TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Em ch6 lecture 01 s1 13 14

1  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp HCM  Tran Quang Viet – Faculty of EEE – HCMUT Semester 1/12 13 Chương 6 – Nguyên lý bức xạ điện từ và anten Lecture 12 Cơ bản về Anten & các thông số[.]

Chương – Nguyên lý xạ điện từ anten Lecture-12: Cơ Anten & thông số đặc trưng [10 Understand the principles of antennas Calculate the radiation fields (electric & magnetic), radiated power, radiation resistance, radiation intensity function and directivity of Hertzian antenna ]  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 Chương – Nguyên lý xạ điện từ anten 6.1 Giới thiệu 6.2 Nguyên tố Anten thẳng (dipole Hetzian) 6.3 Áp dụng cho anten ½ sóng 6.4 Tính định hướng & thơng số đặc trưng anten  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.1 Giới thiệu  Hiện tượng xạ điện từ: anten sinh sóng điện từ  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.1 Giới thiệu  Dạng thực tế anten:  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.1 Giới thiệu  Một số anten thực tế:  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.1 Giới thiệu  Tính trường xạ:  Tính vectơ dùng biểu thức chậm:   A(t)= 4  J(t-R/v)dV V R anten Trên thực tế V dòng dây nguồn xem xét điều hòa:   A= 4 Với:  -jR J e v dV V R     / v  2 /    A= 4   I e-j R d L R (Hệ số pha)  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.1 Giới thiệu  Tính trường từ dùng định nghĩa thế:   B  rot A    H  rot A   Tính trường điện dùng hpt Maxwell: (môi trường điện môi)   rot H  j E    E rot H j  Trên thực tế người ta thường dùng cách để tính cho loại anten (Hetzian dipole,…) sau dùng kết xếp chồng để tính cho anten phức tạp hơn!!!  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2 Nguyên tố Anten thẳng (dipole Hetzian) Xét nguyên tố Anten thẳng mang dòng i(t)=Imcos(ωt+) 6.2.1 Tính trường điện từ 6.2.2 Trường điện từ miền gần 6.2.3 Trường điện từ miền xa  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.1 Tính trường điện từ    Tính vectơ dùng: A = 4     I  / e-j R dz ' a z  A= 4   / R  I e-j R d L R   /     I  -j r  A e az 4 r   d   dz ' a z  /  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.1 Tính trường điện từ    I  -j r  A e az 4 r Biểu diễn vectơ hệ tọa độ cầu:  az    r a  ar  a           a z  a r a z a r  a a z a  a a z a          a z  cos  a r  sin  a      I   j  r    A e cos  a r  sin  a 4 r    Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.1 Tính trường điện từ  Tính trường từ:     I β  j 1 H = μ rot A  H = sinθ  + 2 4π  βr β r  -jβr   e a   Tính trường điện:   E =(1/jωε)rot H     j jI β  E =cosθ  2 + 3  e -jβr a r 2πωε β r β r     jI β j  sinθ  - + 2 + 3  e -jβr a θ 4πωε  βr β r β r   Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.2 Trường điện từ miền gần  Miền gần định nghĩa là: βr /2  Với định nghĩa ta có: 1  2  3 βr β r βr   I β  j H= sinθ  + 2 4π  βr β r    jI   sinθe -jβr a   H= 2 r   jI β   -jβr  -jβr  H = sinθe a e a    4πr   I π   H= m sinθcos  ωt- r+ +  a  2λr 2   Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.3 Trường điện từ miền xa     j jI β  E =cosθ  2 + 3  e -jβr a r 2πωε β r β r     jI β j  sinθ  - + 2 + 3  e -jβr a θ 4πωε  βr β r β r     jI β E= sin θ e -jβ r a θ 4πω εr        j I   E= sin θ e -jβ r a θ = j  I  s in θ e -jβ r a θ  2 r 2 r  ηI π   m  E= sinθcos  ωt- r+ +  a θ 2λr 2   Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.3 Trường điện từ miền xa  Mật độ công suất miền xa:   I π   H = m sinθcos  ωt- r+  +  a  2λr 2   ηI π   m E= sinθcos  ωt- r+  +  a θ 2λr 2     η I  2 m  P=E×H= sin θcos ωt r+  +π/2 a   r 4λ r Công suất điện từ truyền từ nguồn miền xa với hướng truyền +r ; miền xa gọi miền xạ Miền xạ đóng góp vào phần thực trở kháng tương anten (ZA)  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.3 Trường điện từ miền xa  Một số tính chất trường miền xạ:  Sóng miền xa sóng TEM  Biên độ sóng suy giảm theo quy luật 1/r  Mặt đồng pha: t+r++/2=cost  r=const  sóng cầu (Thực tế gần sóng phẳng!!!)  Vận tốc pha vận tốc truyền sóng tính giống sđtpđs điện mơi lý tưởng  E & H pha  trở sóng  tính giống sđtpđs điện mơi lý tưởng  Tính định hướng: biên độ sóng phụ thuộc vào   độ lớn sóng khơng theo hướng, max =900, min=0 =0 1800  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.3 Trường điện từ miền xa  Công suất xạ: công suất điện từ trung bình qua mặt cầu bán kính r>>λ; tâm gốc tọa độ   Pbx    P  d S   Pr dS S S   *   I m2  P  Re{ E H }   2 sin  a r 8 r  2  I m2  Pbx     2 sin  r sin  d d 0 8 r      Pbx   I      2 m  Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 6.2.3 Trường điện từ miền xa  Điện trở xạ Rbx điện trở tương đương mà công suất tiêu tán cơng suất xạ: Pbx  12 RbxI2m  R bx =2Pbx /Im2  R bx 2          Tran Trần Quang Việt Viet –– BMCS Faculty–of Khoa EEEĐiện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM1/12-13 10 6.3 Áp dụng cho anten ½ sóng  Xét anten ½ sóng với phân bố biên độ dòng h.vẽ I0 cos z L/2 L  i(t)=I0 cos z cost for (-L/2