chan tu dx pps

Tên đề tài Khảo sát đặc tính phương hướng của anten của chấn tử đối xứng I/ ĐặT VấN Đề Trong một không gian vô tuyến,một sóng điện từ lan truyền từ máy phát đến máy thu trong không gian.Việc truyền năng lượng điện từ trong không gian có thể được thực hiện theo 2 cách: Dùng các hệ truyền dẫn nghĩa là các hệ dẫn sóng điện từ như đường dây song hành,đường truyền đồng trục,ống dẫn sóng kim loại hoặc điện môi… Sóng điên từ lan truyền trong các hệ thống này thuọoc loại sóng điện từ ràng buộc. Bức xạ sóng ra không gian.Sóng sẽ được truyền đi dưới dạng sóng điện từ tự do. Do đó thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ hoăc thu nhận sóng từ không gian bên ngoài được gọi la Aten. Kết luận:Aten là một thiết bị bức xạ và thu năng lượng. Chúng ta đã thấy rõ Aten là một bộ phận quan trọng không thể thiếu được của bất kỳ hệ thống vô tuyến điện nào.Aten quyết định rất nhiều các tính chất khác nhau của tuyến thông tin liên lạc.Việc làm chủ kỹ thuật Aten là yếu tố quyết định của thành công trong truyền sóng vô tuyến điện. Aten có nhiều dạng và nhiều cấu trúc khác nhau,có loại rất đơn giản nhưng có loại rất phức tạp.nhiệm vụ của Aten không phải chỉ đơn giản là biến đổi năng lượng điện từ cao tần thành sóng điện từ tự do,mà phải bức xạ sóng ấy theo những hướng nhất định,với các yêu cầu kỹ thuật cho trước. Trong đề tài này ta chi tập trung đi sâu nghiên cứu và phân tích một trong những loại Aten rất phổ biến là Aten chấn tử đối xứng ,mà cụ thể hơn ta sẽ đi sâu phân tích đặc tính phương hướng cua Aten chấn tử đối xứng. II/nội dung chính 1,lý thuyết về chấn tử đối xứng Chấn tử đối xứng là một trong những nguồn bức xạ được sử dụng khá phổ biến trong kỹ thuật Aten.Nó có thể được xem là một Aten độc lập,hoàn chỉnh (Aten chấn tử đối xứng),đồng thời trong nhiều trường hợp nó cũng là phần tử để kết cấu thành những Aten phức tạp. Theo định nghĩa,chấn tử đối xứng là một cấu trúc gồm hai đoạn vật dẫn(hai đoạn này có thể có hình dạng tuỳ ý:hình trụ ,chóp,elípôit ) có kích thước giống nhau,đặt thẳng hàng trong không gian,và ở giữa được nối với nguồn dao động cao tần. Thường dùng nhất là chấn tử đối xứng có chiều dài bằng nửa bước sóng và được gọi là chấn tử nửa bước sóng. Giả sử một chấn tử có dạng như hình vẽ với bán kính α rất nhỏ Hve Dựa vào phương pháp gần đúng (phương pháp lý thuyết đường dây),có thể xem chấn tử đối xứng la sự biến dạng của một đoạn dây song hành hở mạch đầu cuối , bằng cách mở rộng đầu cuối của đường dây đến khi góc mở giữa hai nhánh bằng 180 độ .Khi đó qui luật phân bố dòng điện trên hai nhánh vẫn không thay đổi : ( ) sin( z ) 2 l Iz z Ib = − Trong đó: Ib – là biên độ dòng điện điểm bụng l/2 – là độ dài một nhánh của chấn tử Biết được qui luật phân bố của dòng điện trên chấn tử sẽ xác đinh được quy luât phân bố điện tích gần đúng. Phương trình bảo toàn điện tích được viết dưới dạng: 0 dIZ iwQz dz + = Với : 2Iz aJz π = : biên độ dòng điện tại toạ độ z của chấn tử Jz : mật độ dòng điện mặt Qz : điện tích mặt trên một đơn vị chiều dài chấn tử Giải phương trình trên ta có : Qz (z>0)= Ib k *cos(k(l-z)) iw Qz (z<0)= Ib k *cos(k(l+z)) iw Để thấy rõ quy luật phân bố của điện tích,ta xét một số trường hợp cụ thể như: +, l/λ=1/2(chấn tử nửa sóng) +,l/λ=1(chấn tử toàn sóng) +, l/λ=1.25 Nhận xét: Qua khảo sát ,ta thấy quy luật phân bố điện tích dọc theo chấn tử đối xứng cũng có dạng tương tự như quy luật phân bố của hiệu điện thế trên đường dây song hành hở mạch đầu cuối ,không tổn hao. 2,Đặc tính phương hướng của chấn tử đối xứng. Khảo sát trường ở vùng xa R>>l 1 2 cos cos R R Z R R Z θ θ = − = + Chỉ xét trong mạt phẳng chứa Oz,đẳng hướng theo trục ϕ,đặc tính hướng phụ thuộc θ. Do chấn tử đối xứng được định nghĩa như trên nên trên nó cũng có dòng điện sóng đứng .Độ dài của chấn tử l=2l dây hở mạch cho nên phân bố dòng điện trên một nhánh của chấn tử hoàn toàn giống phân bố dòng điện trên một đoạn dây sóng đứng cùng độ dài . Theo kết quả khảo sát được của dây sóng đứng ta có: Cường độ trường bức xạ của chấn tử : -ik cos( cos ) cos WIb e 2 2 E =i [ cos ] 2 sin R kl kl i R θ θ θ π θ − Eϕ = 0 Hϕ =iIb/2Π*[{(cos(kl/2)*cosθ))- cos(kl/2)}/sinθ]*(e -ikR iϕ)/R Hθ = 0 *,Hàm phương hướng của anten : fθ(θ,ϕ) = -2WIb/k*sinθ*[{cos((kl/2)*cosθ)- cos(kl/2)}sin 2 θ]*iθ Cực đại của hàm phương hướng sẽ đạt được khi θ = Π/2 Ta có :  fθ(θ,ϕ) max=2W*Ib/k*[1-cos(kl/2) *,Hàm phương hướng chuẩn hoá : Fθ(θ,ϕ) = sinθ *[{ cos((kl/2)*cosθ)-cos(kl/2)}/sin 2 θ*(1- cos(kl/2))]*iθ *,Hàm phương hướng biên độ tổ hợp chuẩn hoá : Fk(θ,ϕ) = [ cos((kl/2)*cosθ)-cos(kl/2)]/sin 2 θ*(1- cos(kl/2)) Ta thấy hàm phương hướng anten chỉ phụ thuộc vào góc θ , nghĩa là bức xạ của anten có hướng tính trong mặt phẳng E và vô hướng trong mặt phẳng H. Để khảo sát đồ thị phương hướng của Aten chấn tử khi chiều dài của chấn tử khi thay đổi chiều dài của chấn tử ta sử dụng phần mềm Archim. 3,Giới thiệu phần mềm sử dụng Archim là phần mềm chuyên dùng để vẽ đồ thị các hàm số toán học.Phần mềm này sẽ giúp ích rất nhiều cho người sử dụng trong việc thể hiện đồ thị toán học một cách nhanh chóng và lý thú. Phần mềm này có dung lượng chỉ 480Kb,tương thích với các hệ điều hành Windows.Sau khi ccài đặt ,kích hoạt chương trình,thực hiện vẽ đồ thị bằng cách bấm menu File/New.Khu vực làm việc của chương trình sẽ được chia làm 2 phần: +, Phần “Function” sử dụng để thiết lập thuật toán và thông số cho bài toán +,Phần “GRAPH” vẽ đồ thị phần “Function” vừa thiết lập. Để hiểu cú pháp viết lệnh nên sử dụng các ví dụ minh hoạ .Archim cung cấp cho người dùng hơn 30 ví dụ minh hoạ chia thành các mục 2D,3D.Bấm vào menu Examples,chon 3D rồi chọn 1 mục tương ứng. Trong phần Function,chúng ta có thể bấm chuột vào ví dụ minh hoạ ,gõ phím để sủa các thông số ,ra lệnh lưu và sẽ thấy đồ thị thay đổi như thế nào. Ngoài ra chúng ta có thể sử dụng chuột để quay hướng của đồ thị (chuột bên trái sử dụng để quay trái , phải và lên,xuống đồ thị , trong khi đó chuột phải dùng để quay đồ thị theo chiều thuận kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ), thay đổi màu sắc của đồ thị , màu nền và màu lưới,thang chia phù hợp . Ví dụ:Xét đồ thị của hàm số y=sin(x) trong mặt phẳng và không gian: Chú ý: +,Để vẽ đồ thị cần chỉ ra mối liên hệ giữa các trục x, y ,z +,Để thay đổi dạng lưới ta sử dụng :xgrid ,ygrid ,zgrid +, Sử dụng các biến số t , p, q để thiết lập thông số cho hàm 4,Khảo sát đồ thị phướng của Aten chấn tử đối xứng a,Đồ thị phương hướng của Aten Biểu thị sự phụ thựôc biên độ theo phương hướng bằng hàm toán học hoặc đồ thị. Khi biểu thị đặc tính phương hướng bằng đồ thị người ta dùng các đường cong phẳng vẽ đặc tính phương hướng theo hai mặt chính,mặt phẳng ngang và mặt phẳng đứng(đối với mặt đất). Búp của đặc tính phương hướng ứng với hướng phát cực đại gọi là búp sóng chính,còn các búp khác gọi là búp sóng phụ. b, Vẽ giản đồ hướng của chấn tử đối xứng trong mặt phẳng tương ứng với các giá trị l khác nhau: #Chuong trinh ve gian do huong cua anten chan tu _2D # L la do dai chan tu so voi buoc song # kl/2=pi*L L=input( ‘nhapL’) tmin=0 tmax=2*pi tgrid=180 r=abs((cos(pi*L*cos(t))-cos(pi*L))/((1-cos(pi*L))*sin(t))) x=4*r*sin(t) y=4*r*cos(t) z=0 #Chuong trinh ve gian do huong cua anten chan tu _3D # L la do dai chan tu so voi buoc song # kl/2=pi*L L=input( ‘nhapL’) tmin=0 tmax=2*pi tgrid=180 pmin=0 pmax=1.5*pi pgrid=180 r=abs((cos(pi*L*cos(t))-cos(pi*L))/((1-cos(pi*L))*sin(t))) x=4*r*sin(t)*cos(p) y=4*r*sin(t)*sin(p) z=4*r*cos(t) *,Chú ý: Số ” 4” trong các dòng lệnh như: x=4*r*sin(t)*cos(p) y=4*r*sin(t)*sin(p) z=4*r*cos(t) chỉ có tác dụng làm cho đồ thị dễ quan sát hơn(lớn hơn) ma không có ý nghĩa về mặt toán học,ta có thể thay đổi bằng số khác tuỳ ý. *Trường hợp L=0.01 l λ = ⇒ xét như một đipol điện có ( ) , sin( )F θ ϕ θ = * Trường hợp L=0.5(chấn tử nửa sóng) *Trường hợp L=1(chấn tử toàn sóng) *Trường hợp L=1,25 *Trường hợp L=1,5 *Trường hợp L=2 . tương ứng với các giá trị l khác nhau: #Chuong trinh ve gian do huong cua anten chan tu _2D # L la do dai chan tu so voi buoc song # kl/2=pi*L L=input( ‘nhapL’) tmin=0 tmax=2*pi tgrid=180 . r=abs((cos(pi*L*cos(t))-cos(pi*L))/((1-cos(pi*L))*sin(t))) x=4*r*sin(t) y=4*r*cos(t) z=0 #Chuong trinh ve gian do huong cua anten chan tu _3D # L la do dai chan tu so voi buoc song # kl/2=pi*L L=input( ‘nhapL’) tmin=0 tmax=2*pi tgrid=180 . thống vô tuyến điện nào.Aten quyết định rất nhiều các tính chất khác nhau của tuyến thông tin liên lạc.Việc làm chủ kỹ thuật Aten là yếu tố quyết định của thành công trong truyền sóng vô tuyến