CHƯƠNG 3 PHÂN CỰC SÓNG VÀ ANTEN TRONG THÔNG TIN VỆ TINH

CHƯƠNG 3 PHÂN CỰC SÓNG VÀ ANTEN TRONG THÔNG TIN VỆ TINH

CHƯƠNG 3PHÂN CỰC SÓNG VÀ ANTENTRONG THÔNG TIN VỆ TINHThS. Trần Bá Nhiệm Các chủ đề• Các dạng phân cực sóng được sử dụngtrong thông tin vệ tinh• Các anten loa được sử dụng làm anten thôngtin vệ tinh hay làm các bộ tiếp sóng cho cácbộ phản xạ• Các anten parabol sử dụng bộ phản xạ đơnvà bộ phản xạ kép trong các hệ thống thôngtin vệ tinh• Dàn loa tiếp sóng• Bài tập Phân cực sóng• Vùng trường xa là vùng tại khoảng cáchlớn hơn 2D2/λ so với anten, trong đó D làkích thước một chiều lớn nhất của antencòn λ là bước sóng.• Trong vùng trường xa của một anten phát,sóng điện từ có dạng sóng điện từ ngang(TEM). Quy tắc bàn tay phải Phân cực sóng• , và tuân theo quy tắcbàn tay phải. Với :phương truyền sóng, :vector điện trường, :vector từ trườngQuan hệ giữa E và H: E = H.Zw, trong đóZw=120 () Phân cực sóng• Hầu hết truyền dẫn vô tuyến sử dụngphân cực tuyến tính, trong đó:– phân cực đứng có vector điện trường vuônggóc với mặt đất– phân cực ngang có vector điện trường songsong với mặt đất. Phân cực sóng• Vector điện trường phân cực đứng:= â Eysinωtâ là vectơ đơn vị theo phương đứng và Eylàgiá trị đỉnh theo phương này• Vector điện trường sóng phân cực ngang:= â Exsinωtâ là vectơ đơn vị theo phương ngang và Exlàgiá trị đỉnh theo phương này Phân cực sóng• Xét trường hợp khi cả hai trường đều cómặt đồng thời. Chúng sẽ cộng với nhautheo vectơ và trường tổng sẽ là vectơ ,hợp với trục ngang một góc được xácđịnh như sau: = arctang Các thành phần ngang và đứngcủa phân cực tuyến tính Anten Yagi• Sử dụng rộng rãi ở băng sóng ngắn cũngnhư băng sóng cực ngắn. Ưu điểm về thôngsố điện, đơn giản về cấu trúc, rất thích hợpvới các loại TV gia đình [...]... = (3 × 108 m/s)/(1 m) = 30 0 MHz Các chủ đề • Các dạng phân cực sóng được sử dụng trong thơng tin vệ tinh • Các anten loa được sử dụng làm anten thông tin vệ tinh hay làm các bộ tiếp sóng cho các bộ phản xạ • Các anten parabol sử dụng bộ phản xạ đơn và bộ phản xạ kép trong các hệ thống thơng tin vệ tinh • Dàn loa tiếp sóng • Bài tập Các thành phần ngang và đứng của phân cực tuyến tính CHƯƠNG 3 PHÂN... đó phụ thuộc vào kích thước và dạng anten) G = 4  A e /λ 2 hoặc G dB = 10 log 10 (4  A e /λ 2 ) với G là gain, A e là effective surface và λ là bước sóng • Ví dụ: anten cầu có A e = λ 2 /(4 ), anten parabol có bề mặt A =  r 2 và A e = 0,56A Phân cực sóng • Hầu hết truyền dẫn vơ tuyến sử dụng phân cực tuyến tính, trong đó: – phân cực đứng có vector điện trường vng góc với mặt đất – phân cực ngang... sẽ có một anten khe nửa sóng, nghĩa là khe chỉ bức xạ vào một nửa không gian Phân cực sóng • Vùng trường xa là vùng tại khoảng cách lớn hơn 2D 2 /λ so với anten, trong đó D là kích thước một chiều lớn nhất của anten còn λ là bước sóng. • Trong vùng trường xa của một anten phát, sóng điện từ có dạng sóng điện từ ngang (TEM). Bài tập Trong thực tế có một loại anten gọi là “whip” có bước sóng bằng ½... (2×10 9 ) 2 ]/ (3 × 10 8 ) 2 = 35 1,85 (xem tính tốn của bài trước) Do đó EIRP = 0,1 W × 35 1,85 = 35 ,2 W Phân cực sóng • Vector điện trường phân cực đứng: = â E y sinωt â là vectơ đơn vị theo phương đứng và E y là giá trị đỉnh theo phương này • Vector điện trường sóng phân cực ngang: = â E x sinωt â là vectơ đơn vị theo phương ngang và E x là giá trị đỉnh theo phương này Bài tập Một sóng được truyền... 10 0,6 = 3, 98  4 Công suất đã được khuếch đại 4 lần. Bài tập Cơng suất sóng tại một anten là 1,27W, cơng suất phát tại vệ tinh là 0,08W. Tính độ lợi (gain) của anten đó. Giải: G dB = 10log 10 (P 2 /P 1 ) = 10log 10 (1,27/0,08) = 12,041199 83 dB Cơng suất đã được khuếch đại. Anten khe - khe nửa sóng • Nếu trên thành ống dẫn sóng hay hốc cộng hưởng cắt một khe hẹp có chiều dài bằng một nửa bước sóng cơng... có thể nhận được sóng radio trong răng của họ. Giả sử khối trám răng có kích thước 2,5mm, coi như là anten, có bước sóng bằng 2 lần kích thước. Tần số sóng nào có thể bắt được? Giải: λ = 2 × 2,5 × 10 3 m = 5 × 10 3 m  f = c/λ = (3 × 10 8 m/s)/( 5 × 10 -3 m) = 6 × 10 10 Hz = 60 GHz Bài tập Phổ tần số tiếng nói của con người khoảng 30 0Hz. Giả sử kích thước anten là 1m bằng với bước sóng. Tính tần số... Bài tập Công suất nhận được của một anten lưỡng cực là 1W. EIRP là bao nhiêu? Bỏ qua mất mát. Giải: Gain = 0 dBd (do chuyển từ anten lưỡng cực sang đẳng hướng) Do đó công suất nhận là 1W và công suất phát là ERP = 1W. Ta có: 2,14 = 10log 10 (EIRP / ERP) EIRP / ERP = 1, 639 . EIRP = 1, 639 W Anten khe - khe nửa sóng • Dưới tác dụng của sức điện động đặt vào khe, trong khe sẽ xuất hiện các đường sức... log 10 (EIRP (mW)) = EIRP (dBm) Anten Yagi • Quan hệ về dịng điện trong chấn tử chủ động I 1 và chấn tử thụ động I 2 được biểu thị qua biểu thức: với: – R 12 và X 12 là điện trở và điện kháng tương hỗ của chấn tử chủ động lên chấn tử thụ động; – R 22 và X 22 là điện trở và điện kháng của bản thân chấn tử thụ động Bài tập Độ lợi (gain) của anten đạt được là 6dB. Vậy hệ số khuếch đại của anten là bao nhiêu? Giải: G dB =... qua anten parabol có đường kính 1,2m. Gain của anten là bao nhiêu? Giải: G = 4 × 0,56A / λ 2 = 7A / λ 2 = 7Af 2 / c 2 = (7 ×  × (0,6) 2 × (2×10 9 ) 2 ]/ (3 × 10 8 ) 2 = 35 1,85 với 4 3, 14×0,56  7 A =  × (0,6) 2 λ = c/f Do đó G dB = 10 log 10 (35 1,85) = 25,46 dBi Anten loga • Kích thước và khoảng cách của các chấn tử biến đổi dần theo một tỷ lệ nhất định. Hệ số tỷ lệ này được gọi là chu kỳ của anten, ... kép trong các hệ thống thơng tin vệ tinh • Dàn loa tiếp sóng • Bài tập Các thành phần ngang và đứng của phân cực tuyến tính CHƯƠNG 3 PHÂN CỰC SĨNG VÀ ANTEN TRONG THƠNG TIN VỆ TINH ThS. Trần Bá Nhiệm Bài tập Nếu tăng tần số hoặc tăng khoảng cách giữa bộ truyền và nhận lên gấp 2 thì cơng suất nhận được lúc này là P’ nhận . Lúc này ta có: 10 log 10 (P truyền / P’ nhận ) = 10 log 10 (4 2 d f / c) 2  . CHƯƠNG 3PHÂN CỰC SÓNG VÀ ANTENTRONG THÔNG TIN VỆ TINHThS. Trần Bá Nhiệm Các chủ đề• Các dạng phân cực sóng được sử dụngtrong thông tin vệ tinh Các anten. làm anten thôngtin vệ tinh hay làm các bộ tiếp sóng cho cácbộ phản xạ• Các anten parabol sử dụng bộ phản xạ đơnvà bộ phản xạ kép trong các hệ thống thôngtin