Dept. of Telecomm. Eng. Faculty of EEE 1 AP2011 BG, DH, HCMUT Phần1 : Anten Chương 4 : Các Loại Anten Thông Dụng
Oct 04, 2014
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 1 AP2011
BG, DH, HCMUT
Phần 1: Anten
Chương
4: Các
Loại Anten Thông Dụng
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 2 AP2011
BG, DH, HCMUT
NỘI DUNG
1.
Dipole băng
rộng
(biconical, cylindrical, folded, sleeve)
2. Anten
sóng
chạy
(traveling wave antennas) và anten
băng
rộng
(anten
dây
dài, V dipole,
Rhombic, Helix, Yagi-Uda, Anten
log-chu
kỳ)3. Anten
loa
(horn antennas)
4. Anten
phản xạ
(reflector antennas)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 3 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: BICONICAL DIPOLE (1)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 4 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: BICONICAL DIPOLE (2)
Trường
điện, trường
từ, dòng
và
áp:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 5 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: BICONICAL DIPOLE (3)
Trường bức xạ:
Điện áp giữa 2 điểm
trên
2 hình
nón
cách
nhau
khoảng
r so với gốc toạ độ, được cho bởi:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 6 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: BICONICAL DIPOLE (4)
Dòng
điện trên bề
mặt hình nón ở
khoảng
cách
r so với gốc toạ độ được xác định
bởi:
Trở kháng vào (input impedance):Hình nón vô hạn:Trở
kháng
đặc
tính
(characteristic impedance): cũng
là
trở
kháng
vào
tại
điểm cấp
điện:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 7 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: BICONICAL DIPOLE (5)
Trong
không
gian
tự
do (free space), trở
kháng
đặc tính
thành:
Trường
hợp
các
hình
nón
là
nhỏ:
Công suất bức xạ:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 8 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: FOLDED DIPOLE (1)
Một
folded dipole
được tạo bởi
2 dipole nối
thành
vòng
như hình
vẽ, khoảng
cách
s rất nhỏ
hơn
so với bước
sóng.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 9 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: FOLDED DIPOLE (2)
Folded dipole có
thể được
phân
tích
bằng
cách
xếp chồng
2 chế độ: chế độ transmission line và
chế độ anten (xem hình vẽ,
xem
thêm
[1]). Do đó trở
kháng
vào
tại
điểm cấp nguồn là:
Với Zd
là
trở
kháng
vào
của
dipole thẳng
có
chiều dài l và
bán kính
tương
đương
ae ở
chế độ anten:
Trở
kháng
vào
Zd
được xác định
bởi:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 10 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: FOLDED DIPOLE (3)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 11 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: FOLDED DIPOLE (4)
Zt
là
trở
kháng
vào
tại
điểm
a-b (hay e-f) ở
chế độ transmission line:
Với Z0
là
trở
kháng
đặc tính của
transmission line:
Nếu
s/2 >> a, thì:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 12 AP2011
BG, DH, HCMUT
1. DIPOLE BĂNG RỘNG: FOLDED DIPOLE (5)
•
Trường
hợp
đặc biệt, l = λ/2:
Do đó:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 13 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (1)
Anten với đầu cuối hở mạch (dipoles, monopoles, etc.) đượcxem như anten sóng đứng (standing wave antenna hay resonant antenna). Dòng trên anten này là tổng của 2 dòngtheo hướng ngược nhau (dòng của sóng tới và sóng phảnxạ). Ví dụ, dòng trên dipole chiều dài l được cho bởi:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 14 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (2)
Dòng
trên
nhánh
trên
của
dipole có
thể được biểu diễn như
sau:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 15 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (3)
Anten sóng chạy (traveling wave antenna) được đặc trưngbởi đầu cuối phối hợp trở kháng (không phản xạ sóng) đểsao cho dòng tương ứng cho sóng chạy theo chỉ một hướng.
Xem
xét
một
đoạn
anten
sóng
chạy với chiều dài l nằm trên trục z như
hình
vẽ
(trường
xa
của
anten
sóng
chạy sẽ
là
xếp
chồng
của
các
đoạn
anten
sóng
chạy). Dòng
sóng
chạy dọc theo
trục z là:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 16 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (4)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 17 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (5)
Bỏ
qua tổn
hao
trên
anten, ta
có:
Vector thế điện
ở
trường
xa:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 18 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (6)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 19 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (7)
Đặt
, ta
có:
Do đó, trường
xa
của một
đoạn
anten
sóng
chạy:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 20 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (8)
Nếu
β = k,
, ta
có:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 21 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (9)
Mật
độ
công
suất bức xạ
trung
bình:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 22 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (10)
Công
suất bức xạ
của một
đoạn
anten
sóng
chạy:
Điện trở
bức xạ
tương
ứng:
Cường
độ
bức xạ:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 23 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (11)
Đồ
thị định
hướng
chuẩn hoá:
Các
đỉnh
của
đồ
thị
hướng
tính
xảy ra tại
các
góc:
Góc
tại giá trị
cực
đại của
búp
sóng
chính
tương
úng
với m = 0 (hoặc
2m+1 = 1).
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 24 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (12)
Các
giá
trị
null của
độ
thị
hướng
tính
xảy ra tại
các
góc:
Hệ
số định
hướng
của
đoạn
anten
sóng
chạy:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 25 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (13)
V Antenna:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 26 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (14)
V Anten
đơn hướng
(Unidirectional V antenna):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 27 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (15)
V anten
2 hướng
(Bidirectional V anten):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 28 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (16)
V anten có tải:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 29 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (17)
Góc
θ0
tối
ưu
để
có
được hệ
số định
hướng
lớn nhất, theo
[1]:
Hệ
số định
hướng
tương
ứng
là:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 30 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (18)
Rhombic Antenna:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 31 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN SÓNG CHẠY (19)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 32 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (1)
Anten xoắn ốc(Helical Antenna):
N vòng
xoắn
ốcL = NSChiều dài tổng
cộng
của dây
anten:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 33 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (2)
Anten
xoắn
ốc thường
dùng
với 2 chế độ cơ
bản: broadside (normal) và
end fire (axial).
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 34 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (3)
•
Ở
chế độ broadside: hướng
tính
cực
đại theo hướng
vuông góc
trục
anten
và
xấp xỉ
zero theo
hướng
trục
anten.
•
Ở
chế độ endfire: chỉ
có
một
búp
sóng
chính
cực
đại
theo hướng
trục
anten.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 35 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (4)
•
Xét
anten
xoắn
ốc
ở
chế độ broadside: được xem gần đúng
như
sự
kết hợp giữa N
dipole ngắn
(có
chiềudài
S) và
N anten
vòng
(có
đường
kính
D). Như
vậyđiện trường
của
anten
gồm
2 thành
phần (tương
ứngcho
điện trường
của
dipole
ngắn
Eθ
và
điện trường
củaanten
vòng
Eφ
)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 36 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (5)
Hệ
số
AR (axial ratio) được
định
nghĩa bởi:
Bằng
cách
thay
đổi
S và/hoặc
D, ta
có: 0 ≤
AR < ∞Khi
AR = 0, Eθ = 0: phân
cực tuyến
tính
hướng
ngang.
Khi
AR = ∞, Eφ = 0:
phân
cực tuyến
tính
hướng
đứng.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 37 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (6)
Khi
AR = 1: xảy
ra
khi:
Khi
đó
anten
có
phân
cực
tròn
cho
mọi hướng
(ngoại trừ tại
θ
= 0o, tại
đó trường
bằng
zero).
Để
hoạt
động
ở
chế độ broadside, giả
sử
dòng
phân
bố trên
dây
anten
có
biên
độ
và
pha
là
hằng
số
(chiều dài
tổng
cộng
của
dây
anten
rất nhỏ
hơn bước
sóng).
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 38 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (7)
•
Xét
anten
ở
chế độ end fire, ta
có
các
công
thức tính thực nghiệm [1] với giả
sử
cho
anten
phân
cực tròn:
–
Trở
kháng
vào
(thuần trở):
–
Độ
rộng
búp
sóng
nửa
công
suất:
–
Độ
rộng
búp
sóng
giữa
2 null đầu
tiên:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 39 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (8)
–
Hệ
số
hướng
tính:
–
Hệ
số
AR:
–
Đồ
thị
hướng
tính
chuẩn
hóa
(trường
xa):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 40 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN XOẮN ỐC (9)
•
Trường
hợp xem anten xoắn như
dãy
anten
endfire gồm
N phần tử, khoảng
cách
giữa
các
phần tử
là
S,
các
phần tử
nằm trên trục
z:
•
Trường
hợp xem anten xoắn như
dãy
anten
Hansen- Woodyard
gồm
N phần tử, khoảng
cách
giữa
các
phần tử
là
S, các
phần tử
nằm trên trục
z:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 41 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (1)
Anten Yagi-Uda dùng các phần tử anten thẳng:Đối với
dãy
anten
thông
thường
(chương
3), tất cả
các
phần
tử
của dãy đều
được
kích
thích
dòng. Với
dãy
anten
Yagi- Uda
(thuộc
nhóm
dãy
kí
sinh
-
parasitic array), thường
chỉ
có
một phần tử được kích thích điện, các
phần tử
khác
không được kích thích điện
mà
chi được
ghép
tương
hỗ điện từ
(thường
được gọi
là
các
phần tử
kí
sinh). Phần tử được cấp nguồn gọi là phần tử
lái
(driven element) thường
là
½-λ
dipole hoặc
folded dipole, phần tử
phía
trước phần tử
lái
gọi là
phần tử
hướng
xạ
(director) mang
tính
cảm
kháng, phần
tử
phía
sau
gọi là phần tử
phản xạ
(reflector) mang
tính dung kháng. Thường
dãy
anten
Yagi-Uda
được sử
dụng
ở
chế độ end-fire. Dạng
tổng
quát
của
anten
Yagi-Uda
như
sau:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 42 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (2)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 43 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (3)
Anten
Yagi-Uda
dân
dụng
cho
TV:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 44 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (4)
Ví
dụ đồ thị
hướng
tính
của
dãy
anten
Yagi-Uda
gồm
15 phần tử (xem
ví
du
10.2, pp. 587-588, [1]).
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 45 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (5)
Ví
dụ
hệ
số
hướng
tính
theo
băng
thông
của
dãy
anten
Yagi- Uda
gồm 6 phần tử
(p.593, [1]).
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 46 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (6)
•
Ưu
điểm
dãy
anten
Yagi-Uda:–
Trọng
lượng
nhẹ
–
Giá
thành
thấp–
Đơn giản
trong
chế
tạo
–
Búp
sóng
đơn hướng
(dựa vào thông số
Front-to-back ratio)–
Tăng
hệ
số
hướng
tính
so với
các
loại anten thẳng
khác
–
Ứng
dụng
thực tế ở các
băng
tần: HF (3-30 MHz), VHF (30- 300 MHz), UHF (300 MHz -
3 GHz)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 47 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (7)
•
Các
thông
số
tiêu
biểu của
dãy
anten
Yagi-Uda:–
Phần tử
lái: có
chiều
dài
0.45λ
-
0.49λ, tùy
thuộc bán
kính, folded dipole được
dùng
để
tăng
trở
kháng
vào.–
Phần tử
hướng
xạ: chiều
dài
0.4λ
-
0.45λ
(khoảng
10%
-
20 % ngắn hơn phần tử
lái), các
phần tử
không
cần có kích
thước giống
nhau.
–
Phần tử
phản xạ: khoảng
0.5λ
(khoảng
10% -
20 % dài hơn phần tử
lái)
–
Khoảng
cách
giữa
các
phần tử
hướng
xạ: 0.2λ
-
0.4λ, không
cần
đều.
–
Khoảng
cách
với phần tử
phản xạ: 0.1λ
-
0.25λ
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 48 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (8)
•
Điện trường
của
dãy
anten
Yagi-Uda
ở
vùng
xa: là
tổng của
các
điện trường
của
N phần tử, mỗi phần tử
có
chiều
dài
ln :
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 49 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (9)
Dòng
trên
mỗi phần tử
có
thể
phân
tích
bởi chuỗi
Fourier với số
bậc
(mode) là
M:
Bài
tập: Viết chương
trình
tính
điện trường
tổng
cộng
cho
dãy anten
Yagi-Uda
(tham
khảo chương
trình
yagi-uda.exe và
các
ví
dụ
kết quả
kèm
theo, dựa
theo
ví
du
10.2, pp. 587-588, [1]).
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 50 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (10)
•
Trở
kháng
vào
của
dãy
anten
Yagi-Uda
phụ
thuộc nhiều vào
khoảng
cách
giữa phần tử
phản xạ
và
phần tử
lái. Ví
dụ
(p. 593, [1]):
Do đó cần có sự
phối hợp trở
kháng
giữa
anten
và
đường dây
truyền
sóng.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 51 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (11)
• Thiết kế
dãy
anten
Yagi-Uda
([1]):–
Dựa vào bảng
10.6 (p. 595, [1]) với tỉ
số đường
kính
của
phần tử
anten
trên
bước
sóng
là
d/λ
= 0.0085.–
Phần tử
lái
là
λ/2-folded dipole. Khoảng
cách
giữa phần tử
lái
và
phần tử
phản xạ
(chì
1 phần tử
phản xạ) là
0.2λ.–
Dựa
vào
Hình
10.27 biểu diễn chiều dài (chưa
bù) của
các
phần tử
phản xạ
và
hướng
xạ
với
0.001 ≤
d/λ ≤ 0.04.–
Dựa
vào
Hình
10.28 chiều dài bù (tăng
thêm) của
các
phần
tử
phản xạ
và
hướng
xạ
cho
trường
hợp trụ đở anten
bằng kim
loại
và
0.001 ≤
D/λ ≤ 0.04, với D là đường
kính
của
trụ đở.–
Thông
số
vào
(specification)
thường
là: tần số
trung
tâm,
hệ
số
hướng
tính, d/λ, D/λ. Các
phần tử
làm
bằng
nhôm. Các
giá
trị
cần
tìm
là: các
chiều
dài
và
các
khoảng
cách
giữa
các
phần tử.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 52 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (12)
Bảng
10.6:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 53 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (13)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 54 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (14)
Hình
10.27:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 55 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (15)
Hình
10.28:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 56 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN YAGI-UDA (16)
Xem
ví
dụ
10.3, pp. 596-597, [1].
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 57 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(1)
•
Xét
anten
log chu
kỳ
(log-periodic antenna) dùng
dãy các
dipole:
Anten
log chu
kỳ được xem như
anten
độc lập với tần số (frequency-independent antenna), loại
anten
này
thường
có
tỉ
số
băng
thông
10:1 ( fmax
: fmin
).
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 58 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(2)
Quan
hệ
giữa
các
kích
thước của
anten
log chu
kỳ
với tỉ
số hình
học
(geometric ratio) τ
như
sau:
Hệ
số
khoảng
cách
giữa
các
phần tử
(spacing factor):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 59 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(3)
•
Kết nối: khác
với
anten
Yagi-Uda, các
phần tử
của anten đều
được kết nối với
nhau.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 60 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(4)
•
Các
phương
trình
để
thiết kế
anten
log chu
kỳ:
Chiều dài phần tử
dài
nhất và ngắn nhất của
anten
tùy thuộc tần số
hoạt
động
thấp nhất (fmin
) và
cao
nhất (fmax
) của
dãy
anten. Định
nghĩa băng
thông
vùng
tích
cực Bar
như
sau:
Băng
thông
được thiết kế
Bs được xác định
bởi:
với
B là
băng
thông
mong
đợi.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 61 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(5)
Chiều dài tổng
cộng
của anten (từ
phần tử
ngắn nhất
lmin
đến phần tử
dài
nhất
lmax
):
Số
phần tử
của
(dãy) anten:
Định
nghĩa trở
kháng
đặc
tính
trung
bình:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 62 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(6)
Tỉ
số
giữa trở
kháng
đặc
tính
dây
truyền
sóng
(Z0
) trên
trở kháng
vào
(Rin
) được xác định
bởi
đồ
thị:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 63 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(7)
Khoảng
cách
s (giữa
2 nhánh
của
dipole):
Thiết kế:Thông số vào (specification):
•
Hệ
số
hướng
tính
D0
(theo
dB).•
Trở
kháng
vào
Rin
.•
Đường
kính
các
phần tử
d.
•
Băng
thông
mong
đợi
B (fmin
÷fmax
).Các bước:
1. Cho
trước
D0
, xác
định
σ
và
τ
tử đồ thị
sau:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 64 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(8)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 65 AP2011
BG, DH, HCMUT
2. ANTEN BĂNG RỘNG: ANTEN LOG CHU KỲ
(9)
2. Xác
định
α.3. Xác
định
Bar
và
Bs
.4. Tìm
L và
N.
5. Tìm
Za
.6. Tìm
Z0
/Rin
.7. Tìm
s.
Xem
ví
dụ
11.1 pp. 634-635, [1].
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 66 AP2011
BG, DH, HCMUT
ANTEN KHE HỞ
(APERTURE ANTENNA) (1)
Anten
khe
hở
(aperture antenna) có
khe
hở
(với
nhiều loại khác
nhau) để
sóng
điện từ
có
thể được
phát
hoặc
thu. Ví
dụ:
anten
khe
(slot antenna), ống
dẫn
sóng
(waveguide), anten
loa (horn antenna), anten
phản xạ
(reflector), anten
thấu kính (lens
antenna). Phương
pháp
phân
tích
anten
khe
hở
khác
với
phân tích
anten
dây. Anten
khe
hở được
dùng
nhiều
trong
các
ứng
dụng
trong
hàng
không
và
không
gian.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 67 AP2011
BG, DH, HCMUT
ANTEN KHE HỞ
(APERTURE ANTENNA) (2)
Xét
ống
dẫn
sóng
hình
chử
nhật có đầu cuối hở
mạch
được nối
đến mặt phẳng
đất dẫn
điện (mặt phẳng
xoy):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 68 AP2011
BG, DH, HCMUT
ANTEN KHE HỞ
(APERTURE ANTENNA) (3)
Giả
sử
trường
trong
ống
dẫn
sóng
chỉ
gồm
mode TE10, phân bố
trường
ở
khe
hở ống
dẫn
sóng
là:
với
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 69 AP2011
BG, DH, HCMUT
ANTEN KHE HỞ
(APERTURE ANTENNA) (4)
Trường
bức xạ ở vùng
xa
là:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 70 AP2011
BG, DH, HCMUT
ANTEN KHE HỞ
(APERTURE ANTENNA) (5)
Trường
trên
mặt phẳng
E (φ
= 90o) và
H ( θ
= 0o) là:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 71 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (1)
Anten
loa
là
phần
chuyển
đổi
(hay phối hợp) giữa mode dẫn
sóng
trong
ống
dẫn
sóng
và
mode truyền
sóng
trong
không
gian
tự
do. Anten
loa
giảm sóng phản xạ
và
do đó có
tỉ
số
sóng
đưng
(VSWR) thấp.
Có
3 loại
anten
loa: –
Anten
loa
theo
mặt phẳng
E (bức xạ
chỉ
theo
hướng
mặt
phẳng
E)–
Anten
loa
theo
mặt phẳng
H (bức xạ
chỉ
theo
hướng
mặt phẳng
H)–
Anten
loa
theo
hình
kim
tự
tháp
(bức xạ
theo
cả
2
hướng
mặt phẳng
E và
H).Ống
dẫn sóng gắn với
anten
loa
hoạt
động
đơn
mode, tần
số
hoạt
động
trên
tần số
cắt của
mode TE10 nhưng
dưới tần số
cắt của
mode cao
nhất kế
tiếp.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 72 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (2)
•
Anten
loa
theo
mặt phẳng
E:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 73 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (3)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 74 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (4)
Trường
ở
vùng
xa
của anten loa mặt phẳng
E, trường
theo mặt phẳng
E (φ
= π/2):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 75 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (5)
với
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 76 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (6)
Trường
ở
vùng
xa
của anten loa mặt phẳng
E, trường
theo mặt phẳng
H (φ
= π/2):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 77 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (7)
với
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 78 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (8)
Hệ
số
hướng
tính
DE của anten loa mặt phẳng
E:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 79 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (9)
•
Anten
loa
theo
mặt phẳng
H:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 80 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (10)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 81 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (11)
Trường
ở
vùng
xa
của anten loa mặt phẳng
H, trường
theo mặt phẳng
E (φ
= π/2):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 82 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (12)
Trường
ở
vùng
xa
của anten loa mặt phẳng
H, trường
theo mặt phẳng
H (φ
= π/2):
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 83 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (13)
Hệ
số
hướng
tính
DH của anten loa mặt phẳng
H:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 84 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (14)
•
Anten
loa
theo
hình
kim
tự
tháp:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 85 AP2011
BG, DH, HCMUT
3. ANTEN LOA (HORN ANTENNAS) (15)
Anten
loa
kim
tự
tháp
có
đồ
thị
hướng
tính
theo
cả
2 hướng mặt phẳng
E và
mặt phẳng
H. Trường
theo
hướng
mặt phẳng
E giống
trường
theo
mặt phẳng
E của anten loa mặt phẳng
E, và
trường
theo
hướng
mặt phẳng
H giống
trường
theo
mặt
phẳng
H của anten loa mặt phẳng
H.
Hệ
số
hướng
tính
DP của anten loa kim tự
tháp:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 86 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
(1)
Anten
phản xạ
(reflector antenna) dùng
bề
mặt phản xạ để làm
tăng
độ
lợi của
anten, là
loại
anten
thông
dụng
trong
thông
tin cự
ly
và
trong
radar độ
phân
giải
cao.
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 87 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
(2)
Ví
dụ:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 88 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
(3)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 89 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (1)
Anten
phản xạ
parabol
(Parabolic reflector)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 90 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (2)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 91 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (3)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 92 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (4)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 93 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (5)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 94 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (6)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 95 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (7)
•
Điện trường
vùng
xa:
với
Pt là
tổng
công
suất bức xạ
của
nguồn
đặt tại
tiêu
cự của
anten, cường
độ
bức xạ
của nguồn này được cho bởi:
là
hàm
độ
lợi của
nguồn bức xạ, và
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 96 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (8)
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 97 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (9)
•
Hệ
số
hướng
tính:Giả
sử
hàm
không
phụ
thuộc và
khi
, ta
có
trường
tại , là:
Cường
độ
bức xạ:
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 98 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (10)
Do đó, hệ
số
hướng
tính:
Nếu , thì
Dept. of Telecomm. Eng.Faculty of EEE 99 AP2011
BG, DH, HCMUT
4. ANTEN PHẢN XẠ
PARABOL (11)
Hiệu suất mở
(aperture efficiency):