhz nên làm cho các anten có kích thước nhỏ về điện. Năm 1930: các nguồn dao động cao tần được tao ra với tần số lên đến dãy Ghz. Năm 1934: hệ thống vô tuyến điện thoại thương mại đầu tiên được tạo ra hoạt động giữa Anh và Pháp với tần số hoạt động 1.8Ghz. Năm 1940-1945: đạt được nhiều kết quả nghiên cứu trong việc phát triển radar, các mảng và các anten thấu kính. Năm 1945 đến nay: kỷ nguyên của anten hiện đại. Anten hiên đại cho phép phân phối các tín hiệu vô tuyến trên phạm vi toàn thế giới, cho phép thông thoại có tính toàn cầu nhanh chóng. Các ứng dụng trong công nghệ thông tin vệ tinh, và sự bùng nổ của công nghệ viễn thông dẫn đến lĩnh vực anten đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm. Chính vì sự quan trọng của anten trong viễn thông nói chung và trong thông tin vô tuyến nói riêng, những người thực hiện đề tài đã chọn đề tài “ Nghiên cứu khảo sát và ứng dụng anten trong thông tin vô tuyến”. Nội dung đề tài được giới hạn trong 13 chương như sau: Chương 1: Giới thiệu. Giới thiệu tổng quát công nghệ anten đang được phát triển trong thông tin vô tuyến những năm gần đây, công nghệ anten thông minh. Chương 2: Cơ sở về Trường điện từ. Trình bày về các tính chất của trường điện từ và quá trình lan truyền của sóng điện từ trong các môi trường. Sự lan truyền của trường điện từ trong các hệ tọa độ khác nhau. Chương 3: Cơ sở về anten. Trong chương này trình bày khá chi tiết về các thông số, đặc tính của một anten và cũng giới thiệu sơ lượt về một số anten đơn giản. Chương 4: Cơ sở về anten mảng. Các lọai anten mảng và các đặc tính của anten mảng được giới thiệu khá cụ thể trong chương này. Chương 5: Khảo sát đặc tính một số anten trong thực tế và bằng phần mềm PCAAD. Khảo sát đặc tính bức xạ cùng với các thông số khác của các anten cơ bản Nghiên cứu khảo sát và ứng dụng anten trong thông tin vô tuyến Trang vii PHẦN A Giới thiệu trong môi trường lí tưởng (phần mềm PCAAD 5.0) và trong môi trường thực tế bằng bộ thí nghiệm ATS05 của AMITEC. Chương 6: Cơ sở về biến ngẫu nhiên và quá trình xử lí ngẫu nhiên. Định nghĩa về biến ngẫu nhiên, các quá trình ngẫu nhiên, các hàm mật độ xác suất và quá trình dừng. Chương 7: Các đặc tính của kênh truyền sóng. Chương này định nghĩa các mô hình kênh truyền vô tuyến, các ảnh hưởng của kênh truyền lên tín hiệu phát và tín hiệu thu, và các cách thức cải thiện chất lượng của tín hiệu. Chương 8: Ước lượng hướng góc tới. Trình bày các kỹ thuật toán ước lượng hướng tín hiệu đến máy thu, để từ đó anten định hướng bức xạ sao cho chính xác nhất. Chương 9: Anten thông minh. Chương này trình bày các hình thức và các phương pháp định dạng búp sóng trong anten thông minh. Chương 10: Tăng độ phủ sóng và tăng dung lượng trong 3G. So sánh về độ phủ sóng và dung lượng trong hệ thống CDMA2000 và WCDMA. Chương 11: Anten thông minh trong các trạm di động. Chương này trình bày sơ lược về vấn đề đường downlink trong hệ thống CDMA và nêu lên các giải pháp làm tăng dung lượng đường downlink để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng di động. Chương 12: Anten thông minh trong hệ thống MIMO. Nội dung chương này giới thiệu về ứng của anten thông minh trong hệ thống MIMO, các nguyên lý của hệ thống MIMO và hướng ứng dụng trong các hệ thống cellular. Chương 13: Kết luận và hướng phát triển đề tài. Trong chương này nhóm trình bày các kết quả mô phỏng được rút ra kết luận, nêu các vấn đề đã làm được và các vấn đề chưa làm được, cùng với hướng phát triển đề tài trong tương lai.