Kỹ thuật ANT & Truyền sóng_C3 ppt

CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT ANTEN 1. CÁC PHƯƠNG TRÌNH MAXWELL VÀ QUAN HỆ NGUỒN - TRƯỜNG ( ) ( ); ( ) ( ) ( )E r j B r H r j D r J r        . ( ) 0; . ( ) ( )B r D r r      ()Er   /Vm - vectơ cường độ điện trường ()Hr   /Am - vectơ cường độ từ trường ()Dr 22 / ( / )Coulomb m C m - mật độ thông lượng điện ()Br 22 ( / )m T Wb m - mật độ thông lượng từ Tesla = Weber/ ()Jr 2 /Am   - mật độ dòng điện tổng ()r  3 /Cm   - mật độ điện tích V’ - Thế vector quan hệ với trường: ( ) ( )H r A r  - Qua các biến đổi suy ra phương trình sóng cho thế vector A: 22 ( ) ( ) ( )A r A r J r       - Nghiệm của phương trình sóng: ' 1 ( '). ( ) ' 4 jkR V J r e A r dv R     'R r r ' ' 1 ( '). ( ) ' 4' jk r r V J r e A r dv rr      ' 1, ( '). 1 ( ) . 4' i jk r r i i iN i J r e A r v rr         1 'Jr   2 'Jr   3 'Jr 1 'r 2 'r 3 'r r M y x z ' ' 1 ( '). ( ) ' 4' jk r r V J r e A r dv rr      ' ' 1 ( '). ( ) ' 4' jk r r V J r e A r dv rr      - Với điều kiện điểm quan sát rất xa anten: 'rr ˆ ' '.R r r r r r    'r r ˆ '.rr 'R r r ˆ '.r r r - Đối với hệ số ở mẫu số có thể xấp xỉ: 'R r r r r    ˆ . '. ' 1 ( '). . ( ) ' 4 jk r jk r r V J r e e A r dv r     ˆ . ' . ' 1 ( ) ( '). . ' 4 jkr jk r r V e A r J r e dv r        ˆ , : ,r hay  Không phụ thuộc vào khoảng cách r thụ thuộc vào hướng: 2. DIPOLE HERTZ (nguyên tố anten thẳng)  'dl l z A A  r A ˆ r ˆ  M  O R r I ' 1. ˆ '. 4 jkR C Ie A dl z R     - Với điều kiện điểm quan sát rất xa anten: 'rr ˆ ' '.R r r r r r     - Với điều kiện: l  'R r r r r     ' 1 . . . ˆˆ '. . 4 4 . jkr jkr C I e I l e A dl z z rr       0 I I z 2 l 2 l  - Vôùi ( ) ( )H r A r  2 .1 ˆ ( ) .sin . 4 jkr I l jk H r e rr          1 ( ) ( )E r H r j    23 23 .1 ˆ ( ) .sin . 4. .1 ˆ .cos . 2. jkr jkr I l j E r e r r j r Il er r j r                       2 .1 ˆ ( ) .sin . 4 jkr I l jk H r e rr        2 3 2 3 . 1 . 1 ˆ ˆ ( ) .sin . .cos . 4 . 2 . jkr jkr I l j I l E r e e r r r j r r j r                             . ˆˆ ( ) .sin . ( ). 4 jkr I l j E r e E r r            () . ˆ ˆ ˆ ( ) .sin . ( ). . 4 jkr Er I l jk H r e H r r               * Các đặc trưng của trøng bức xạ từ dipole Hertz: - Cường độ bức xạ:   2 2 2 2 2 2 1. ( , ) ( , ) ( , ) . .sin 2. 32. k U F F I l                 - Công suất bức xạ:   2 2 2 3 2 00 . ( , ). . .sin . . 32. R k P U d I l d d                   2 2 . . 12 R k P I l    - Điện trở bức xạ: 2 2 2 . 6 2 R R P k Rl I    - Độ đònh hướngï: 2 ( , ) 3 ( , ) sin 2 4 R U D P       - Diện tích hiệu dụng:       2 2 2 ˆ ˆ ˆ , , . , . , . , ( ) 4 e inc inc A p G p p m            2 2 2 3 ˆ ˆˆ , , . . sin . . 42 e inc inc A p e p        3. ANTEN DIPOLE NGẮN Giả sử anten có chiều dài rất nhỏ so với bước sóng và có phân bố dòng dạng tam giác: L  0 ˆ . ( , ). 2 L I I T z z 2 1, ( , ) 2 2 0, z L L z Tz L         2 2 1 ˆ ( ) ( '). '. 4 L jkr L e A r I r dl z r           0 1 ˆ ( ) . . 8 jkr e A r I L z r    0 I I z 2 L 2 L  L 0 1 ˆ ( ) . . 8 jkr e A r I L z r    0 ˆ ( ) . .sin . 8 jkr e jk E r I L r      0 ˆ ( ) . .sin . 8 jkr e jk H r I L r       2 22 0 2 , ( . ) .sin 128 k U I L       2 2 0 ( . ) 48 R k P I L      2 2 . 6 R k Rl    So sánh với điện trở bức xạ của dipole Hertz: -> Để tăng điện trở bức xạ cần phải thay đổi phân bố dòng điện trên anten: dùng các tải kháng gắn thêm vào anten.   2 2 . 24 R k RL    [...]... ra từ 2 anten: primary dipole và image diople: Giả sử trường sinh ra từ 2 anten giống trường ở vùng xa: jk I 0l e jk r1 ˆ Ep  sin 1.1 4 r1 z 1 Primary Dipole r1 H i jk I 0l e jk r i ˆ E  sin  i  i 4 ri  E  2 jk I 0l e ˆ sin 2 1.z 4 r1  jk r1 Như vậy tại vò trí bề mặt mặt phẳng dẫn điện thì thành phần tiếp tuyến của trường điện bò triệt tiêu, tương tự trường được sinh ra từ anten đặt... 4 r jk e jkr ˆ H (r )  K I 0 L.sin   4 r k 2  U  ,    K 2 ( I 0 L)2 sin 2  32 2 k 2  PR  K ( I 0 L)2 12 2 k 2  2  RR  K  L 6 2 5 ANTEN DIPOLE CÓ CHIỀU DÀI HỮU HẠN (so sánh được với bước sóng) * Sự phân bố dòng trên anten I 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 x 1 10 0.8 9 1 ~ 8 L/2 0.6 7 0.4 6 0 5 0.2 4 -0.2 3 -0.4 2 -0.6 1 0 0 -1 -1 -0.8 -0.8 2 3 z 4 5 ~ 6 L 7  L  ˆ I...4 ANTEN DIPOLE NGẮN CÓ TẢI KHÁNG  L z z L 2 z L 2 L 2  I 0  I0 I0 I  L 2 Tải cảm L 2 I  L 2 Tải dung I0 I  L 2 Tải kháng kết hợp Phân bố dòng trên anten: I  I 0 R( z,  ,  L ˆ ).z 2  2(1   ) z L 1 , z    L 2  2 z L   L L R( z,  ,  )    ,   z  2 1 ... 2   D( , )  2.435  sin       Độ đònh hướng tối đa khi    : 1.643 2 Điện trở bức xạ: RR  2 PR  73    2 I0 Thành phần điện kháng: Trở kháng: 2 42.5    Z A  73  j 42.5    6 ANTEN KHUNG TRÒN NHỎ e jkr  1  ˆ A(r )  jkS I 0 1   sin   4 r  jkr  z y I0 S   a 2 e jkr  jk 1  ˆ E (r )   j S .I 0   2  sin   4  r r  a x e jkr  j 1 1  ˆ H (r ) ...  k  e jkr jk ˆ  2 cos  (kL / 2).cos    cos(kL / 2)   H (r )  I 0 sin     r 4 k sin 2    Trường được diễn tả bởi 2 hệ số: e jkr jk I 0 sin  r 4 Giống trường được sinh ra bởi anten dipole Hertz  2 cos (kL / 2).cos    cos(kL / 2)    Hệ số không gian 2 sin  k  Cường độ bức xạ:  cos  (kL / 2).cos    cos(kL / 2)   2 U ( ,  )  I sin    2 8 sin 2   ... 4 r2 jk I 0l e jk r1 ˆ  E  2 .sin 2 1.z 4 r1 I H x z Primary Dipole 1 r1 H H Image Dipole 2 r2 Ep Ei E z z I + ~ H x x z z Primary Dipole + H H Image Dipole ~ + ~ Monopole: L Trở kháng vào của anten: Z monopole A V 1 2V 1 dipole    Z A I 2 I 2 Trường bức xạ từ monopole và dipole là giống nhau ở một nửa mặt phẳng z>0 I L + ~ V Tuy nhiên tổng công suất bức xạ từ dipole thì gấp đôi monopole .  3 'Jr 1 'r 2 'r 3 'r r M y x z ' ' 1 ( '). ( ) ' 4' jk r r V J r e A r dv rr      ' ' 1 ( '). ( ) ' 4' jk r r V J r. xa anten: 'rr ˆ ' '.R r r r r r    'r r ˆ '.rr 'R r r ˆ '.r r r - Đối với hệ số ở mẫu số có thể xấp xỉ: 'R r r r r    ˆ . '. ' 1 ( ') sóng cho thế vector A: 22 ( ) ( ) ( )A r A r J r       - Nghiệm của phương trình sóng: ' 1 ( '). ( ) ' 4 jkR V J r e A r dv R     'R r r ' ' 1 ( '). (