PHÂN TÍCH đặc TÍNH của ANTEN và áp DỤNG CHO ANTEN LOA

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 LOA CBHD : Sinh viên : Mã số sinh viên : Hà Nội – Năm 2021 LỜI MỞ ĐẦU Lĩnh vực anten truyền sóng khơng phải lĩnh vực chưa hết nóng tương lai gắn với công nghệ thông minh đại, nâng cao chất lượng sống toàn xã hội Bởi vậy, người ta nghiên cứu miệt mài, sáng tạo để làm sản phẩm, phương pháp tân tiến đại Anten truyền sóng học phần thú vị giúp em có nhìn cụ thể lĩnh vực biết ứng dụng thực tế diễn chúng quan trọng đến nhường Bài tiểu luận em viết sau tiếp thu giảng học phần học phần, kết hợp với việc nghiên cứu tài liệu tham khảo Tiểu luận chia làm phần gồm phân tích đặc tính anten ứng dụng cho anten loa Để tiểu luận hoàn thành, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy….đã giúp đỡ em trình học tập hoàn thiện tiểu luận Những giảng, phân tích giới thiệu ứng dụng thực tế hấp dẫn thầy nguồn thơi thúc khiến em cảm thấy thích thú, tăng khả tìm tịi mơn học Trong q trình hồn thiện tiểu luận khơng tránh khỏi nhiều sai sót khả hiểu biết hạn chế, em mong nhận nhận xét, đánh giá thầy để tiểu luận hoàn thiện, chỉnh chu Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Phần Phân tích đặc tính anten 1.1Giới thiệu Anten chuyển đổi, chuyển đổi cơng suất điện thành sóng điện từ ngược lại Anten sử dụng anten phát anten thu • Một anten phát anten chuyển đổi tín hiệu điện thành sóng điện từ lan tỏa chúng • Một anten thu anten chuyển đổi sóng điện từ thành tín hiệu điện Trong giao tiếp hai chiều, ăng-ten sử dụng cho việc truyền nhận Anten gọi Aerial Ngày nay, anten trải qua nhiều thay đổi, phù hợp với kích thước hình dạng chúng Có nhiều loại ăng-ten tùy thuộc vào nhiều ứng dụng khác • Để chọn lựa anten đắn điều quan trọng ta cần phải hiểu số thuộc tính mơ tả anten Chúng bao gồm dạng xạ anten, hướng tính anten, độ lợi, trở kháng đầu vào, phân cực, bandwidth 1.2 Các đặc tính 1.2.1 Sự phân cực (polarization) Sóng điện từ phát anten tạo dạng khác ảnh hưởng đến quảng bá Các hình dạng tùy thuộc vào phân cực anten, phân cực tuyến tính (linearly) hay phân cực vịng (circularly) Hầu hết anten thị trường WLAN sử dụng phân cực tuyến tính, theo chiều ngang (phân cực ngang) theo chiều dọc (phân cực dọc) Nếu theo chiều ngang vector trường điện nằm mặt phẳng thẳng đứng, theo chiều dọc vector trường điện nằm mặt phẳng nằm ngang Phân cực dọc phổ biến phân cực ngang lại hoạt động tốt Anten phân cực vòng bất biến (hoặc phân cực trái, phân cực phải) quay anten phân cực tuyến tính chuyển từ phân cực ngang thành phân cực dọc quay 1.2.2 Công suất trường điện từ xạ (radiated power) Công suất thật phát radio nối với anten công suất xạ hiệu dụng (ERP = Effective Radiated Power) tính cách lấy độ lợi anten tính theo dBd (tương ứng với half-wave dipole) nhân với cơng suất mà transmitter cung cấp cho anten Tuy nhiên, phải thường xuyên thực tính tốn hàm log, dB, điều có nghĩa cần cộng thêm độ lợi anten vào cơng suất từ transmitter Thường độ lợi anten biểu diễn theo đơn vị dBi, thuật ngữ khác thường sử dụng cho công suất xạ Công suất xạ đẳng hướng hiệu dụng (EIRP = Effective Iotropic Radiated Power; có sách gọi Equivalent Isotropic Radiated Power), hồn tồn tương tự với ERP độ lợi anten biểu diễn tương ứng với xạ đẳng hướng Vector Poynting: Phần thực vector Poynting đặc trưng cho dịng cơng suất trường điện từ Người ta gọi vector mật độ công suất Vecto mật độ công suất có hướng vetor r Cho nên vùng xa anten công suất chảy theo chiều tia xa dần anten Mật độ công suất: Mật độ công suất tỉ lệ nghịch với bình phương r 1.2.3 Trở kháng vào Hình 1 Mạch thể trở kháng vào Trong đó, điện trở anten điện kháng anten 1.2.4 Hiệu suất Hình Mạch thể hiệu suất 1.2.5 Trường điện từ xạ từ Trường điện xa anten, cách tổng quát có dạng Cường độ trường điện từ phụ thuộc hướng xạ: Cường độ trường điện tỉ lậ 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 Hình Trường điện từ Trường điện từ trường từ vùng xa anten vng góc với vng góc với chiều truyền sóng 1.2.6 Góc khối Hình Tính góc khối 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 bao trùm anten 1.2.7 Hướng tính anten Hướng tính anten mơ tả cường độ xạ theo hướng xác định tương ứng với cường độ xạ trung bình hay nói cách khác, cho biết mật độ cơng suất xạ tương ứng với công suất xạ phân tán cách đồng dạng 1.2.8 Độ lợi (gain) Gain diễn tả khái niệm hướng tính cịn bao gồm mát (về cơng suất) thân anten Đơn vị dùng để biểu diễn độ lợi dBi (độ lợi tính theo dB anten đẳng hướng) hay dBd (độ lợi dB anten half-wave dipole) Để chuyển đổi dBd dBi ta cần cộng thêm 2.2 vào độ lợi dBd để có độ lợi dBi Việc ghi nhớ quy ước quan trọng hầu hết nhà sản xuất biểu diễn độ lợi theo dBi số khác lại biểu diễn theo dBd 1.2.9 Dạng xạ (radiation pattern) Dạng xạ anten mô tả “sự khác góc xạ khoảng cách cố định từ anten” Nó thường diễn tả thuật ngữ “hướng” (directivity) “hay độ lợi” (gain) anten Anten thường có main lobe hay beam (vùng xạ), hướng có độ lợi lớn nhất, minor lobe mà cụ thể side lobe hay back lobe tùy thuộc vào hướng minor lobe so với main lobe Các nhà sản xuất thường mô tả anten độ lợi hay main lobe, họ thường xác định thêm beamwidth (độ rộng vùng xạ) anten 1.2.10 Bandwidth Bandwidth anten định nghĩa vùng tần số mà anten cung cấp hiệu chấp nhận được, thông thường định nghĩa tần số giới hạn hay tần số tối đa tần số giới hạn hay tần số tối thiểu Một số anten xem broadband (băng rộng) tỷ số tần số lớn tần số nhỏ lớn Tuy nhiên, anten băng rộng thường có hiệu phân bố tần số 802.11 không yêu cầu anten băng rộng nên trường hợp mà bạn sử dụng anten băng rộng bạn muốn sử dụng băng tần 2.4 Ghz ISM Ghz UNII anten Khi chọn lựa anten bạn thấy có nhiều thuộc tính anten có liên quan đến với nhau, dường tối ưu chọn anten có tất thuộc tính tối đa tối thiểu, điều thường Phần Anten Loa 2.1 Cấu tạo nguyên lý 2.2.1 Cấu tạo Anten loa thuộc loại anten xạ mặt, đoạn ống dẫn sóng có đầu hở Miệng ống dẫn sóng mở thon dần để trở kháng sóng biến đổi Dưới số hình dáng anten loa phổ biến Hình Ví dụ anten loa 2.2.2 Bức xạ Các bề mặt kích thích trường điện từ xạ từ nguồn sơ cấp Trên bề mặt hình thành phần điện từ trường vng góc với nhau, bề mật trở thành nguồn xạ thứ cấp Hình 2 Bức xạ Nếu ống dẫn sóng ống chữ nhật kích thước miệng ống mở rộng mặt phẳng chứa vecto từ trường loa gọi loa mở theo mặt H, viết tắt loa H Hình Loa H Nếu ống dẫn sóng chữ nhật kích thước mở rộng mặt phẳng chứa vecto điện trường ta loa mở theo mặt điện trường Loa E Hình Loa E Nếu ống dẫn sóng chữ nhật kích thước mở rộng theo hai mặt phẳng chứa vecto điện trường, từ trường ta loa hình tháp Hình Loa Tháp Nếu ống dẫn sóng hình trịn ta có loa hình nón Hình Loa hình trịn 2.1.3 Ngun lý anten loa Năng lượng cao tần truyền theo ống dẫn sóng đến cổ loa dạng sóng phẳng Tiếp tục truyền theo thân loa dạng sóng thần kỳ tới miệng loa Tại miệng loa phần lớn lượng xạ ngoài, phần phản xạ trở lại Sự phản xạ sóng cổ loa lớn góc mở loa lớn Sự phản xạ sóng miệng loa nhỏ kích thước miệng loa lớn Hình Nguyên lý 2.2 Áp dụng đặc tính anten 2.2.1 Thơng số Loa H Hệ số định hướng anten: E(x,y) hàm số phân bố điện trường loa: = Trong đó: Độ sai pha tối ưu: Lệch pha: với giả thuyết Độ dài tối ưu loa: Độ rộng đồ thị phương hướng mặt phẳng H 2.2.2 Đối với Loa E Hệ số tác dụng định hướng: Độ sai pha tối ưu: Ta suy độ dài tối ưu: Độ rộng đồ thị định hướng: 2.2.3 Đối với Loa tháp Có thể biểu thị hệ số tác dụng định hướng loa tháp theo loa E loa H: Khi sai pha trường miệng loa mật phẳng e h ta có loa tháp tối ưu Khi với độ dài loa cho trước có hệ số định hướng cực đại 2.2.4 Ứng dụng anten loa Anten loa thường sử dụng làm anten xạ sơ cấp (bộ chiếu xạ) cho loại anten có mặt xạ thứ cấp anten parabol, anten cassegrain,…Anten loa đnag phổ biến UHF (300 MHz – 3GHz) tần số cao Sử dụng làm anten độc lập hệ thống thơng tin vệ tinh, radar,…Khi kích thước loa lớn KẾT LUẬN Bài tiểu luận trình bày phân tích đặc tính anten áp dụng cho anten loa Thông qua tiểu luận cho em hiểu rõ ràng đặc tính anten anten loa, giúp em có thêm nhiều kiến thức thực tế ứng dụng anten tầm quan trong sống Khơng tiểu luận cịn rèn cho em kỹ tìm kiếm thơng tin, kỹ chắt thơng tin phân tích vấn đề, kỹ trình bày tiểu luận Tất kỹ kiến thức q q giá nhất, góp phần bồi dưỡng người em giúp ích cho em nhiều sau Một lần em xin cảm ơn thầy…, cảm ơn thầy đồng hành dìu dắt chúng em Cảm ơn thầy mang đến giảng thú vị học phần Truyền sóng anten cho chúng em Em mong nhận nhận xét thầy để tiểu luận hoàn thiện  ... luận trình bày phân tích đặc tính anten áp dụng cho anten loa Thông qua tiểu luận cho em hiểu rõ ràng đặc tính anten anten loa, giúp em có thêm nhiều kiến thức thực tế ứng dụng anten tầm quan... loa mật phẳng e h ta có loa tháp tối ưu Khi với độ dài loa cho trước có hệ số định hướng cực đại 2.2.4 Ứng dụng anten loa Anten loa thường sử dụng làm anten xạ sơ cấp (bộ chiếu xạ) cho loại anten. .. MỤC LỤC Phần Phân tích đặc tính anten 1.1Giới thiệu Anten chuyển đổi, chuyển đổi công suất điện thành sóng điện từ ngược lại Anten sử dụng anten phát anten thu • Một anten phát anten chuyển