BÁO cáo THIẾT kế ANTEN LOA thiết kế anten loa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - ĐHQG HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO THIẾT KẾ ANTEN LOA NHÓM :4 Thành viên thực : Giảng viên môn: Dương Văn Hùng (Leader)-18020591 TS.Trần Cao Quyền Vũ Đức Thành-18021190 Vũ Oanh-18020987 Nguyễn Đức Mạnh-18020875 Phan Đức Quang-18021055 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự bùng nổ nhu cầu thơng tin vơ tuyến nói chung thơng tin di động nói riêng năm gần thúc đẩy phát triển công nghệ truyền thông vô tuyến Trước hết phải kể đến Anten loa Nhờ ưu điểm bật nó, mà Anten loa lựa chọn làm Anten hệ thống tin vô tuyến như: Điện thoại di động cầm tay, kỹ thuật đo lường từ xa Các ưu điểm Anten loa kể đến như: có khối lượng kích thước nhỏ, bề dày mỏng, chi phí sản xuất hàng loạt, có khả phân cực tuyến tính với kỹ thuật tiếp điện đơn giản, đường cung cấp linh kiện phối hợp trở kháng sản xuất đồng thời với việc chế tạo Anten hỗ trợ hai, tuyến tính phân cực trịn Bên cạnh ưu điểm vượt trội, Anten loa cịn số khuyết điểm cần khắc phục là: Băng thơng hẹp, vấn đề dung sai, số Anten có độ lợi thấp, khả tích trữ cơng suất thấp Tuy nhiên nay, có nhiều ứng dụng địi hỏi anten phải có kích thước nhỏ, băng thơng rộng đồng thời lại phải có khả hoạt động nhiều dải tần khác Nhận thấy tầm quan trọng vấn đề nên nhóm tơi định chọn đề tài : "Thiết kế Anten loa" làm đề tài nhóm Mục đích nghiên cứu Mục tiêu đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế mô Anten loa Đối tượng phạm vi nghiên cứu Anten loa Phương pháp nghiên cứu Lý thuyết kết hợp với mô Anten loa Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, hướng phát triển đề tài tài liệu tham khảo, bao gồm chương: - I : Tổng quan lý thuyết anten - II : Tổng quan lý thuyết anten loa - III: Thiết kế, mô anten loa - IV: Tài liệu tham khảo Tổng quan tài liệu nghiên cứu Tài liệu nghiên cứu tập hợp báo, sách tham khảo, luận văn trích dẫn suốt luận văn liệt kê phần tài liệu tham khảo cuối báo cáo Thiết kế anten loa I Lý thuyết chung ANTEN 1.Giới thiệu II Tổng quan lý thuyết anten loa 2.1 Sự phát xạ từ đầu hở ống dẫn sóng chữ nhật 2.1.1 Trường mặt mở ống dẫn sóng chữ nhật 2.1.2 Đặc trưng hướng 2.1.3 Hệ số định hướng Diện tích hiệu dụng 2.2 Sự phát xạ từ đầu hở ống dẫn sóng trịn 2.2.1 Đặc trưng hướng 2.2.2 Hệ số định hướng ống dẫn sóng tròn 2.3 Các loại anten loa 2.3.1 Nguyên lý hoạt động 2.3.2 Loa quạt H 2.3.3 Loa quạt E 2.3.4 Loa tháp 2.3.5 Loa nón 2.3.6 Anten ống dẫn sóng anten loa với phân 2.4 Các phương pháp hoàn thiện cấu trúc tham số anten loa 2.4.1 Tăng dải tần anten loa theo đặc trưng 2.4.2 Làm giảm phản xạ từ cổ miệng loa 2.4.3 Làm giảm kích thước dọc loa, hiệu ch 2.5 Ứng dụng III Thiết kế, mô với anten loa 3.1.Nội dung thiết Kế 3.2.Tổng quát angten loa 3.3.Các tham số kích thước 45 3.4.Kết sau mô angten loa .49 3.4.1 Anten ống dẫn sóng (ODS) 49 3.4.2 Anten loa quạt E 50 3.4.3 Anten loa quạt H 51 3.4.4 Anten loa tháp .53 3.5.Bảng so sánh nhận xét 54 3.5.1.Bảng so sánh 54 3.5.2.Nhận xét : .54 IV Tài liệu tham khảo 55 THIẾT KẾ ANTEN LOA I Lý thuyết chung ANTEN 1.Giới thiệu - Vai trò anten : Là thiết bị xạ sóng điện từ khơng gian thu nhận sóng điện từ từ khơng gian bên ngồi + Anten phát: Biến đổi tín hiệu điện cao tần từ máy phát thành sóng điện từ tự lan truyền không gian + Anten thu: Tập trung lượng sóng điện từ khơng gian thành tín hiệu điện cao tần đưa đến máy thu Hình 1: Hình ảnh minh họa - Các loại anten : Hình 2: Một số loại anten - Quá trình vật lý xạ sóng điện từ + Điện trường xốy : Là điện trường có đường sức khơng bị ràng buộc với điện tích tạo mà tự thân chúng khép kín + Điều kiện tạo sóng điện từ : Quy luật điện từ trường biến thiên, điện trường xoáy biến thiên sinh từ trường biến đổi Bản thân từ trường biến đổi lại sinh điện trường xốy Q trình lặp lại sóng điện từ hình thành Hình 3: Q trình truyền lan sóng điện - Q trình vật lý xạ sóng điện từ + Khảo sát q trình xạ II Tổng quan lý thuyết anten loa 2.1 Sự phát xạ từ đầu hở ống dẫn sóng chữ nhật 2.1.1 Trường mặt mở ống dẫn sóng chữ nhật Bài tốn phát xạ từ đầu hở ống dẫn sóng chữ nhật chưa giải chặt chẽ, giải phương pháp gần Khi đó, người ta giả thiết rằng, phần đầu ống dẫn sóng truyền loại sóng H10 Để loại trừ sóng khác kích thước ống dẫn sóng phải thỏa mãn điều kiện: Trên mặt mở (Hình 2.1) xảy phản xạ phần Ngồi sóng (H10) cịn xuất sóng bậc cao bị tắt dần, trường mặt mở có cấu trúc khác với trường phần đầu ống dẫn sóng Trên mặt ngồi thành ống dẫn sóng cịn xuất dịng mặt Thực tế cho thấy với mức độ gần sóng bậc cao dịng mặt ngồi ống dẫn sóng khơng cần xét đến ta giả thiết trường mặt mở (z = 0) có cấu trúc phần ống dẫn sóng Hình 2.1: Đầu hở ống dẫn sóng chữ nhật Như vậy, với giả thiết gần mặt mở ống dẫn sóng chữ nhật mặt đồng pha phân bố biên độ mặt phẳng điện cosin mặt phẳng từ. 1 xác định thực nghiệm theo công thức gần đúng: (2.2) Các thành phần ngang điện từ trường mặt mở liên quan với hệ thức: (2.3) Nếu ý tới (2.2) thì: 2.1.2 Đặc trưng hướng Phân bố trường mặt mở phân bố tách biến, đặc trưng hướng mặt phẳng điện tìm theo phương pháp mặt mở Giá trị biên độ cường độ điện trường mặt phẳng điện xác định biểu thức sau: Nếu ý tới (2.1) (2.3) ta có: Đối với mặt phẳng điện yoz (Hình 2.1): Tích phân theo tọa độ x, y ta có: (2.4) Ở đây: (2.5) Cường độ trường mặt phẳng từ |E|H tính cách tương tự: 10 Nguyên lý làm việc loa sau: sóng qua “cửa sổ” thành khoảng cách (song song với E) d H >/2 khơng qua dH bL (loa quạt E) tính định hướng angten mặt phẳng tương ứng tăng lên độ rộng cánh sóng mặt phẳng khơng thay đổi nhiều 54 IV Tài liệu tham khảo [1] Antennas and Radio wave propagation Robert E.Collin, 1991 [2] Giáo trình : Lý thuyết kỹ thuật anten GS.TS.Phan Anh, 1999 [3] Analysis and Design of Mobile Device Antenna–Speaker Integration for Optimum Over-the-Air Performance wiss Federal Institute of Technology (EPFL), 1015 Lausanne, Switzerland 55 ... tập trung nghiên cứu, thiết kế mô Anten loa Đối tượng phạm vi nghiên cứu Anten loa Phương pháp nghiên cứu Lý thuyết kết hợp với mô Anten loa Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, hướng phát... hợp Đó loại loa Loa ống dẫn sóng có thiết diện tăng dần cách thích hợp để tránh sóng bậc cao xuất Có nhiều loại loa khác nhau: Loa quạt H, loa quạt E, loa tháp, loa nón, loa nón phía, loa nón phía... kích thước loa quạt H Tham số kích thước loa quạt E 46 Tham số kích thước loa tháp Thiết kế anten phần mềm FEKO Bảng tham số 47 Anten ống dẫn sóng Angten loa quạt H Angten loa tháp Angten loa quạt