PHÂN TÍCH đặc TÍNH của ANTEN và áp DỤNG CHO ANTEN DILOPE dài hữu hạn

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC - TIỂU LUẬN MÔN TRUYỀN SĨNG VÀ ANTEN KHOA PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH CỦA ANTEN VÀ ÁP DỤNG CHO ANTEN DILOPE DÀI HỮU HẠN CBHD : Sinh viên : Mã số sinh viên : Hà Nội – Năm 2021 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghệ số ngày vấn đề nhắc đến sóng vơ tuyến, wifi, sóng điện từ, hệ thống thơng tin di động khơng xa lạ, phát triển mạnh mẽ với chạy đua công nghệ trở thành phần khơng thể thiếu sống đại, truyền liệu, làm để thiết bị truyền tải, kết nối với nhau? Anten nghiên cứu tìm hiểu học phần Truyền sóng anten linh kiện quan trọng q trình truyền liệu khơng dây với khả xạ thu nhận sóng điện từ phục vụ nhiều đời sống Bài tiểu luận “Phân tích đặc tính anten áp dụng cho anten Dilope dài hạn” tổng hợp kiến thức em đúc kết sau kết thúc học phần Truyền sóng anten, kết hợp với nghiên cứu tài liệu liên quan qua sách internet Tiểu luận chia làm hai phần: phần vào phân tích đặc tính anten, phần áp dụng kiến thức phần cho anten Dilope dài hữu hạn Để hoàn thiện tiểu luận này, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy…người tận tình hướng dẫn chúng em suốt trình học Cảm ơn thầy nhiều chu đáo tâm huyết giảng giúp chúng em tiếp thu thật nhiều kiến thức bổ ích cách đơn giản, dễ hiểu chi tiết Mặc dù cố gắng kiến thức hạn hẹp nên tiểu luận em khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý từ thầy để tiểu luận hồn thiện xác Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC Phần Phân tích đặc tính anten 1.1 Tổng quan anten 1.2 Phân tích đặc tính anten 1.2.1 Trở kháng vào anten .5 1.2.2 Hiệu suất anten 1.2.3 Trường điện từ xạ từ anten 1.2.4 Công suất trường điện từ xạ từ anten 1.2.5 Góc khối 1.2.6 Độ lợi anten 11 1.2.7 Sự phân cực 11 1.2.8 Độ rộng nửa công suất (HPBW) 12 1.2.9 Góc giá trị khơng (BWFN) .13 1.2.10 Đồ thị xạ .14 Phần Anten Dilope dài hữu hạn .15 2.1 Tổng quan anten Dilope dài hữu hạn .15 2.2 Áp dụng đặc tính anten .15 2.2.1 Sự phân bố dòng 15 2.2.2 Các nguyên tố xạ sóng điện từ .16 KẾT LUẬN 18 Phần Phân tích đặc tính anten 1.1 Tổng quan anten Anten cấu trúc mà dòng thay đổi theo thời gian, cấp từ nguồn thích hợp qua đường truyền ống dẫn sóng, bị kích thích với biên độ lớn bề mặt anten, có khả xạ thu nhận sóng điện từ Một số chức anten như:  Khi kết nối với máy phát, thu thập tín hiệu AC gửi thẳng, phát xạ sóng RF theo mơ hình cụ thể cho loại anten  Khi kết nối với máy thu, anten lấy sóng RF mà nhận gửi tín hiệu AC cho máy thu  Việc truyền RF anten thường so sánh tham chiếu đến xạ đẳng hướng  Có hai cách để tăng cơng suất phát anten  Tạo công suất mạnh máy phát (khơng ưu tiên tốn kém)  Truyền hội tụ tín hiệu RF phát xạ từ anten Về nguyên lý hoạt động anten chuyển đổi lượng điện sang sóng vơ tuyến anten phát hay chuyển đổi sóng vơ tuyến sang lượng điện anten nhận Kích thước vật lý (hay chiều dài) anten liên quan trực tiếp đến tần số mà anten thu hay phát sóng Độ khuếch đại anten kết việc tập trung phát sóng vơ tuyến vào chùm hẹp hơn.Bằng việc giới hạn độ rộng chùm (beamwidth) tính theo độ ngang (horizontal) độ dọc (vertical) mà giữ ngun cơng suất phát cho sóng vơ tuyến phát xa hơn.Các đặc trưng anten: kiểu xạ (hàm phương hướng), độ rộng tia, hệ số định hướng, điện trở xạ 1.2 Phân tích đặc tính anten 1.2.1 Trở kháng vào anten Sự xạ hiệu dụng anten “tỷ số tổng công suất phát anten so với công suất từ transmitter (nối với anten) chấp nhận anten” Anten xạ số công suất dạng lượng điện từ Tất thiết bị RF – radio, đường truyền (cable), anten – có trở kháng, tỷ số điện áp dòng điện Khi anten kết nối với đoạn cable, trở kháng đầu vào anten trùng khớp với trở kháng radio đường truyền tổng cơng suất truyền từ radio đến anten tối đa Tuy nhiên, trở kháng khơng giống số lượng bị phản xạ ngược trở lại nguồn số lại truyền đến anten Hình 1.1 Trở kháng anten Trở kháng vào anten: Công suất anten nhận được: ; ; 1.2.2 Hiệu suất anten Hiệu suất anten tỉ số công suất xạ từ anten so với cơng suất đầu vào Nếu anten có hiệu suất cao xạ gần toàn lượng đầu vào tới mơi trường truyền dẫn, cịn ngược lại, anten với hiệu suất bị tổn hao, hấp thụ bên xạ phần nhỏ lượng nhận từ đầu vào anten Hình Hiệu suất anten 1.2.3 Trường điện từ xạ từ anten Trường điện xa anten, cách tổng quát có dạng sau: Cường độ trường điện từ phụ thuộc hướng xạ: Cường độ trường điện tỉ lệ nghịch với r (cường độ trường giảm xa anten).Khi điểm quan sát đủ xa anten, trường xạ anten xem sóng phẳng Khi trường từ H tính: : Là trở kháng sóng mơi trường Trường điện từ trường từ vùng xa anten vng góc với vng góc với chiều truyền sóng 1.2.4 Công suất trường điện từ xạ từ anten Vector Poynting định nghĩa: Phần thực vector Poynting đặc trưng cho dịng cơng suất trường điện từ Nó gọi vector mật độ cơng suất Vecto mật độ cơng suất có hướng vetor r Như miền xa anten công suất chảy theo chiều tia xa dần anten Mật độ công suất: Mật độ cơng suất tỉ lệ nghịch với bình phương r 1.2.5 Góc khối Hình Góc khối Góc khối anten góc khối theo chùm anten khảo sát Cơng suất chảy qua góc khối với tồn cơng suất xạ anten với giả thuyết cường độ xạ phân bố góc khối phân bố có độ lớn cường độ xạ cực đại anten khảo sát Góc tính theo radian: Góc khối tính theo steradian: Vi phân diện tích: Cường độ xạ định nghĩa: Cường độ xạ U anten theo hướng cho trước công suất xạ đơn vị góc khối theo hướng Cơng suất xạ gửi qua diện tích : Cường độ xạ không phụ thuộc vào r mà phụ thuộc Công suất xạ từ anten: Chọn S mặt cầu bán kính r lớn bao trùm tồn anten Hình Mặt cầu anten Độ định hướng: Hệ số định hướng 1.2.6 Độ lợi anten Trong trường hợp hiệu suất e anaten 100% độ lợi anten theo hướng độ định hướng theo hướng tương ứng Trường hợp tổng quát: Độ lợi cực đại anten: = 1.2.7 Sự phân cực Khi quan sát trường xạ xa anten Tại vị trí quan sát xem trường xạ anten sóng phẳng, vecto trường điện E trường điện H vng góc với vng gốc với phương truyền sóng Tuy nhiên theo thời gian vecto trường có phương cố định quay quan sát dọc theo hướng truyền sóng Nếu vector trường có phương cố định phân cực tuyến tính Nếu vector trường vẽ thành đường trịn phân cực tròn Nếu vector trường vẽ thành elip phân cực elip Chiều quay chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng hồ Trường xạ từ anten có kiểu phân cực khác tùy theo hướng Người ta thể đặc trưng phân cực anten vector phân cực ( Hình Sự phân cực 1.2.8 Độ rộng nửa cơng suất (HPBW) Là số đo góc bao quanh hướng xạ cực đại với cường độ xạ chuẩn hóa anten lớn ½ Hình Độ rộng nửa cơng suất 1.2.9 Góc giá trị khơng (BWFN) Hình Góc giá trị khơng Là góc giá trị không đồ thị cường độ xạ kể với búp =0 1.2.10 Đồ thị xạ Đồ thị cường độ trường E H Đồ thị công suất, mật độ công suất trường xạ Đồ thị cường độ xạ U Đồ thị độ định hướng D Đồ thị dạng 3D Đồ thị dạng 2D: Hệ tọa độ cực hệ tọa độ decard Thường đồ thị vẽ theo hàm chuẩn hóa: Hàm hướn tính chuẩn hóa: Cường độ xạ chuẩn hóa: Hình Đồ thị xạ Phần Anten Dilope dài hữu hạn 2.1 Tổng quan anten Dilope dài hữu hạn Dòng anten Dilope bao gồm nhiều loại như: anten dilope nửa sóng, anten dilope dài hữu hạn, anten dilope ngắn, anten hình nón, anten gấp, anten đơn cực,… Trong tiểu luận ta tìm hiểu loại anten dilope dài hữu hạn Với kiến thức thu chương 1, ta áp dụng để phân tích chi tiết cụ thể cho loại anten 2.2 Áp dụng đặc tính anten 2.2.1 Sự phân bố dòng Sự phân bố dòng anten thể qua cơng thức: Hình Phân bố dịng 2.2.2 Các nguyên tố xạ sóng điện từ Một số yếu tố thể bao gồm: Trường điện từ: Trường diễn tả hệ số: Hệ số không gian: Cường độ xạ: Công suất xạ: Trong đó: ;; Hằng số Euler Điện trở xạ: KẾT LUẬN Tiểu luận đặc tính anten áp dụng cho anten Dilope dài hữu hạn cách khách quan chi tiết Em cố gắng hoàn thiện tiểu luận cách tốt khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận xét từ thầy để em làm tốt Ý kiến đánh giá thầy phần thưởng đáng giá giúp em cải thiện không học phần này, nhiều học phần khác mà giúp em mài dũa trước có trải nghiệm thực tế với công việc Học phần Truyền sóng anten học phần thú vị bổ ích khơng riêng em mà cịn với tất bạn sinh viên Những kiến thức chun mơn truyền sóng anten nhận sau học phần cho chúng em nhận thức thực tế thành phần phát triển đến đâu, giúp ích cho đời sống xã hội Những kỹ mềm thu sau học phần thu thập tài liệu, làm báo cáo, tiểu luận, làm việc nhóm,…sẽ hành trang theo đường trưởng thành thân Cảm ơn thầy học quý giá, em xin kính chúc thầy sức khỏe để tiếp tục chèo lái thuyền đưa hàng hàng, lớp lớp sinh viên nên người, trở thành kĩ sư tài ba, cơng dân có ích cho xã hội, cho đất nước  ... anten dilope dài hữu hạn, anten dilope ngắn, anten hình nón, anten gấp, anten đơn cực,… Trong tiểu luận ta tìm hiểu loại anten dilope dài hữu hạn Với kiến thức thu chương 1, ta áp dụng để phân tích. .. hướn tính chuẩn hóa: Cường độ xạ chuẩn hóa: Hình Đồ thị xạ Phần Anten Dilope dài hữu hạn 2.1 Tổng quan anten Dilope dài hữu hạn Dòng anten Dilope bao gồm nhiều loại như: anten dilope nửa sóng, anten. .. Đồ thị xạ .14 Phần Anten Dilope dài hữu hạn .15 2.1 Tổng quan anten Dilope dài hữu hạn .15 2.2 Áp dụng đặc tính anten .15 2.2.1 Sự phân bố dòng 15 2.2.2