BÁO CÁO THỰC TẬP-BÁO CÁO THỰC TẬP ANTENNA

Mẫu bức xạ trên mặt phẳng E Mẫu bức xạ trên mặt phẳng H Mức tín hiệu cực đại, góc công suất cực đại, góc nửa công suất trong mặtphẳng E và H ta thu được.. Góc nửa công suất HPBW của mặ

Trang 2

BÀI BÁO CÁO THỰC TẬP ANTENNA Trước hết ta nên hiểu antenna là gì?

Antenna là phần của hệ thống truyền hay nhận được thiết kế để bức xạ haynhận sóng điện từ Nói cách khác, anten lấy tín hiệu RF (được sinh ra bởi radio) vàbức xạ nó vào trong không khí hay anten có thể nhận sóng điện từ cho radio.Antenna là một bộ chuyển đổi dòng điện di chuyển ở tần số cao thành sóng điện

từ, hoặc ngược lại chuyển sóng điện từ thành dòng điện xoay chiều Antenna cóthể được dùng để bức xạ năng lượng ra không gian, hoặc nhận năng lượng từkhông gian

Anten là bộ phận không thể thiếu được của bất kì hệ thống vô tuyến điện nào,bởi vì hệ thống vô tuyến nghĩa là hệ thống trong đó có sử dụng sóng điện từ thìkhông thể không dùng tới thiết bị để bức xạ hay thu sóng điện từ

Trang 3

BÀI 1: MẪU BỨC XẠ CỦA ANTENNA DIPOLE NỮA BƯỚC

SÓNG TẠI TẦN SỐ 1GHZ

Mục đích: đo mẫu bức xạ trong mặt phẳng E và H Sử dụng anten dipole

nửa bước sóng

I.Lý thuyết

Cấu tạo của antenna dipole

Anten dipole nửa bước sóng bao gồm hai vật dẫn có hình dạng tuỳ ý (dâydẫn hình trụ, hình chóp ) có kích thước giống nhau và đặt thẳng hàng trongkhông gian, ở giữa được nối với nguồn cao tần

65Cấu tạo và phân bố dòng điện của chấn tử dipole

II Thực hành

1.Tính và độ dài antenna dipole  / 2.

Ở tần số f = 1GHz bước sóng thu được   m

f

c

33 , 0



Độ dài L của antenna dipole nữa bước sóng :L= / 2=0,165m

2.Tính góc nữa công suất

a)Với khoảng cách r = 1m.

Sau khi tiến hành đo ta thu được mẫu bức xạ của anten dipole nửa bước sóng ởkhoảng cách r = 1 m tại tần số 1GHz

Mẫu bức xạ trên mặt phẳng E Mẫu bức xạ trên mặt phẳng H

Mức tín hiệu cực đại, góc công suất cực đại, góc nửa công suất trong mặtphẳng E và H ta thu được

Theo lý thuyết:

Trang 4

Góc nửa công suất (HPBW) của mặt phẳng E và mặt phẳng H được xác địnhbằng cách sử dụng hai thanh trong mặt phẳng của phần mềm LVDAM-ANT, tìmthấy góc công suất cực đại sau đó ta xác định vị trí tại đó giá trị của mỗi thanh chỉkhoảng -3dB Sau đó ta lấy góc bên trái trừ cho góc bên phải.

HPBWE=|HPBWleft - HPBWright|=|147 – 223|=76oThông thường ta chọn góc nữa công suất trong mặt phẳng H đối với antendipole trong trường hợp này bằng 0

HPBWH=|HPBWleft - HPBWright|=0oVới mức suy hao -16dB

Chúng ta có thể hiểu anten định hướng và anten đẳng hướng như thế nào.? Anten định hướng (directional) có hướng phát sóng rất hẹp, thiết bị thu sóng

cần nằm chính xác trong phạm vi phát sóng hẹp này của anten định hướng mới cóthể thu được sóng phát từ anten Đồ thị bức xạ tương tự như ánh sáng của đèn pin,tức khi chúng ta chiếu sáng ở gần thì chùm sáng sẽ rộng còn khi chiếu sáng vật ở

xa thì chùm sóng rất nhỏ, như là một tia sáng Độ lợi anten càng cao thì búp sóngcàng hẹp, giới hạn khu vực phủ sóng của anten Anten định hướng có độ lợi lớnhơn anten đẳng hướng, từ 12dBi hoặc cao hơn Việc thay đổi độ lợi chính là tạo racác anten khác nhau, mục đích là tạo ra các búp sóng với góc phát khác nhau, gócphát theo chiều dọc (vertical beamwidth) hay chiều ngang (horizontal beamwidth)càng nhỏ thì búp sóng càng hội tụ và cự ly phát sẽ xa Các loại anten địnhhướng này thường có góc phát theo chiều ngang khoảng 10 - 120 độ nên có độ lợilớn hơn như 18dBi, 21dBi

Anten đẳng hướng truyền tín hiệu RF theo tất cả các hướng theo trục ngang

(song song mặt đất) nhưng bị giới hạn ở trục dọc (vuông góc với mặt đất) Antennày thường được dùng trong các thiết bị tích hợp Wi-Fi thông dụng hiện nay:ADSL, Broadband router, access point Anten đẳng hướng có độ lợi trong khoảng6dB, thường được dùng trong các tòa nhà cao tầng Anten đẳng hướng cung cấpvùng phủ sóng rộng nhất, tạo nên vùng phủ sóng hình tròn chồng chập của nhiều

AP bao trùm cả một tòa nhà Hầu hết các AP đều sử dụng anten đẳng hướng có độlợi thấp Việc sử dụng anten có độ lợi cao hơn sẽ tăng vùng phủ sóng, do đó có thểgiảm số lượng AP để tiết kiệm chi phí

b)Với khoảng cách r = 1,25m.

Trang 5

Sau khi tiến hành đo ta thu được mẫu bức xạ của anten dipole nửa bước sóng ởkhoảng cách r = 1,25m tại tần số 1GHz.

HPBWE=|HPBWleft - HPBWright|=|54 – 331|=83o HPBWH=|HPBWleft - HPBWright|=0o

Với mức suy hao -16dB

Như vậy với mức suy hao như vậy độ định hướng của anten dipole phụ thuộcvào khoản cách giữa anten thu, anten phát và trong mặt phẳng phân cực ngang,dọc của anten dipole

3 Định nghĩa sự phân cực của anten.

Sóng điện từ phát ra từ anten có thể tạo ra những dạng khác nhau, ảnh hưởngđến sự quảng bá Các hình dạng này sẽ tùy thuộc vào sự phân cực của anten, cóthể là phân cực tuyến tính hay phân cực vòng Hầu hết các anten trên thị trườngWLAN đều sử dụng phân cực tuyến tính, có thể phân cực ngang hoặc phân cựcdọc Nếu phân cực ngang thì vector trường điện sẽ nằm trên một mặt phẳng thẳngđứng, nếu phân cực dọc thì vector trường điện nằm trên mặt phẳng nằm ngang.Phân cực dọc là phổ biến hơn phân cực ngang, mặc dù đôi khi phân cực ngang lại

Trang 6

hoạt động tốt hơn Mặc dù sẽ là không phù hợp nếu bạn sử dụng anten phân cựcvòng cho kết nối trong nhà, nhưng nếu bạn sử dụng wireless bridge thì bạn có thểdùng anten phân cực vòng Cũng giống như anten phân cực tuyến tính, anten phâncực vòng cũng có 2 trường hợp: Phân cực tay trái và phân cực tay phải Nếu nhưvector trường điện quay theo chiều kim đồng hồ khi nó tiến gần đến bạn thì đượcgọi là phân cực tay trái Tương tự, nếu vector quay ngược kim đồng hồ thì gọi làphân cực tay phải Anten phân cực vòng là bất biến (hoặc là phân cực trái, hoặc làphân cực phải) khi nó quay, trong khi anten phân cực tuyến tính có thể chuyển từphân cực ngang thành phân cực dọc khi nó quay Nói chung, đối với kết nối LOS(Line Of Sight) thì chúng ta nên sử dụng cùng cực ở cả 2 đầu kết nối.

BÀI II BỨC XẠ CỦA MIỆNG ỐNG DẪN SÓNG TẠI

TẦN SỐ 10 GHz

Trang 7

Mục đích: sử dụng anten loa dạng tháp làm anten phát và ống dẫn song làm

anten thu để tiến hành đo mẫu bức xạ

I Lý thuyết

Cấu tạo và hình dáng của anten loa

Bức xạ của miệng ống dẫn sóng được cấu tạo từ ống dẫn sóng chữ nhật, dướitác dụng của sức điện động đặt vào ống, phân bố điện áp dọc khe có dạng hìnhsin Như vậy phân bố điện trường dọc theo khe tuân theo quy luật của sóng đứng.Khi năng lượng truyền đến miệng ống chúng sẽ bức xạ ra không gian Khi mởrộng miệng ống theo các hướng khác nhau sẽ nhận được mặt bức xạ khác nhau

II.Thực hành

Với khoảng cách r = 1m.

Sau khi tiến hành đo ta thu được mẫu bức xạ của anten loa lớn, với khoảngcách r = 1m, ở tần số 10GHz

HPBWE=|HPBWleft - HPBWright|=|28 – (-35)|=65oHPBWH=|HPBWleft - HPBWright|=|33 – (-30|=63o

Trang 8

Với mức suy hao – 16dB.

Tính hệ số định hướng D.

Hệ số định hướng D: Được định nghĩa là tỉ số giữa cường độ bức xạ cực đạitheo một hướng đã cho với cường độ bức xạ trung bình đẳng hướng với cùng mộtcông suất phát

Với định nghĩa như vậy một cách gần đúng, hệ số định hướng của anten cũng

có thể tính theo công thức:

26000

D HPBW HPBW

Độ lợi của anten: Với anten có hiệu suất là 1 thì độ lợi của anten cũng

chính là hệ số định hướng, tuy nhiên thông thường hiệu suất của anten là nhỏ hơn

1 và ta định nghĩa độ lợi của anten theo biểu thức sau

Từ đó Diện tích hiệu dụng Ae cảu anten được tính

2 4 2

2

10 5 4 35 6 4

03 0

Trang 9

Ap = A x B = 1 x 2,3 = 2,3.10

-4 m2

Hiệu suất miệng của anten được tính

956 , 1 10 3 , 2

10 5 , 4

BÀI III TÍNH ĐỘ LƠI CỦA ANTENNA LOA HÌNH THÁP

Mục đích : Mục đích chính của bài là giúp sinh viên làm quen với anten loa

dạng tháp và tiến hành đo đạc mẫu bức xạ, tính toán độ lợi của loại anten này

Trang 10

I Lý thuyết

Cấu tạo của anten loa :

Khi mở rộng kích thước miệng của ống dẫn sóng, ta sẽ nhận được các loạianten loa khác nhau Trên thực tế chúng có các loại anten loa hình tháp, hình nón,loa H, loa E Trong bài này chúng ta sẽ khảo sát loa hình tháp, nó được xem là tổhợp của loại loa E và H Do cả hai mặt điều mở nên sóng bức xạ có dạng cầu

HPBWE=|HPBWleft - HPBWright|=|13 – (-10)|=23oHPBWH=|HPBWleft - HPBWright|=|13 – (-11)|=24oVới mức suy hao – 16dB

Trang 11

Bằng phần mềm ta thu được như sau:

2.Với khoảng cách r = 1,6m, anten loa thu sử dụng loại lớn.

Sau khi tiến hành đo ta thu được mẫu bức xạ của anten phát là anten loa lớnhình tháp và anten thu cũng là anten loa lớn hình tháp, khoảng cách r = 1,6m, ởtần số 10GHz

HPBWE=|HPBWleft - HPBWright|=|4 – (-17)|=21oHPBWH=|HPBWleft - HPBWright|=|10 – (-14)|=24oVới mức suy hao – 16dB

Bằng phần mềm :

3.Với khoảng cách r = 1,6m antenna loa thu sử dụng loại nhỏ.

Sau khi tiến hành đo ta thu được mẫu bức xạ của anten phát là anten loa lớnhình tháp, anten thu sử dụng anten loa hình tháp nhỏ, khoảng cách r = 1,6m, ở tần

số 10GHz

Trang 12

HPBWE=|HPBWleft - HPBWright|=|19 – (-14)|=33oHPBWH=|HPBWleft - HPBWright|=|25 – (-15)|=40o

4.Dựa vào kết quả đo độ lợi của antenna được tính với r = 1,6m:

Góc nửa công suất của mẫu bức xạ trong mặt phẳng E và H là

HPBWE= 20,64oHPBWH = 22,87o

Trang 13

Hệ số đường truyền chuẩn hóa của S và t với m

073 , 0

8

2 2



Dựa vào hình số 1.31 sau khi tính được S ta dóng lên hình có lE = 1dB

10 11 03 , 0 8

091 , 0

.

2 2

t



Dựa vào hình số 1.31 sau khi tính được t ta dóng lên hình có lH = 0,8dB

dB

03 , 0

074 , 0 03 , 0

0,091 lg

10 08 ,

26000

G D

5 , 0 log 10 4

Trang 14

 G = 27,05dBTrong mặt phẳng H với r = 1,6m.

Nhận xét: Như vậy đối với anten thu loa nhỏ thì độ lợi nhỏ hơn so với anten loa

lớn trong cùng khoảng cách cả trên mặt phẳng E và H Trong ba phương pháp thì phương pháp thừ ba có độ lợi lớn hơn 2 phương pháp còn lại Do trong phương pháp thứ 3

5.Độ lợi của antenna loa thu dạng nhỏ

Có nhiều cách để đo độ lợi của anten Trong đó cách đơn giản nhất gọi là phương pháp sử dụng anten chuẩn, phương pháp so sánh hoặc phương pháp thay thế Bằng cách tiến hành so sánh công suất nhận được của một anten

Trong trường hợp này thì hiệu suất của anten xem như bằng 1 Khi đó D  Gref Trong mặt phẳng E với r = 1,6m

98 , 11



= 39,9dBTrong mặt phẳng H với r = 1,6m

95 , 10



= 39,75dB

Nhận xét: Như vậy trong phương pháp này, thì độ lợi công suất lớn hơn so với

2 trường hợp kia, do trong trường hợp này thì độ lợi của anten không phụ thuộcvào độ suy hao đường truyền

Trang 15

Để từ đó thấy được sự phụ thuộc của tổng trở đầu vào theo độ

dài dipole Chính sự thay đổi tổng trở này tác động đến hiệu suất bức xạ của anten

I.Lý thuyết

Trang 16

là một trong những nguồn bức xạ được sử dụng

khá phổ biến trong kỹ thuật anten Trong đó, chấn tử

2

 chúng ta đã thực hành ởbài 1, trong bài này chúng ta sẽ khảo sát các kết luận sau đây:

 Trở kháng đầu vào biến đổi theo 

 Khảo sát, mẫu bức xạ, hệ số tính hướng khi thay đổi 

II.Thực hành

Chúng ta biết rằng Anten Yagi là loại anten định hướng rất phổ biến bởi vìchúng dễ chế tạo Các anten định hướng như Yagi thường sử dụng trong nhữngkhu vực khó phủ sóng hay ở những nơi cần vùng bao phủ lớn hơn vùng bao phủcủa anten omni-directional Anten Yagi hay còn gọi là anten Yagi-Uda được biếtđến như là một anten định hướng cao được sử dụng trong truyền thông không dây.Loại anten này thường được sử dụng cho mô hình điểm- điểm và đôi khi cũngdùng trong mô hình điểm-đa điểm Anten Yagi-Uda được xây dựng bằng cáchhình thành một chuỗi tuyến tính các anten dipole song song nhau (xem hình)

1. Anten dipole có chiều dài/2

Sau khi tiến hành đo ta thu được mẫu bức xạ của anten phát là anten Yagi,anten thu sử dụng anten dipole nửa bước sóng, khoảng cách r = 1m, ở tần số1GHz

Sau khi tiến hành đo đạt mức tín hiệu cực đại, góc công suất cực đại và góc nửa công suất ta thu được trong mặt phẳng E và H như sau

Trang 17

Sau khi tiến hành đo, ta thu được mẫu bức xạ của anten phát là anten Yagi,anten thu sử dụng anten dipole nửa bước sóng, khoảng cách r = 1m, ở tần số1GHz.

trên mặt phẳng E Mẫu bức xạ trên mặt phẳng H

Sau khi tiến hành đo đạt mức tín hiệu cực đại, góc công suất cực đại và góc nửa công suất ta thu được trong mặt phẳng E và H như sau

3.Anten dipole có chiều dài 3/2

Kết quả sau khi ta tiến hành đo mẫu bức xa như sau

Trang 18

Chú ý:

Khi chiều dài của antena dipole là cố định với các giá trị đo :2 ,  và 3

2

.

Lúc này giá trị Zin được tính như trở kháng vào chỉ với thành phần R, thành phần

jX coi như bằng không

Với các giá trị cụ thể được cho trong bảng sau:

Chiều dài L Điện trở đầu vào Zin (Ω))0< L < /4 20∏(/4 )2

thì điện áp, dòng điện bức xạ luôn bảo

đảm đồng pha nên trở kháng vào của các anten này khá nhỏ Tổng trở đầu vào chủyếu là thành phần trở kháng và thành phần điện kháng gần bằng 0 Với dipole

Trên mặt phẳng E với anten dipole có chiều dài

) = 33.42 o

Trang 19

Trên mặt phẳng H với anten dipole có chiều dài

của chúng lớn hơn so với anten dipole có chiều dài  cả trên mặt phẳng E và H

Cũng giống như trong bài một chúng ta đã phân tích Trên mặt phẳng E antendipole có độ định hướng cao và được phân thành hai chiều Còn trong mặt phẳng

H thì anten dipole là đẳng hướng Nhưng đối với anten dipole co chiều dài 3

Mục đích: sử dung anten phát là anten yagi còn anten thu là anten dipole gập

tiến hành đo lấy mẫu bức xạ, tính độ lợi của anten theo dBi và dBd

Trang 20

I Lý thuyết

Cấu tạo của anten dipole gập

Chấn tử vòng dẹt bao gồm hai chấn tử song song nối với nhau tạo nên một vòng dẹt Ta xét chấn tử vòng dẹt như một chấn tử đối xứng nữa sóng.

Vì vậy, có dòng điện lớn gấp đôi so với dòng điện trong chấn tử nhánh Khi

đó điện trở vào của chấn tử vòng dẹt tăng gấp 4 lần so với điện trở của chấn

tử nửa sóng

II Thực hành

Độ lợi (gain) cũng diễn tả cùng một khái niệm như độ định hướng nhưng nócòn bao gồm cả sự mất mát (về công suất) của chính bản thân anten Chúng ta cóthể định nghĩa độ bức xạ hiệu dụng được sử dụng để mở rộng độ định hướng giúpxác định được độ lợi, một bộ bức xạ hoàn hảo sẽ có độ bức xạ hiệu dụng bằng 1.Đơn vị dùng để biểu diễn độ lợi có thể là dBi (độ lợi tính theo dB của antenđẳng hướng) hay dBd (độ lợi dB của anten nửa bước sóng dipole) Để chuyển đổigiữa dBd và dBi thì ta chỉ cần cộng thêm 1,95 vào độ lợi dBd để có được độ lợidBi Việc ghi nhớ quy ước này là quan trọng bởi vì mặc dù hầu hết các nhà sảnxuất đều biểu diễn độ lợi theo dBi nhưng một số khác lại biểu diễn theo dBd Lưu

ý là sự bức xạ này tồn tại trong không gian 3 chiều

1.Tính độ lợi của anten dipole gập theo đơn vị dBd và dBi?

a.Đồ thị định hướng của anten Dipole gập /2 khi gắn balun.

Mẫu bức xạ trên Mặt phẳng E Mẫu bức xạ trên Mặt phẳng H

Balun là một bộ phối hợp trở kháng, khi anten thu dipole gập gắn thêm balun thi sẽ giúp cho nó có độ định hướng tốt hơn

Dựa vào công thức tính độ lợi anten theo công suất sau

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,28 MB