Thiết kế anten YAGI có 7 chấn tử, làm việc ở tần số f = 300 MHz , zv = 75ω, độ rộng đồ thị phương hướng 2  12 = 25 độ

Thiết kế anten YAGI có 7 chấn tử, làm việc ở tần số f = 300 MHz , zv = 75ω, độ rộng đồ thị phương hướng 2  12 = 25 độ

Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốtTRƯỜNG nghiệp ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀKHTN NỘI - ĐHQGHN Trường VIỆN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG Đề tài : Thiết kế anten YAGI có chấn tử, làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75Ω, độ rộng đồ thị phương hướng 21/2= 25 độ GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Nhóm Hà nội, ngày 15,tháng 11, năm 2013 Sv: Biện Văn Hào Nhóm Page Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Mục lục Trang Lời nói đầu…………………………………………………………………………… Chương I: Trình bày chi tiết anten Yagi: cấu tạo, nguyên lý hoạt động,và thông số cần quan tâm ………………………………………………………………………… I.Cấu tạo anten………………………………………………………………………… II.Tiếp điện phối hợp trở kháng…………………………………………………… Chương II: thiết kế ,mô anten YAGI yêu cầu ………………………………….8 I.Tính toán mô chiều dài anten, độ rộng chấn tử…………………… II Tính đặc trưng hướng………………………………………………………………….16 III.Phối hợp trở kháng…………………………………………………………………….20 Chương III: Đưa kết thu được.Đánh giá, so sánh kết so với yêu cầu Nhận xét thảo luật hướng phát triển đề tài………………………………… 21 Lời nhận xét giáo viên hướng dẫn: ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Sv: Biện Văn Hào Nhóm Page Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Lời nói đầu Ngày nhu cầu thông tin vô tuyến phát triển mạnh mẽ hầu hết lĩnh vực từ thông tin di động, đến truy cập Internet không dây, y tế môi trường, V.V Mỗi thiết bị vô tuyến cần phải có anten đế thu phát tín hiệu Vì Anten phận thiếu thiết bị thu phát, truyền tin Nhất với công nghệ kết nối không dây phát triển mạnh anten có thay đổi linh hoạt phẩm chất, cấu trúc, kích thước nhằm thoả mãn tối đa nhu cầu người sừ dụng Gần đây, đặc biệt sau năm 2000, nhiều loại anten thiết kế thỏa mãn yêu cầu băng thông hệ thống truyền thông Anten Yagi thích hợp ứng dụng truyền thông không dây, vô tuyến truyền hình ( mà chủ yếu truyền hình tương tự) , đài rade sóng mét Trong khuôn khổ đề tài này, với việc tìm hiểu lý thuyết kỹ thuật anten, nhóm sâu vào tìm hiểu anten Yagi, mô phỏng, thiết kế anten YAGI có chấn tử, làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75Ω, độ rộng đồ thị phương hướng = 25 độ phần mềm mô Matlab Nội dung khóa luận bao gồm chương chính: Chương I: Trình bày chi tiết anten Yagi: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thông số cần quan tâm Chương II: mô phỏng, thiết kế anten YAGI có chấn tử, làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75Ω, độ rộng đồ thị phương hướng 21/2= 25 độ.Trình bày kết thu việc mô Yagi Matlab Chương III: Đưa kết thu thông qua việc tính toán mô Đánh giá, so sánh kết so với yêu cầu Nhận xét thảo luật hướng phát triển đề tài Sv: Biện Văn Hào Nhóm 3 Page Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Chương Trình bày chi tiết anten Yagi: cấu tạo, nguyên lý Khóa luận tốtI:nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN hoạt động, thông số cần quan tâm I.Cấu trúc Anten Thông thường, Anten Yagi có chấn tử làm nhiệm vụ phản xạ Khoảng cách chấn tử chủ động chấn tử phản xạ thường chọn giới hạn (0,15 ÷ 0, 25) λ Trong đó, số lượng chấn tử dẫn xạ lại nhiều Khoảng cách chấn tử chủ động chấn tử dẫn xạ đầu tiên, chấn tử dẫn xạ chọn khoảng (0,1 ÷ 0,35) λ Trong thực tế, thường dùng chấn tử chủ động chấn tử vòng dẹt Để có hệ số định hướng theo hướng xạ chính, kích thước chấn tử dẫn xạ khoảng cách chúng cần lựa chọn thích đáng, cho đạt quan hệ xác định dòng điện chấn tử II Vấn đề tiếp điện phối hợp trở kháng Chấn tử đơn giản ứng dụng phổ biến chấn tử nửa sóng (2l=λ/2) Để tiếp điện cho chấn tử dải sóng cực ngắn dùng đường dây song hành cáp đồng trục a Tiếp điện cho chấn tử dây song hành Tiếp điện cho chấn tử dây song hành Biết trở kháng vào chấn tử nửa sóng khoảng 73Ω.Nếu chấn tử tiếp điện đường dây song thường có giátrị 200Ω 600 Ω) Sv:hành Biện(trở Vănkháng Hào dây song hành thông Bộ khoảng môn: Vật lý Vôđến tuyến Nhóm Page Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến hệ số sóng chạy fide thấp Để khắc phục nhược điểm chế tạo đường Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN dây song hành đặc biệt có trở kháng thấp.Trở kháng sóng dây song hành xác định theo công thức: R= Trong đó: D – khoảng cách hai dây dẫn tính từ tâm; d – đường kính dây dẫn; ε’ – số điện môi tương đối môt trường bao quanh dây dẫn – Chấn tử kiểu T:Một dạng khác sơ đồ tiếp điện song song sơ đồ phối hợp kiểu T (hình 5.8a) – Chấn tử vòng dẹt Khi dịch chuyển điểm AA (hình 5.8a) tới đầu mút chấn tử ta có chấn tử vòng dẹt (hình 5.9a) Sv: Biện Văn Hào Nhóm Page Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN b Tiếp điện cho chấn tử đối xứng cáp đồng trục Như khảo sát vấn đề tiếp điện phối hợp trở kháng cho chấn tử đối xứng dây song hành Dây song hành loại fide đối xứng, việc tiếp điện cho chấn tử không cần thiết bị chuyển đổi Tuy nhiên, tần số tăng hiệu ứng xạ dây song hành tăng, dẫn đến tổn hao lượng méo dạng đồ thị phương hướng chấn tử Vì vậy, để tiếp điện cho chấn tử đối xứng dải sóng cực ngắn, người ta thường dùng cáp song hành (dây song hành có vỏ bọc kim loại) dùng cáp đồng trục Hình 5.10 sơ đồ mắc trực tiếp chấn tử đối xứng cáp đồng trục, thiết bị chuyển đổi Trong trường hợp này, toàn dòng I1chảy lõi cáp tiếp cho nhánh Biện Văn Bộ môn: VậtI2’ lý tiếp Vô tuyến chấn tử,Sv: dòng I2Hào chảy mặt vỏ cáp6 phân nhánh thành dòng cho nhánh Nhóm Page Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến thứ hai Khóa chấn tử dòng I2” chảy mặt vỏ cáp Trường Vì biên KHTN độ dòng- ĐHQGHN I1và I2 giống luận tốt nghiệp (|I1 |=|I2|) nên biên độ dòng điện tiếp cho hai vế khác nghĩa không thực việc tiếp điện đối xứng cho chấn tử Trong dòng I2” chảy mặt vỏ cáp trở thành nguồn xạ ký sinh gây hao phí lượng mà làm méo dạng đồ thị phương hướng chấn tử Để giảm bớt đối xứng tiếp điện cho chấn tử cáp đồng trục, mắc chấn tử với cáp theo sơ đồ phối hợp kiểu Γ (hình 5.11a) Nếu chấn tử có độ dài nửa bước sóng điểm O chấn tử điểm bụng dòng điện nút điện áp, coi điểm gốc điện Vì việc nối trực tiếp O với vỏ cáp tiếp điện không làm tính đối xứng chấn tử Dây dẫn cáp nối với chấn tử điểm có trở kháng phù hợp với trở kháng sóng fide Trong thực tế, để thuận tiện việc điều chỉnh phối hợp trở kháng fide chấn tử, mắc thêm tụ điều chuẩn (hình vẽ 5.11b), song không đảm bảo việc tiếp điện đối xứng cách hoàn hảo Thông thường để tiếp điện đối xứng cho chấn tử cáp đồng trục cần có thiết bị chuyển đổi mắc fide chấn tử Thiết bị chuyển đổi gọi thiết bị biến đổi đối xứng Sơ đồ biến đổi vẽ hình 5.12 Sv: Biện Văn Hào Nhóm Page Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Chương III Thiết kế, mô anten YAGI có chấn tử, làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75Ω, độ rộng đồ thị phương hướng = 25 độ I.Tính toán mô Chấn tử chủ động làm Anten chấn tử nửa sóng Đối với Anten loại này,dòng chấn tử thụ động cảm ứng trường tạo chấn tử chủ động.Còn pha dòng chấn tử thụ động điều chỉnh để đảm bảo nhận xạ đơn hướng Điều kiện để xảy phản xạ , dẫn xạ hoàn toàn phần tử phải có góc pha dòng điện bù trừ cho góc pha khoảng cách dọc theo truc hệ thống Như ,ta có : Emin=>0 Emax=>NE1 Chọn dòng phản xạ nhanh pha so với dòng phát xạ độ dài phản xạ cần Sv: Biện Vănchọn Hàolớn độ dài phát8 xạ (chấn tử 0) Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Nhóm Page Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Do tần số làm việc f=300Mhz => λ=c:f= (3*10^8): ( 3*10^8)= 1( m) Theo lý thuyết chấn tử đối xứng để xảy cộng hưởng anten phải thiết kế cho độ dài chấn tử trước chấn tử sau có độ rút ngắn khoảng lk đủ lớn Ta có công thức xác định điện kháng: Xva=oA cotg (1) Trong A trở kháng sóng anten xác định công thức: =120(ln-1) oa Công thức xác định trường hợp l < a:Đường kính chấn tử l: độ dài chấn tử, l=0.5 Độ dài cộng hưởng chấn tử xác định phương trình: Xtổng-oA cotg =0 Với Xtổng=42,5 ( ôm) Mặt khác,thay lCH=0.5-l (-l độ rút ngắn chấn tử) Ta có: l=(2/k).arctan(42.5/Z0a) Chọn a=0.001 (m) ta tính Zoa=745,5 (ôm) l=0.018 nên : Lcđ(Thực tế)=0.5-0.018=0.482 Sv: Biện Văn Hào Nhóm Page Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến TrườngKhóa hợp 1: Anten có chấn tử luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN + Chọn lpx=0.57; điều kiện để phản xạ, dẫn xạ hoàn toàn chấn tử =k.dpx Quét giá trị dpx từ 0.2 đến 0.3 ta dpx =0.3 chấn tử phản xạ có điện kháng tương hỗ apo=aop=-38,62 (ôm) , điện trở rpo=rop= 33.07(ôm) trở kháng riêng chấn tử phản xạ tính theo công thức: Zva= Rb: (sin(kl/2))^2 – i.Xva Ta Zp=76.57 +166j (ôm) Mà chấn tử chủ động có Zo= 73,1 +42,5j (ôm) Ta có chương trình tính Ip, Io Matlab: >> u=[0;200]; >>z=[76.57+166i , 33.07-38.62i ; 33.07-38.02i, 73.1+42.5i]; >>i=z\u Giải ma trận trở kháng ta tính được: Io=0.4516 + 0.3417i=0.57*(e^0.64j) ; Ip= 1.7942 - 0.9628i= 2.04*(e^(-0.49j))(A) Ta tính hàm phương hướng tổ hợp theo công thức: Để thoả mãn điều kiện cực đại =0, Zp=-0.3(m)  Fk ()= 0,28e^(-0.74j) +1; đồ thị phương hướng Sv: Biện Văn Hào Nhóm 10 Page 10 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Hình Đồ thị phương hướng anten có chấn tử Trường hợp Anten có chấn tử Lpx=0.57, dpx =0.3, ta cố định ldx=0.4 quét giá trị ddx1 Tại ddx1=0.13 chấn tử dẫn xạ có trở kháng tương hỗ :điện kháng a01= -4.7921(ôm) , điện trở r01= 42.2122(ôm) ;ap1=-30.4154 rp1=-0.0019,.Trở kháng riêng chấn tử phản xạ tính theo công thức: Zva= Rb: (sin(kl/2))^2 – i.Xva Ta Zp=76.57 +166j (ôm) Trở kháng riêng chấn tử dẫn xạ là: Z1=80+ 94,17j ( ôm) Giải ma trận trở kháng theo lập luận : u=[0;200;0] z=[76.6+166i , 33-38.6i ,0-30.4i ; 33.1-38.02i, 73.1+42.5i , -4.8+42.2i ; 0-30.42i,4.8+42.2i,80+94.2i ] i=z\u; ta tính Ip= 0.3189 + 0.3154i, Io= 1.8610 - 0.7200i , I1= -0.6084 - 0.1872i thay vào phương trình đồ thị phương hướng chuẩn hoá: Sv: Biện Văn Hào Nhóm 11 Page 11 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Với n=1 đồ thị phương hướng : Hình Đồ thị phương hướng anten có chấn tử Trường hợp Anten có chấn tử Lpx=0.57, dpx =0.3, ldx1=ldx2=0.4 ,ddx1=0.13 , ta quét giá trị ddx2 Tại ddx1=0.17 chấn tử dẫn xạ có điện kháng ap2= -13.4114 (ôm) , điện trở rp2= -19.5917 (ôm) , a02= -23.3657(ôm), r02= 19.6057(ôm); a12= -9.6167 (ôm) , điện trở r12= 28.2174(ôm) Trở kháng riêng chấn tử phản xạ tính theo công thức: Zva= Rb: (sin(kl/2))^2 – i.Xva Ta Zp=76.57 Sv: Biện Văn+166j Hào (ôm) Nhóm 12 Page 12 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Trở kháng riêng chấn tử dẫn xạ là: Z1=80+ 94,17j ( ôm) Trường KHTN - ĐHQGHN Khóa luận tốt nghiệp Trở kháng riêng chấn tử dẫn xạ là: Z2=80+ 94,17j ( ôm) Cũng theo lập luận trường hợp có chấn tử ta tính Ip, Io, I1, I1, I2 sau tính hàm phương hướng tổng hợp đồ thị phương hướng: Hình Đồ thị phương hướng anten có chấn tử Trường hợp Anten có chấn tử Lpx=0.57, dpx =0.3, ldx1=ldx2= ldx3= ldx4= ldx5=0.4 ,ddx1=0.13 , ddx2=0.17, ddx3=0.21, ddx4=0.25, ddx5=0.29 đồ thị phương hướng: Sv: Biện Văn Hào Nhóm 13 Page 13 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Hình Đồ thị phương hướng anten có chấn tử Chương trình mô phần mềm Matlab >> disp('Day la chuong trinh ve thi buc xa cua anten Yagi chan tu lam viec o f=300MHz Z(vao)=75 , 1/2= 25 độ'); disp('GVHD: Ks.Nguyen Khuyen'); N=input('Nhap vao so chan tu dan xa: N='); f=input('Nhap vao tan so trung binh cua anten theo MHz: f='); dpx=input('Nhap vao khoang cach giua chan tu phat xa va chan tu phan xa(tinh bang met):dpx='); ddx1=input('Nhap vao khoang cach giua chan tu phat xa va chan tu dan xa dau tien (tinh bang met): ddx1='); ddx2=input('Nhap vao khoang cach giua chan tu dan xa dau va chan tu dan xa (tinh bang met): ddx2='); ddx3=input('Nhap vao khoang cach giua chan tu dan xa va chan tu dan xa thu (tinh bang met): ddx3='); ddx4=input('Nhap vao khoang cach giua chan tu dan xa va chan tu dan xa 4(tinh bang met): ddx4='); Sv: Biện Văn Hào Nhóm 14 Page 14 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến ddx5=input('Nhap vao khoang cach giua chan tu dan xa va chan tu dan xa (tinh bang met): ddx5='); Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN L=dpx+ddx1+ddx2+ddx3+ddx4+ddx5; lamda=3e2/f; k=2*pi/lamda; dtb=L/(N+2-1); x=0:pi/100:2*pi; y=abs(sin((N+2)/2*k*dtb*(1-cos(x)))./((N+2)*sin(k/2*dtb*(1-cos(x))))); figure; polar(x,y,'m'); title('Do thi buc xa mat phang H khong tinh anh huong cua dat'); z=abs((sin((N+2)/2*k*dtb*(1-cos(x)))./((N+2)*sin(k/2*dtb*(1-cos(x))))).*(cos(pi/2*sin(x))./cos(x))); figure; polar(x,z); title('Do thi buc xa mat phang E ') ; Chương trình tính giá trị điện trở tương hỗ: function [r]=dientro(l1,l2,d,k,H,x,y) % x la theta, y la phi xi=0; n=80*l2; for i=1:n ds=l2/(2*n); S=i*ds-0.5*ds; Sx=S*sin(x)*cos(y); Sy=S*sin(x)*sin(y); Sz=S*cos(x); jo=sqrt(Sx^2+(d+Sy)^2); R=sqrt(jo^2+(H+Sz)^2); r1=sqrt(jo^2+(H+Sz+l1/2)^2); r2=sqrt(jo^2+(H+Sz-l1/2)^2); a1=(sin(k*r1))*(Sz+H+l1/2)/r1; a2=(sin(k*r2)/r2)*(Sz+H-l1/2); a3=2*(sin(k*R)/R)*(cos(k*l1/2))*(Sz+H); b=((Sx*sin(x)*cos(y))+(d+Sy)*sin(x)*sin(y))/jo; c=((2*cos(k*l1/2)*sin(k*R)/R)-(sin(k*r1)/r1)-(sin(k*r2)/r2))*cos(x); f=sin(k*(l2/2-abs(S))); u=(((a1+a2-a3)*b+c)*f*ds); u=-30*u; xi=xi+u; end r=2*xi; Sv: Biện Văn Hào Nhóm 15 Page 15 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Chương trình tính giá trị điện kháng tương hỗ: function [a]=dienkhang(l1,l2,d,k,H,x,y) % x la theta, y la phi xi=0; n=80*l2; for i=1:n ds=l2/(2*n); S=i*ds-0.5*ds; Sx=S*sin(x)*cos(y); Sy=S*sin(x)*sin(y); Sz=S*cos(x); jo=sqrt(Sx^2+(d+Sy)^2); R=sqrt(jo^2+(H+Sz)^2); r1=sqrt(jo^2+(H+Sz+l1/2)^2); r2=sqrt(jo^2+(H+Sz-l1/2)^2); a1=(cos(k*r1))*(Sz+H+l1/2)/r1; a2=(cos(k*r2)/r2)*(Sz+H-l2/2); a3=2*(cos(k*R)/R)*(cos(k*l1/2))*(Sz+H); b=((Sx*sin(x)*cos(y))+(d+Sy)*sin(x)*sin(y))/(jo^2); c=((2*cos(k*l1/2)*cos(k*R)/R)-(cos(k*r1)/r1)-(cos(k*r2)/r2))*cos(x); f=sin(k*(l2/2-abs(S))); u=(((a1+a2-a3)*b+c)*f*ds); u=-30*u; xi=xi+u; end a=2*xi; II Tính đặc trưng hướng Anten Yagi coi hệ tuyến tính gồm nguồn rời rạc Anten thường đặt độ cao số lần chiều dài bước sóng so với mặt đất mặt phản xạ Ánh hưởng mặt phản xạ lên trường xạ anten trường hợp thường tác động lên đặc trưng hướng mặt phang đứng Trong trường hợp tống quát, anten cấu tạo từ số chấn tử tính đến ảnh hưởng đất đặc trưng hướng xác định công thức: Trong đó: ** thừa số xác định đặc trương chấn tử Trong mặt phẳng E: Sv: Biện Văn Hào Nhóm 16 Page 16 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Trong mặt phẳng H: ** thừa số hệ có công thức: Ta coi dòng chấn tử Suy tỉ số Ij/Io=1 Vì vai trò chủ yếu định dạng đặc trưng hướng phân bố pha phân bố biên độ Ta có dz=(j-2) dtb Với dtb khoảng cách trung bình chấn tử L: chiều dài anten pha dòng chấn tử giảm theo quy luật tuyến tính góc tạo phương điểm quan sát với trục chấn tử Suy ra: Sv: Biện Văn Hào Nhóm 17 Page 17 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Vì hệ anten xét có N+2 chấn tử nên: Hàm phương hướng biên độ chuẩn hóa hệ có dạng: ( Khi mô ta bỏ qua giá trị f3() này) Thay giá trị vào: N=5; dtb=0.223 k=2*fi/lamda=2*3.14/1=6.28; ta được: f1(θ,φ), f2(θ,φ), f3(θ,φ) ứng với giá trị j từ đến Sv: Biện Văn Hào Nhóm 18 Page 18 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Tính độ lợi anten: Áp dụng công thức tính độ định hướng: D=AL/ λ Với L/ λ=3.052:1=3.052 Hệ số A phụ thuộc vào tỷ số L/ λ biểu thi hình sau: Dựa vào đồ thị ta xác đinh A=4,5 = D=4,5*3,052=13,734 G(θ,φ)=D(θ,φ)=13,734 Sv: Biện Văn Hào Nhóm 19 Page 19 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN III.Phối hợp trở kháng Giả thiết anten cần thiết kế có Zv=75Ω.Đối với anten YAGI việc phối hợp trở kháng phụ thuộc trực tiếp vào chấn tử phát xạ (chấn tử chủ động) chấn tử nối trực tiếp với nguồn,các chấn tử lại chấn tử thụ động.Để thuận lợi trường hợp ta chọn cách phối hợp anten chữ U Trên hình vẽ ta thấy từ điểm tiếp điện C đến (1) (2) lệch đoạn =.Dòng điện tải (1), (2) ngược pha thỏa mãn tính chất đối xứng pha.Biên độ I1 I2 dòng lõi Trở kháng:Z12=ZVA=Z’=75 Ω Z10=Z20.Điểm O nằm mặt đẳng vỏ cáp:Z10=Z20== Mặt khác: lc-2= Zt=Z20 =>ZV(c-2)=(Zod2)/Zt=(752)/(75/2)=150 Ω Khảo sát Zv từ C-(1):l2=l1+ Khi đoạn l= ta có Zv=Zt không phụ thuộc vào Z0 ZV(c-1)= ZV(c-2)= 150 Ω Zvc= ZV(c-1)// ZV(c-2)=150//150=75 Ω Đối chiếu đường dây tiếp điện 75 Ω Có phối hợp trở kháng Sv: Biện Văn Hào Nhóm 20 Page 20 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Hình 6.Phối hợp trở kháng cho anten chữ U Trường KHTN - ĐHQGHN Chương III: Đưa kết thu được.Đánh giá, so sánh kết so với yêu cầu Nhận xét thảo luật hướng phát triển đề tài Nhận xét: Khi tăng N hướng tính anten cao thể đồ thị độ rộng xạ hẹp Tuy nhiên điều lại làm cho xạ phụ tăng lên Tăng khoảng cách chấn tử phản xạ với chấn tử chủ động khoảng cách chấn tử dẫn xạ độ rộng xạ giảm dần, có nhiều hướng xạ phụ xuất Độ rộng xạ phụ thuộc nhiều vào khoảng cách chấn tử dẫn xạ với chấn tử chủ động Nó thay đổi thay đổi khoảng cách chấn tử phản xạ chấn tử chủ động Khi tần số thay đổi ảnh hưởng đến thay đổi độ rộng đồ thị phương hướng Kết luận: Muốn làm cho búp sóng đồ thị phương hướng giảm dần cần tăng thông số N, d f toán đặt yêu cầu cố định N=5, f=300 Mhz, cần phải tăng khoảng cách d Qua ta rút kết luận rằng: thiết kế anten Yagi cụ thể, đểthu dễ dàng tín hiệu cần thiết, thông số cấu tạo anten phải chọn giới hạn cho phép phần lý thuyết trình bày phần Lời kết: Trong trình phân tích thiết kế đề tài “Thiết kế anten YAGI có chấn tử, làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75Ω, độ rộng đồ thị phương hướng 21/2= 25 độ”: Chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy Nguyễn Khuyến cung cấp tài liệu kiến thức cần thiết có ý kiến góp ý quý báu trình làm tập lớn Tuy cố gắng nỗ lực hoàn thành tập lớn khuyết điểm nhỏ Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp, chỉnh sửa để tập hoàn thiện Xin cảm ơn! Sv: Biện Văn Hào Nhóm 21 Page 21 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Tài liệuKhóa thamluận khảo: tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN “Anten truyền sóng ” – GS.TSKH Phan Anh “Trường điện từ truyền sóng” - GS.TSKH Phan Anh Sv: Biện Văn Hào Nhóm 22 Page 22 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến [...]... pha.Biên độ I1 và I2 đều bằng nhau vì đều là dòng lõi Trở kháng:Z 1 2= ZVA=Z’ =7 5 Ω Z10=Z20.Điểm O nằm trên mặt đẳng thế của vỏ cáp:Z10=Z2 0== Mặt khác: lc- 2= Zt=Z20 => ZV( c -2 )=( Zod2)/Zt= (75 2) / (75 /2 )=1 50 Ω Khảo sát Zv từ C-(1):l2=l1+ Khi đó một đoạn l= ta có Zv= Zt không phụ thuộc vào Z0 ZV( c-1 )= ZV( c -2 )= 150 Ω Zvc= ZV( c-1)// ZV( c -2 )=1 50//150 =7 5 Ω Đối chiếu đường dây tiếp điện 75 Ω Có phối hợp trở kháng Sv:... trị của ddx2 Tại ddx 1=0 . 17 thì chấn tử dẫn xạ 2 có điện kháng ap 2= -13.4114 (ôm) , điện trở rp 2= -19.59 17 (ôm) , a0 2= -23 .36 57( ôm ), r0 2= 19.60 57( ôm); a1 2= -9.61 67 (ôm) , điện trở r1 2= 28 .2 174 (ôm) Trở kháng riêng của chấn tử phản xạ tính theo công thức: Zva= Rb: (sin(kl /2) ) ^2 – i.Xva Ta được Zp =7 6 . 57 Sv: Biện Văn+166j Hào (ôm) Nhóm 3 12 Page 12 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi 7 chấn tử GVHD:... tử Trường hợp 4 Anten có 7 chấn tử Lpx=0. 5 7, dpx =0 . 3, ldx1=ldx 2= ldx 3= ldx 4= ldx 5=0 .4 ,ddx 1=0 .13 , ddx 2= 0 . 1 7, ddx 3=0 .2 1, ddx 4=0 .2 5, ddx 5=0 .29 và đồ thị phương hướng: Sv: Biện Văn Hào Nhóm 3 13 Page 13 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi 7 chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Hình 4 Đồ thị phương hướng của anten có 7 chấn tử Chương trình mô phỏng bằng phần.. .Thiết kế anten Yagi 7 chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Hình 1 Đồ thị phương hướng của anten chỉ có 2 chấn tử Trường hợp 2 Anten có 3 chấn tử Lpx=0. 5 7, dpx =0 . 3, ta cố định ldx=0.4 rồi quét giá trị của ddx1 Tại ddx 1=0 .13 thì chấn tử dẫn xạ 1 có trở kháng tương hỗ là :điện kháng a0 1= -4 .79 21 (ôm) , điện trở r0 1= 42. 2 122 (ôm) ;ap 1=- 30.4154 và rp 1=- 0.001 9,. Trở kháng... của anten phải được chọn trong một giới hạn cho phép như phần lý thuyết đã trình bày ở các phần trên Lời kết: Trong quá trình phân tích và thiết kế đề tài Thiết kế anten YAGI có 7 chấn t , làm việc ở tần số F = 300 MHz , Zv = 75 , độ rộng đồ thị phương hướng 21 / 2= 25 độ : Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Nguyễn Khuyến đã cung cấp tài liệu và kiến thức cần thiết cũng như có. .. của chấn tử phản xạ tính theo công thức: Zva= Rb: (sin(kl /2) ) ^2 – i.Xva Ta được Zp =7 6 . 57 +166j (ôm) Trở kháng riêng của chấn tử dẫn xạ 1 là: Z 1=8 0+ 9 4,1 7j ( ôm) Giải ma trận trở kháng theo lập luận như trên : u=[0 ;20 0;0] z= [76 .6+166i , 33-38.6i ,0 -30.4i ; 33.1-38.02i, 73 .1+ 42. 5i , -4.8+ 42. 2i ; 0-30.42i,4.8+ 42. 2i,80+94.2i ] i=z\u; ta cũng tính được Ip= 0.3189 + 0.3154i, Io= 1.8610 - 0 . 72 00i , I 1= -0.6084... tuyến Thiết kế anten Yagi 7 chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Chương trình tính giá trị điện kháng tương hỗ: function [a]=dienkhang(l1,l2,d,k,H,x,y) % x la theta, y la phi xi=0; n=80*l2; for i=1:n ds=l2/ (2* n); S=i*ds-0.5*ds; Sx=S*sin(x)*cos(y); Sy=S*sin(x)*sin(y); Sz=S*cos(x); jo=sqrt(Sx ^2+ (d+Sy) ^2) ; R=sqrt(jo ^2+ (H+Sz) ^2) ; r1=sqrt(jo ^2+ (H+Sz+l1 /2) ^2) ; r2=sqrt(jo ^2+ (H+Sz-l1 /2) ^2) ;... -0.6084 - 0.1 8 72 i rồi thay vào phương trình đồ thị phương hướng chuẩn hoá: Sv: Biện Văn Hào Nhóm 3 11 Page 11 Bộ môn: Vật lý Vô tuyến Thiết kế anten Yagi 7 chấn tử GVHD: Ks Nguyễn Khuyến Khóa luận tốt nghiệp Trường KHTN - ĐHQGHN Với n=1 và đồ thị phương hướng : Hình 2 Đồ thị phương hướng của anten có 3 chấn tử Trường hợp 3 Anten có 4 chấn tử Lpx=0. 5 7, dpx =0 . 3, ldx1=ldx 2= 0 .4 ,ddx 1=0 .13 , ta quét các... Trở kháng riêng của chấn tử dẫn xạ 1 là: Z 1=8 0+ 9 4,1 7j ( ôm) Trường KHTN - ĐHQGHN Khóa luận tốt nghiệp Trở kháng riêng của chấn tử dẫn xạ 2 là: Z 2= 8 0+ 9 4,1 7j ( ôm) Cũng theo lập luận như trường hợp có 2 chấn tử ta cũng tính được Ip, Io, I 1, I 1, I2 sau đó tính được hàm phương hướng tổng hợp và đồ thị phương hướng: Hình 3 Đồ thị phương hướng của anten có 4 chấn tử Trường hợp 4 Anten có 7 chấn tử Lpx=0. 5 7, ... jo=sqrt(Sx ^2+ (d+Sy) ^2) ; R=sqrt(jo ^2+ (H+Sz) ^2) ; r1=sqrt(jo ^2+ (H+Sz+l1 /2) ^2) ; r2=sqrt(jo ^2+ (H+Sz-l1 /2) ^2) ; a 1=( sin(k*r1))*(Sz+H+l1 /2) /r1; a 2= ( sin(k*r2)/r2)*(Sz+H-l1 /2) ; a 3 =2 *(sin(k*R)/R)*(cos(k*l1 /2) )*(Sz+H); b=((Sx*sin(x)*cos(y))+(d+Sy)*sin(x)*sin(y))/jo; c=( (2* cos(k*l1 /2) *sin(k*R)/R)-(sin(k*r1)/r1)-(sin(k*r2)/r2))*cos(x); f= sin(k*(l2 /2- abs(S))); u=(((a1+a2-a3)*b+c) *f* ds); u=-30*u; xi=xi+u; end r =2 * xi; Sv: Biện Văn Hào ... lý thuyết kỹ thuật anten, nhóm sâu vào tìm hiểu anten Yagi, mô phỏng, thiết kế anten YAGI có chấn t , làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75 , độ rộng đồ thị phương hướng = 25 độ phần mềm mô Matlab... tiết anten Yagi: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thông số cần quan tâm Chương II: mô phỏng, thiết kế anten YAGI có chấn t , làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75 , độ rộng đồ thị phương hướng 21 / 2= . .. mô anten YAGI có chấn t , làm việc tần số F = 300 MHz , Zv = 75 , độ rộng đồ thị phương hướng = 25 độ I.Tính toán mô Chấn tử chủ động làm Anten chấn tử nửa sóng Đối với Anten loại này,dòng chấn