Tài liệu Chương 1: Lịch sử phát triển anten pot

ề 1 Lecturer: M.Eng. P.T.A. Quang Tài liệu tham khảo 2 [1] - Lê Tiến Thường-Tr ần Văn Sư ,Truyền sóng và Anten, NXB Đại học Quốc Gia TPHCM –2010 [2] Constantine A.Balanis, Antenna theory analysis and design, John Wiley & Son.Inc.,1997. [3] David M. Pozar, Microwave Engineering, John Wiley & Son.Inc, 1998 Chương trình môn học 3  Phần 1  Chương 1: Lịch sử phát triển anten  Chương 2: Mô tả các đặc tính bức xạ của anten  Chương 3: Lí thuyết anten  Chương 4: Hệ thống bức xạ  Chương 5: Các loại anten  Phần 2  Chương 1: Truyền sóng vô tuyến  Chương 2: Truyền sóng đường dây dẫn  Chương 3: Truyền sóng ống dẫn sóng  Chương 4: Truyền sóng qua cáp quang Đánh giá 4  Tiểu luận  Thi giữa kỳ  Hình thức thi tự luận  Thời gian thi 60 phút  Thi cuối kỳ  Hình thức thi tự luận  Thời gian thi 90 phút(45 tiết), 60 phút(30 phút) ươ ị ử ể 5 ị ử ể 6  Anten là hệ thống cho phép truyền và nhận năng lượng trường điện từ.  Anten có thể được xem như thiết bị dùng để truyền năng lượng trường điện từ giữa máy phát và máy thu mà không cần bất kỳ phương tiện truyền dẫn tập trung nào như cáp đồng, ống dẫn sóng hoặc sợi quang…  Anten được ưa chuộng trong việc chuyển tải các trường điện từ ở tần số cao. ị ử ể 7  Các sóng trường điện từ chi phối hoạt động của Anten được diễn tả bởi hệ phương trình Maxwell (1876).  Hệ phương trình Maxwell đã thống nhất các định luật trước đó như Ampere, Faraday…  1886: Heinrich Hertz kiểm chứng được sự tồn tại sóng điện từ.  1897: Alexander Popov phát triển tuyến Anten thật đầu tiên có khả năng truyền xa 3 dặm. ị ử ể 8  1901: Guglielmo Marconi đã hiện thực được thông tin vô tuyến xuyên Đại Tây Dương.  1916: Lần đầu tiên sử dụng điều biên để truyền tín hiệu tiếng nói.  1934: Tạo ra hệ thống vô tuyến thương mại đầu tiên giữa Anh và Pháp hoạt động ở 1.8G  1940-1945: Phát triển Anten dùng trong radar, Anten phản xạ, Anten thấu kính, Anten dãy…  Hiện nay Anten được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như GPS, WLAN… 9 ươ ặ ủ ở ủ ệ ấ ủ ườ ệ ừ ượ ạ ở ấ ườ ệ ừ ự ự ồ ị ứ ạ ộ ộ ử ấ ộ ộ ị ầ ố ủ ộ ợ ướ ệ ố ị ướ ộ ợ ứ ứ ạ ụ ủ ế ươ ặ ủ ở ủ 10  Xem Anten như mạng một cửa Trở kháng vào: Z A = R A + jX A Thông thường R A gồm 2 thành phần + R r là điện trở bức xạ + R L là điện trở tiêu hao của Anten [...]... )d S d  sin  d d 24 ươ ụ ặ ủ Một Anten bức xạ một trường được cho bởi F ( ,  )  sin  , giả sử hiệu suất Anten là 25%, dòng ngõ vào Anten là 1A  a) Vector mật độ bức xạ b) Mật độ bức xạ c) Cường độ bức xạ d) Tổng cơng suất được bức xạ bởi Anten e) Điện trở Rr của Anten f) Điện trở RL của Anten g) Điện trở vào của Anten h) Tổng cơng suất đầu vào của Anten 25 ươ ụ  ặ ủ Giải a) Vector mật... cơng suất PA (cơng suất hấp thụ bởi Anten) với PS trong đó quan tâm đến hệ số q là hệ số ghép cơng suất giữa máy phát và tải 13 ươ ặ ệ ủ ấ  Gọi PA là tổng cơng suất do nguồn cung cấp đến Anten, Pr là cơng suất bức xạ, PL là cơng suất tiêu hao do toả nhiệt (PA = Pr + PL)  Hiệu suất bức xạ của Anten là tỉ số giữa cơng suất bức xạ và cơng suất nhận được tại ngõ vào Anten Pr Pr e  PA Pr PL  Sự khác... Trường điện ở vùng xa Anten có thể biểu diễn     e jkr E( r )  F (, ) i  F (, ) i r   Trong đó k   00  2 /  0,  0 là độ thẩm từ và điện trong KGTD r là khoảng cách từ Anten đến điểm khảo sát  D là đường kính hình cầu ngoại tiếp Anten D 2 Điều kiện vùng xa: r>>D, r>>, r>>  17  ươ ườ  ệ ặ ừ ứ ủ ạ ạ ở Nhận xét: ir  Trường điện lan truyền xa dần Anten theo hướng  Trường... trở RL của Anten Pr Rr e   0.25 PA Rr  RL 1 1 RL  1  0.25  [] 45 15 29 ươ ụ ặ ủ g) Điện trở RA của Anten 4 RA  Rr  RL  [] 45 h) Cơng suất tại ngõ vào của Anten Pr e PA 30 ươ ự  ặ ủ ự Là hình ảnh để lại bởi đầu mút của vetor trường khi được quan sát dọc theo chiều truyền sóng Ví dụ: theo hướng đang quan sát trên hình vẽ là phân cực tuyến tính 31 ươ ự ặ ủ ự Phân cực của một Anten có thể...ươ ặ ủ ở  ủ Gọi PA là cơng suất hấp thụ tại đầu vào Anten. VA và IA là điện áp và dòng điện tại đầu vào Anten  1 * PA  Re VA I A 2  ZA VA  VS Z A  ZS VS IA  Z A  ZS 11 2 PA  VS RA 2 Zs  Z A 2 ươ ặ ở ủ ủ Nếu có phối hợp trở kháng liên hợp ZA* = ZS 2 VS PA  8RS Nếu khơng thoả ZA* = ZS thì chỉ có một phần cơng suất của nguồn đến được anten: PA  qPS q 4 RA Rg | Z g  Z A |2 q được gọi là... ụ ặ ủ b) Mật độ bức xạ Anten  W (ir )  1 sin 2  240 r 2 c) Cường độ bức xạ  U ( ,  )  r W (ir )  2 1 sin 2  240 27 ươ ụ ặ ủ d) Tổng cơng suất bức xạ bởi Anten Prad   U ( ,  )d S 1 1 2   sin  sin  d d  sin 3  d d 240 240  S S 1  240 2  0 0   2 sin  d d  240 3 2 4 1  x  [W ] 240 3 90 28   0 sin 3  d ươ ụ ặ ủ e) Điện trở Rr của Anten Rr  2.P r IA 2 1... vùng xa Anten có thể biểu diễn      1   H (r )  ir  E (r )   1 e  jkr   F ( , )i  F ( , )i  H (r )   r  là trở sóng của mơi trường Trong khơng khí 0   0   120 0  D 2 Điều kiện vùng xa: r>>D, r>>, r>>  19 ươ ườ  ệ ặ ừ ứ ủ ạ ạ ở Nhận xét:  Trường từ của Anten khơng có thành phần dọc theo ir   Giống như sóng phẳng, cả trường điện và trường từ ở vùng xa Anten đều... Elip: vector trường vẽ thành 1 elip  Phân cực Anten là một đặc tính phụ thuộc vào chiều  Đối với phân cực tròn hay Elip còn phân biệt quay theo chiều kim đồng hồ (tay phải) hay ngược chiều kim đồng hồ (tay trái) 32 ươ ự  ặ ủ ự Sự phân cực của anten được đặc trưng bằng vector phân cực 33 ươ ự  ặ ự ủ ụ Ví dụ: Trường điện từ ở vùng xa được bức xạ bởi anten như sau:   e  jkr   sin  cos .i... poynting là vector mật độ cơng suất của trường bức xạ [W/m2]     1     W( r )  Re E  H* 2 2  1  2  F (, )  F (, )  ir 2    2r  Nhận xét Cơng suất chảy theo chiều trục xa dần Anten Mật độ bức xạ suy giảm theo bình phương khoảng cách 21 ươ ườ  ặ ộ ấ ủ ườ ệ ừ Góc khối Góc tính theo radian d  Góc khối tính theo steradian dl (rad ) r dS d  2 ( sr ) r dS  r  d  r  sin... được đặc trưng bằng vector phân cực 33 ươ ự  ặ ự ủ ụ Ví dụ: Trường điện từ ở vùng xa được bức xạ bởi anten như sau:   e  jkr   sin  cos .i  j.sin  i  E (r )  r Xác định sự phân cực của Anten dọc theo a) +x b) +y 34 ươ ự ặ ự Giải:  a) +x:   2 ủ ụ ,  0     i  iz , i  iy , r  x   e  jkx    iz  j.iy  E (r )  x 35 ươ ự ặ ự ủ ụ   Nếu biểu diễn E (r ) theo thời gian . 1998 Chương trình môn học 3  Phần 1  Chương 1: Lịch sử phát triển anten  Chương 2: Mô tả các đặc tính bức xạ của anten  Chương 3: Lí thuyết anten. động ở 1.8G  1940-1945: Phát triển Anten dùng trong radar, Anten phản xạ, Anten thấu kính, Anten dãy…  Hiện nay Anten được sử dụng trong nhiều lĩnh