tiểu luận angten truyền sóng một số sản phẩm liên quan đến truyền sóng bằng các module và anten trên

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tiểu luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:Ban giám hiệu trường Học viện Hàng không Việt Nam vì đã tạo điều kiện vềcơ sở vật chất với hệ thống thư viện

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

Khoa Điện-Điện Tử

TIỂU LUẬN MÔN HỌC : ANGTEN TRUYỀN SÓNG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Lâm Minh Long

Thành phố Hồ Chí Minh 7/2023

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tiểu luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường Học viện Hàng không Việt Nam vì đã tạo điều kiện về

cơ sở vật chất với hệ thống thư viện hiện đại, đa dạng các loại sách, tài liệu thuận lợi cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thông tin

Xin cảm ơn giảng viên bộ môn - Thầy Triệu Vân Trung đã giảng dạy tận tình, chi tiết để tôi có đủ kiến thức và vận dụng chúng vào bài tiểu luận này

Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế về kiến thức, trong bài tiểu luận chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để bài tiểu luận được hoàn thiện hơn

Lời cuối cùng, tôi xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan báo cáo tiểu luận này là công trình nghiên cứu của bản thân, được đúc kết từ quá trình học tập và nghiên cứu thực tiễn trong thời gian qua Các thông tin và số liệu được sử dụng trong báo cáo tiểu luận này là hoàn toàn trung thực

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký tên và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

……… Phần đánh giá:

⦁ Ý thức thực hiện:

⦁ Nội dung thực hiện:

⦁ Hình thức trình bày:

⦁ Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2023 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT VỀ CÁC LOẠI BO MẠCH TRUYỀN SÓNG 1

1 RF Zigbee UART 1

2 RF 433MHz 2

2.1 Nguyên lý hoạt động của RF 433MHz 4

2.1.1 Khối phát 4

2.1.2 Khối thu 4

3 RF NRF24L01 2.4Ghz 5

4 RF HC-12 giao tiếp UART TTL 433MHz 6

CHƯƠNG 2: ANGTEN 8

1 Khái niệm: 8

2 Phân loại: 9

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ SẢN PHẨM LIÊN QUAN ĐẾN TRUYỀN SÓNG BẰNG CÁC MODULE VÀ ANTEN TRÊN 11

3.1 Sơ đồ nguyên lý 11

3.1.1 Mạch phát 11

3.1.2 Mạch thu 12

3.2 Thiết kế bằng phần mềm Orcad 12

3.2.1 Mạch phát 12

3.2.2 Mạch thu 13

CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT VỀ CÁC LOẠI BO MẠCH TRUYỀN SÓNG

1 RF Zigbee UART

- Mạch thu phát RF Zigbee UART CC2530+PA V2 sử dụng IC CC2530 từ

TI + với tầng khuếch đại công suất PA CC2591 cho khoảng các truyền nhận rất xa, điều khiện lư tưởng có thể đạt tới 1000m, mạch được lập trŠnh sẵn firmware để có thể dễ dàng sử dụng như một module truyền nhận dữ liệu không dây chuẩn Zigbee với giao tiếp UART rất dễ kết nối với vi điều khiển hoặc máy tính (thông qua cáp chuyển USB-UART) với chỉ một vài bước config bằng nút nhấn

- Mạch thu phát RF Zigbee UART CC2530+PA V2 có khoảng cách truyền nhận xa, chuẩn truyền sóng Zigbee 2.4Ghz chuẩn công nghiệp rất ổn định và

có khả năng cấu hŠnh tạo thành mạng truyền nhận không dây với nhiều nút, điểm mạng khác khau qua giao thức Zigbee

Thông số kỹ thuật:

- Mạch thu phát RF Zigbee UART CC2530+PA V2

- IC chính RF Zigbee SoC CC2530 từ TI, khuếch đại công suất PA CC2591

- Điện áp sử dụng: 2.8 - 3.5VDC

- D“ng tiêu thụ: < 30mA

- Chuẩn truyền sóng Zigbee 2.4Ghz

- Tốc độ truyền sóng tối đa 3300bps

- Công suất truyền: 20dbm

- Khoảng cách truyền lư tưởng: 1000m

- Giao thức kết nối UART TTL 3.3V, Baudrate tối đa 115200

HŠình 1 Mạch thu phát RF Zigbee UART CC2530+PA V2

2 RF 433MHz

- Bộ thu phát RF 433MHz là một module dùng sóng radio để truyền tín hiệu giữa bộ phát (transmitter module) và bộ thu (receiver module)

- RF 433Mhz nằm trong miền tần số sóng điện từ UHF nên thường dùng để truyền tín hiệu trong môi trường không khí

- Loại sóng này này cũng tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ, giao thoa của sóng điện từ và c “n có khả năng đâm xuyên (xuyên tường, xuyên vật cản không phải là kim loại)

- Cự ly truyền phụ thuộc vào nhiều yếu tố: như tần số truyền (tần số càng thấp truyền càng xa); độ ẩm không khí hoặc tính đồng nhất của môi trường truyền, phân cực sóng, công suất phát (dBm), độ nhạy máy thu (dBm) v.v…

*Bộ thu

- Model: MX-05V

- Điện áp hoạt động: 5VDC

- D“ng hoạt động: 4mA

- Tần số thu: 433Mhz

- Kích thước: 30 * 14 * 7mm

- Anten cần lắp thêm: dài 32cm đơn lơi, có thể cuộn tr“n

*Bộ phát

- Model: MX-FS-03V

- Khoảng cách không có Anten: 20-30CM

- Tùy thuộc vào Anten Và Môi Trường Truyền Khoảng cách từ 50-100M

Có thể đạt tới khoảng cách 500M (điện áp cấp càng cao, truyền càng xa)

- Điện áp cấp: 3.5-12VDC

- Kích thước: 19*19mm

- Tốc độ truyền: 4Kb/s

- Công suất truyền: 10mW

- Tần số truyền: 433Mhz

- Anten cần gắn thêm: dài 25cm đơn lơi có thể cuộn tr“n

- Thứ tự chân: DATA, VCC, GND

HŠình 2: Bộ thu phát RF 433MHz

2.1 Nguyên lý hoạt động của RF 433MHz

2.1.1 Khối phát

- Tín hiệu thông tin tần số thấp (Low frequency information signal) là tín hiệu chúng ta cần truyền đi như giọng nói, hay nút bấm remote (on/off) v.v… được được đưa đến bộ điều chế (Modulator) cùng với tín hiệu sóng mang tần số cao (high frequency carrier)

- Sau khi điều chế được đưa lên tầng khuếch đại (Amplifier) để bức xạ ra không gian nhờ anten

HŠình 3: Nguyên lý hoạt động của khối phát

2.1.2 Khối thu

- Sau khi truyền qua khoảng không gian vào anten nhờ bộ cộng hưởng, tín hiệu RF 433Mhz đă suy giảm sức mạnh (Biên độ sóng suy giảm) nên cần đi qua mạch khuếch đại

- Tín hiệu sau bộ khuếch đại đủ rơ ràng để đưa qua bộ giải điều chế (Demodulator) Sóng mang 433Mhz bị loại bỏ tín hiệu thông tin tần số thấp được khuếch đại (Amplifier) lên đủ lớn đến mức giao tiếp để đến đầu ra

HŠình 4: Nguyên lý hoạt động của khối thu

3 RF NRF24L01 2.4Ghz

- Module thu phát RF NRF24L01 2.4Ghz có nhiều cải tiến so với chip NRF24L01 cũ về tốc độ truyền, khoảng cách, độ nhạy, bổ sung thêm pipelines, buffers, và tính năng auto-retransmit nhưng vẫn tương thích ngược với phiên bản cũ về cách sử dụng… Module thu phát NRF24L01+ hoạt động trên dải tần 2.4GHz và sử dụng giao tiếp SPI, khoảng cách tối đa trong điều kiện không vật cản lên đến 100m

THÔNG SỐ MODULE THU PHÁT RF NRF24L01

- Điện thế hoạt động: 1.9V – 3.6V

- Có sẵn anten sứ 2.4GHz

- Truyền được 100m trong môi trường mở với 250kbps baud

- Tốc độ truyền dữ liệu qua sóng: 250kbps to 2Mbps

- Tự động bắt tay (Auto Acknowledge)

- Tự động truyền lại khi bị lỗi (auto Re-Transmit)

- Multiceiver – 6 Data Pipes.

- Bộ đệm dữ liệu riêng cho từng kênh truyền nhận: 32 Byte separate TX and

RX FIFOs

- Các chân IO đều chịu được điện áp vào 5V

- Lập trŠnh được kênh truyền sóng trong khoảng 2400MHz đến 2525MHz (chọn được 125 kênh)

- Thứ tự chân giao tiếp: GND, VCC, CS, CSN, SCK, MOSI, MISO, IQR

HŠình 5 Module thu phát RF NRF24L01 2.4Ghz

4 RF HC-12 giao tiếp UART TTL 433MHz

- Mạch thu phát RF UART SI4463 433Mhz HC-12 khoảng cách 1Km có thể

dễ dàng cài đặt và sử dụng, giao tiếp bằng giao thức UART với khoảng cách

xa 1km (lư tưởng theo thông số nhà SX), dễ dàng ứng dụng vào các thiết bị điều khiển từ xa, xe điều khiển từ xa, thu thập thông tin cảm biến từ khoảng cách xa, module hoạt động ở tần số 433MHz

Thông số kỹ thuật:

- Điện áp: 3.2 - 5.5V

- Khoảng cách hoạt động : khoảng 600m, có thể đạt 1000m Tốc độ truyền: 5000bps trong không khí

- D“ng cấp: 16mA (ở chế độ chờ)

- Tần số hoạt động: 433.4 - 473.0MHz công suất phát tối đa 100mW (có thể cài đặt)

- Kích thước: 27.8mm × 14.4mm × 4mm

- Cài đặt mặc định: chế độ FU3, tốc độ 9600bps, kênh CH001 (433.4MHz)

HŠình 6: Mạch thu phát RF UART SI4463 433Mhz HC-12

CHƯƠNG 2: ANGTEN

1 Khái niệm:

- Ăng-ten là một linh kiện điện tử có thể bức xạ hoặc thu nhận sóng điện từ

Có nhiều loại ăngten: ăngten lưỡng cực ăngten mảng ăngten đẳng, ,

hướng, ăngten định hướng Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, ăng-ten

có hai chức năng cơ bản Chức năng chính là để bức xạ các tín hiệu RF từ máy phát dưới dạng sóng vô tuyến hoặc để chuyển đổi sóng vô tuyến thành tín hiệu RF để xử lý ở máy thu

- Chức năng khác của ăngten là để hướng năng lượng bức xạ theo một hay nhiều hướng mong muốn, hoặc "cảm nhận" tín hiệu thu từ một hay nhiều hướng mong muốn còn các hướng còn lại thường bị khóa lại Về mặt đặc trưng hướng của ăngten thì có nghĩa là sự nén lại của sự phát xạ theo các hướng không mong muốn hoặc là sự loại bỏ sự thu từ các hướng không mong muốn Các đặc trưng hướng của một ten là nền tảng để hiểu ăng-ten được sử dụng như thế nào trong hệ thống thông tin vô tuyến Các đặc trưng có liên hệ với nhau này bao gồm Tăng ích tính định hướng, , mẫu bức

xạ (ăng-ten), và phân cực Các đặc trưng khác như búp sóng, độ dài hiệu dụng, góc mở hiệu dụng được suy ra từ bốn đặc trưng cơ bản trên Trở kháng đầu cuối (đầu vào) là một đặc trưng cơ bản khác khá quan trọng Nó cho ta biết trở kháng của ăng-ten để kết hợp một cách hiệu quả công suất đầu ra của máy phát với ăng-ten hoặc để kết hợp một cách hiệu quả công suất từ ăng-ten vào máy thu Tất cả các đặc trưng ăngten này đều là một hàm của tần số

Hình 7: Ăng ten

2 Phân loại:

- Ăng ten ăng ten một chiều và ăng ten hai chiều:

+Ăng ten dây một chiều bao gồm nhiều thành phần, chẳng hạn như dây hoặc được sử dụng trên đường dây điện thoại, hoặc một số hình dạng khéo léo, giống như dây cáp trên TV trước khi sử dụng tai thỏ cũ Anten đơn cực và anten một chiều hai giai đoạn hai cơ bản

- Ăng-ten có kích thước đa dạng, dạng tấm (kim loại hình vuông), dạng mảng (mô hình hai chiều của một bó mô tốt), cũng như hình cái kèn, đĩa

- Ăng ten theo ứng dụng có thể được chia thành:

- Ăng ten trạm cầm tay, ăng ten ô tô, ăng ten cơ sở ba loại

+ Bộ phận cầm tay dùng cho mục đích cá nhân Ăng ten máy bộ đàm cầm tay

là loại ăng ten, ăng ten cao su thông thường và ăng ten rồi chia làm hai loại + Ăng-ten xe thiết kế ban đầu được gắn trên ăng-ten thông tin liên lạc của

xe, phổ biến nhất là ăng-ten hút rộng rãi nhất Cấu trúc ăng-ten của xe cũng

có một phần tư sóng ngắn, một cảm giác của loại thêm trung tâm, bước sóng năm phần tám, các dạng ăng-ten nửa bước sóng kép

+ Ăng ten trạm gốc trong toàn bộ hệ thống thông tin liên lạc có vai trò rất

quan trọng, đặc biệt là trung tâm thông tin liên lạc của các trạm thông tin liên lạc Ăng ten trạm gốc sợi thủy tinh thường được sử dụng có ăng ten độ lợi cao, ăng ten mảng Victoria (tám ăng ten mảng vòng), ăng ten định hướng

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ SẢN PHẨM LIÊN QUAN ĐẾN TRUYỀN SÓNG BẰNG CÁC MODULE VÀ ANTEN TRÊN 3.1 Sơ đồ nguyên lý

3.1.1 Mạch phát

3.1.2 Mạch thu

3.2 Thiết kế bằng phần mềm Orcad

3.2.1 Mạch phát

3.2.2 Mạch thu