Bài tập lớn nghiên cứu anten

Bài tập lớn nghiên cứu anten

MỤC LỤC: A Nội Dung Cơ Sở Lý Thuyết Anten YaGi: I.Cấu trúc Anten Yagi II.Vấn đề tiếp điện phối hợp trở kháng a Tiếp điện cho chấn tử dây song hành b Tiếp điện cho chấn tử đối xứng cáp đồng trục B Thiết Kế: 11 I.Các bước tính toán 12 II.Thiết kế Matlab 21 Hướng phát triển 24 C Kết Luận 25 Page A.NỘI DUNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ANTEN YAGI I Cấu trúc Anten Yagi Sơ đồ Anten vẽ hình 1.1.Nó gồm chấn tử chủ động thường chấn tử nửa sóng, chấn tử phản xạ thụ động, số chấn tử dẫn xạ thụđộng Thường chấn tử phản xạ dẫn xạ thụ động gắn trực tiếp vớithanh đỡ kim loại Nếu chấn tử chủ động chấn tử vòng dẹt gắntrực tiếp với đỡ kết cấu Anten trở nên đơn giản Việc gắn trực tiếp cácchấn tử lên kim loại thực tế không ảnh hưởng đến phân bố dòng điệntrên Anten điểm chấn tử phù hợp với nút điện áp Việc sử dụng đỡ kim loại không ảnh hưởng đến xạ Anten đặt vuông góc với chấn tử Hình 1.1: Mô hình Anten Yagi Hình 1: Mô hình Anten Yagi Để tìm hiểu nguyên lý làm việc Anten ta xét Anten dẫn xạ gồm ba phần tử: Chấn tử chủ động A, chấn tử phản xạ P chấn tử dẫn xạ D Chấn tửchủ động nối với máy phát cao tần Dưới tác dụng trường xạ tạo bởiA, P D xuất dòng cảm ứng chấn tử xạ thứ cấp Như biết, chọn chiều dài P khoảng cách từ A đến P cáchthích hợp P trở thành chấn tử phản xạ A Khi ấy, lượng xạ củacặp A–P giảm yếu phía chấn tử phản xạ tăng cường theo hướngngược lại (hướng +z) Tương tự vậy, chọn độ dài D khoảngcách từ D đến A cách thích hợp D trở thành chấn tử dẫn xạ A Khi ấy, lượng xạ hệ A–D tập trung phía chấn tử dẫn xạ vàgiảm yếu theo Page hướng ngược (hướng –z) Kết lượng xạ hệ sẽđược tập trung phía, hình thành kênh dẫn sóng dọc theo trục củaAnten, hướng từ chấn tử phản xạ phía chấn tử dẫn xạ.Theo lý thuyết chấn tử ghép, dòng điện chấn tử chủ động (I1) dòngđiện chấn tử thụ động (I2) có quan hệ dòng với biểu thức: I2/I1=a Tức dòng chấn tử chủ động sớm pha dòng chấn từ chủ động góc Với a =+ctg(X12/R12) – arctg(X22/R22) Bằng cách thay đổi độ dài chấn tử thụ động biến đổi dấu độ lớn điện kháng riêng X22 biến đổi a với X22 với trường hợp chấn tử có độ dài xấp xỉ nửa bước sóng ứng với khoảng cách d=λ/4.Càng tăng khoảng cách d biên độ dòng chấn tử thụ động giảm suy hao.Tính toán cho thấy rằng, với d ≈ (0,15 ÷ 0,25) λ điện kháng chấn tử thụđộng mang tính cảm kháng nhận I2 sớm pha so với I1 Hình 2: Sự phụ thuộc a ψ vào X22 Trong trường hợpnày chấn tử thụ động trở thành chấn tử phản xạ Ngược lại, điện kháng củachấn tử thụ động mang tính dung kháng dòng I2 chậm pha so với I1 vàchấn tử thụ động trở thành chấn tử dẫn xạ.Thông thường, Anten Yagi có chấn tử làm nhiệm vụ phản xạ.Đó trường xạ phía ngược bị chấn tử làm Page yếu đáng kể, cóthêm chấn tử đặt tiếp sau chấn tử phản xạ thứ hai kích thíchrất yếu không phát huy tác dụng Để tăng cường hiệuquả phản xạ, số trường hợp sử dụng mặt phản xạ kim loại, lướikim loại, tập hợp vài chấn tử đặt khoảng cách giống so với chấn tửchủ động, khoảng cách chấn tử chủ động chấn tử phản xạ thường đượcchọn giới hạn(0,15 ÷ 0, 25) λ Trong đó, số lượng chấn tử dẫn xạ lại nhiều.Vì xạ củaAnten định hướng phía chấn tử dẫn xạ nên chấn tử kíchthích với cường độ mạnh số chấn tử dẫn xạ đủ lớn hình thành mộtkênh dẫn sóng Sóng truyền lan hệ thống thuộc loại sóng chậm, nên vềnguyên lý, Anten dẫn xạ xếp vào loại Anten sóng chậm Số chấn tửdẫn xạ từ ÷ 10, lớn (tới vài chục) Khoảng cách giữachấn tử chủ động chấn tử dẫn xạ đầu tiên, chấn tử dẫn xạđược chọn khoảng (0,1 ÷ 0,35) λ Trong thực tế, thường dùng chấn tử chủ động chấn tử vòng dẹt hai lý sau đây: – Có thể gắn trực tiếp chấn tử lên đỡ kim loại, không cần dùng phần tửcách điện – Chấn tử vòng dẹt có trở kháng vào lớn, thuận tiện việc phối hợp trở kháng Để có hệ số định hướng theo hướng xạ chính, kích thước chấn tử dẫn xạ khoảng cách chúng cần lựa chọn thích đáng, chođạt quan hệ xác định dòng điện chấn tử Quan hệ tốt nhấtcần đạt dòng điện tương đối đồng biên độ, với giá trị gần biên độ dòng chấn tử chủ động, chậm dần pha di chuyển dọc theo trục Anten, từ chấn tử chủ động phía chấn tử dẫn xạ Khi đạt quan hệ trên, trường xạ tổng chấn tử tăng cường theo mộthướng (hướng chấn tử dẫn xạ), giảm nhỏ theo hướng khác Thường điều kiện để đạt cực đại Page hệ số định hướng phía chấn tử dẫn xạ phù hợp với điều kiện để đạt xạ cực tiểu phía chấn tử phản xạ Do vậy, Anten dẫn xạ điều chỉnh tốt xạ trở thành đơn hướng Vì đặc tính xạ Anten có quan hệ mật thiết với kích thước tương đối Anten (kích thước so với bước sóng) nên Anten Yagi thuộc loại Anten dải hẹp.Dải tần số Anten hệ số định hướng biến đổi 3dB đạt khoảng vài phần trăm Khi số lượng chấn tử dẫn xạ lớn, việc điềuchỉnh thực nghiệm Anten phức tạp thay đổi độ dài vị trícủa chấn tử dẫn đến thay đổi biên độ pha dòng điện tất cảcác chấn tử Việc xác định sơ kích thước thông số anten tiến hành theo phương pháp lý thuyết anten sóng chậm.Giả thiết chấn tử dẫn xạ có độ dài gần nửa bước sóng,chúng ta đặt cách dọc theo trục z tạo thành cấu trúc sóng chậm với hệ số sóng chậm = Để tính hệ số sóng chậmta giả thiết kết cấu có kích thước vô hạn theo trục z Giả thiết nhằm loại bỏ việc khảo sát sóng phản xạ đầu cuối kết cấu.Qua phân tích cho thấy sóng điện từ truyền lan dọc theo kết cấu có lượng tập trung gần chấn tử tạo dòng chấn tử có biên độ lệch Nếu d khoảng cách hai chấn tử hệ số pha sóng chậm xác định bởi: Ta có hệ số chậm bằng: Hệ số sóng chậm phụ thuộc vào độ dài l chấn tử khoảng cách d chúng.Với độ dài anten L=Nd xác định hệ số chậm tốt theo công thức: opt=1+ 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 hànhhoặc cáp đồng trục Page a Tiếp điện cho chấn tử dây song hành Biết trở kháng vào chấn tử nửa sóng khoảng 73Ω.Nếu chấn tử tiếpđiện đường dây song hành (trở kháng dây song hành thông thường có giátrị khoảng 200Ω đến 600 Ω) hệ số sóng chạy fide thấp Để khắc phục nhược điểm chế tạo đường dây song hành đặc biệt có trở kháng thấp.Trở kháng sóng dây song hành xác định theo công thức: R= x 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.Để giảm nhỏ trở kháng song dây song hành, giảm tỷ số D / d (cónghĩa tăng đường kính dây dẫn giảm khoảng cách hai dây), bao bọc đường dây điện môi cólớn Trong thực tế khoảng cách D không thểgiảm nhỏ tùy ý có quan hệ với điện áp chịu đựng đường dây Người ta chế tạo dây song hành có khoảng cách nhỏ, bao bọc điện môi cólớn bên có vỏ kim loại Loại dây song hành có trở kháng sóng khoảng75Ω, sử dụng để tiếp điện cho chấn tử dải sóng cực ngắn sóng ngắn Nhưng nhược điểm điện áp chịu đựng thấp.Điện áp cho phép cực đạithường không vượt 1kV.Vì loại fide sử dụng cho thiết bị thuhoặc phát có công suất nhỏ – Chấn tử kiểu T: Một dạng khác sơ đồ tiếp điện song song sơ đồ phốihợp kiểu T (hình 3a) Hình 3: Sơ đồ tiếp điện kiểu T Page - Mạch tương đương sơ đồ kiểu T (hình 3b) tương tự mạch tương đươngcủa sơ đồ kiểu Y Nguyên lý làm việc sơ đồ kiểu T tương tự nguyên lýlàm việc sơ đồ kiểu Y Tuy nhiên trường hợp đoạn fide chuyển tiếpOA biến dạng thành đoạn dây dẫn song song với chấn tử nên cần phải tính đếnsự khác biệt trở kháng sóng với fide bỏ qua hiệu ứng xạ Đầu vào chấn tử trường hợp cần phải coi OO nêntrở kháng vào chấn tử trở kháng AA biến đổi qua đoạn fidechuyển tiếp OA Có thể chứng minh trở kháng vào OO đạt cực đại l1= λ / giảm dần tiếp tục tăng l1 Đồng thời trị số trở kháng cóthể thay đổitỷ lệ đường kính d1,d2và khoảng cách chúng Nếu dùng dây song hành có trở kháng sóng 600 Ohm để tiếp điện cho chấn tử nửa sóng kích thước sơ đồ phối hợp kiểu T xác định gần đúngnhư sau: D = (0,01 ÷ 0,02) λ d1=d2; l1 = (0,09 ÷ 0,1) λ – Chấn tử vòng dẹt Khi dịch chuyển điểm AA (hình 3a) tới đầu mút chấn tử ta có chấn tửvòng dẹt (hình 4a) Hình 4: Sơ đồ tiếp điện cho chấn tử vòng dẹt Trường hợp ta nhận hai chấn tử nửa sóng có đầu cuối nối vớinhau, gọi chấn tử nhánh.Fide tiếp điện mắc vào điểm mộttrong hai chấn tử, chấn tử thứ hai ngắn mạch Sơ đồ tương đươngcủa hệ thống đoạn dây song hành dài λ/2, ngắn mạch C, đầu vào OO(hình 4b) Phân bố dòng đường dây vẽ nét đứt mũi tênchỉ chiều dòng điện Ta nhận thấy hai chấn tử nhánh kích thích Page đồng pha, bụng dòng nằm điểm chấn tử, nút dòng A–A Trường xạ tổngtạo hai phần tử tương ứng chấn tử nhánh trường bứcxạ tạo phần tử có dòng điện lớn gấp đôi Vì tính trường bứcxạ khu xa thay chấn tử vòng dẹt chấn tử nửa sóng đối xứngmà dòng điện dòng điện hai chấn tử nhánh vị trí tươngứng.Như thấy hướng tính chấn tử vòng dẹt giống nhưhướng tính chấn tử nửa sóng 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 đốixứng dây song hành Dây song hành loại fide đối xứng, việctiếp điện cho chấn tử không cần thiết bị chuyển đổi.Tuy nhiên, tần số tăng thìhiệu ứng xạ dây song hành tăng, dẫn đến tổn hao lượng méodạng 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 bọckim loại) dùng cáp đồng trục.Hình 5.10 sơ đồ mắc trực tiếp chấn tử đối xứng cáp đồng trục, khôngcó thiết bị chuyển đổi Hình 5: Sơ đồ mắc trực tiếp cáp đồng trục vào chấn tử đối xứng Trong trường hợp này, toàn dòng I1chảy lõi cáp tiếpcho nhánh chấn tử, dòng I2chảy mặt vỏ cáp phân nhánhthànhdòng I2’ tiếp cho nhánh thứ hai chấn tử dòng I2” chảy mặt ngoàicủa vỏ cáp Vì biên độ dòngI1vàI2giống (| I1|=|I2|) nên biên độ dòng điệntiếp cho hai vế khác nghĩa không thực Page việctiếp điện đối xứngcho 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,có thể mắc chấn tử với cáp theo sơ đồ phối hợp kiểu Γ (hình 6a) Nếu chấn tửcó độ dài nửa bước sóng điểm O chấn tử điểm bụng dòngđiện nút điện áp, coi điểm gốc điện Vì việc nốitrực tiếp O với vỏ cáp tiếp điện không làm tính đối xứng chấn tử.Dâydẫn cáp nối với chấn tử điểm có trở kháng phù hợp với trở khángsóng fide.Trong thực tế, để thuận tiện việc điều chỉnh phối hợp trởkháng fide chấn tử, mắc thêm tụ điều chuẩn (hình vẽ 5.11b), song nókhông đảm bảo việc tiếp điện đối xứng cách hoàn hảo Hình 6: Sơ đồ phối hợp kiểu Γ Page Thông thường để tiếp điện đối xứng cho chấn tử cáp đồng trục cần cóthiết bị chuyển đổi mắc fide chấn tử.Thiết bị chuyển đổi gọi làthiết bị biến đổi đối xứng.Sơ đồ biến đổi vẽ hình Hình 7: Sơ đồ biến đổi đối xứng Hai nhánh chấn tử không nối trực tiếp với vỏ lõi fide tiếp điện màđược chuyển đổi qua đoạn cáp.Hình 7a sơ đồ biến đổi đối xứng chữ U dùng tiếp điện cho chấn tử nửa sóng đơn giản Fide tiếp điện mắc vào điểm c, có khoảng cách tới hai đầu chữ U l1, l2khác nửa bước sóng (l1– l2= λ’ / với λ’ bước sóng trongcáp đồng trục) Trở kháng đầu cuối a, b vòng chữ U có giá trị nửa trở kháng vào chấn tử đối xứng.Trở kháng phản ánh từ đầu cuối a, b điểm c qua đoạn l1và l2 có giá trị nhau.Dòng điện fide tiếpđiện phânthành hai nhánh cóbiên độ chảy hai phía vòng chữ U tiếp cho hainhánh chấn tử Vì khoảng cách từ c tới a b khác nửa bước sóng nên dòng I1và I2 đầu cuối a b có pha ngược nhau, nghĩa đầu vào chấn tử hình thành dòng giống dòng điện đưa tới từhai nhánh đường dây song hành B Thiết Kế Page 10 Đề tài 9:Thiết kế anten YAGI chấn tử làm việc f = 150MHz, Zvv =75Ω có độ rộng đồ thị phương hướng 2θ0 = 250 I.Các bước tính toán 1.Tính toán thông số -Giả thiết anten YAGI có tần số f=150 MHz nên ta xác định bước sóng λ =(3.108)/(150.106)=2(m) Với độ rộng đồ thị phương hướng 2θ0 = 250 ta xác định hệ số định hướng D theo công thức: D= ( ;.) D = dB Mà theo lý thuyết hệ số định hướngDmax = A x Trong L chiều dài anten L=dpx+N.dx Hệ số A phụ thuộc với biểu diễn đồ thị : 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.Với mục đích (dòng phản xạ nhanh pha so với dòng phát xạ) độ dài phản xạ cần chọn lớn độ dài phát xạ (chấn tử 0) Thường độ dài phản xạ chọn giới hạn (0,51 ÷ 0,53) λ Còn khoảng cách phản xạ phát xạ chọn giới hạn (0,15 ÷ 0,25) λ Pha yêu cầu dẫn xạ (chậm pha so với dòng chấn tử chủ động) đảm bảo Page 11 cách chọn độ dài nó, thông thường độ dài dẫn xạ ngắn độ dài chấn tử chủ động khoảng cách dẫn xạ với phát xạ dẫn xạ với chọn giới hạn (0,1 ÷ 0,35) λ Khoảng cách chọn giới hạn: dpx = (0,15 ÷ 0,25)λ ddx = (0,1 ÷ 0,35)λ Vì hệ số định hướng anten lớn nên độ dài anten phải dài Do ta chọn khoảng cách dpx = 0,25λ ddx = 0,35λ Suy chiều dài anten: L = dpx + N ddx =0,25.2+5.0,35.2= (m) Qua công thức,ξ=1+ xác định hệ số sóng chậm tốt là: ξ=1+=1+1,25 Với yêu cầu chọn độ dài khoảng cách chấn tử sau: Do anten có chấn tử đối xứng qua trục nên ta có: + Khoảng cách chấn tử phát xạ chấn tử phản xạ: dpx=0,25 λ=0,252=0,5(m) + Khoảng cách chấn tử chủ động với chấn tử dẫn xạ nhưgiữa chấn tử dẫn xạ với nhau: ddx=0,35 λ=0,35.=0,7(m) Page 12 -Tính độ dài chấn tử dẫn xạ,phản xạ,chủ động: *Gọi chiều dài chấn tử phản xạ là:lpx *Chiều dài chấn tử chủ động là:lcđ *Chiều dài chấn tử dẫn xạ là:l1dx ,l2dx ,l3dx,l4dx,l5dx *Độ chênh lệch chiều dài chấn tử dẫn xạ với chấn tử chủ động chấn tử dẫn xạ với là:l1 ,l2 ,l3 , l4 , l5  Theo lý thuyết chấn tử đối xứng để xảy cộng hưởng anten phải thiết kế cho độ dài chấn tử trước chấn tử sau phải chênh lệch khoảng l đủ lớn Ta có công thức xác định điện kháng: Xl=A cotg (1) Trong A trở kháng sóng anten xác định công thức: A =120(ln-1) Công thức xác định trường hợp l < a:Đường kính chấn tử Độ dài cộng hưởng chấn tử xác định phương trình: Xtổng-A cotg =0 Mặt khác,thay l=0.5-l ta có cotg =cotg=tg Trong nhiều trường hợp l nhỏ nên coi gần đúng: tg(kl/2)=kl/2 Ta nhận công thức: l= (2) Page 13 Áp dụng vào toán giả thiết anten cấu tạo từ chấn tử có đường kính nhau: Chọn a=(m).ta xác định được: A =120(ln-1)=120(ln-1)=708,93Ω Chấn tử chủ động chọn cố định có chiều dài lcđ= =1 (m) Bằng thực nghiệm ta tìm ứng với l=0.5 Xtổng=42.5Ω Thay vào (2) ta có: l1==0.04(m) Vậy chiều dài chấn tử dẫn xạ thứ là: l1dx=lcđ -l1=1-0,04=0,96(m) Vì nhỏ nên chiều dài chấn tử dẫn xạ gần xấp xỉ nửa bước sóng theo lý thuyết Xtổng42.5Ω.Do khoảng cách chấn tử không thay đổi: l1l2 =l3=l4=l5=0.04(m) Chiều dài chấn tử dẫn xạ thứ hai là: l2dx=l1dx -l2=0,96-0,04=0.0,92(m) Chiều dài chấn tử dẫn xạ thứ ba là: l3dx=l2dx -l3=0,92-0,04=0,88(m) Chiều dài chấn tử dẫn xạ thứ tư là: L4dx=l3dx -l4=0,88-0,04=0,84(m) Chiều dài chấn tử dẫn xạ thứ năm là: L5dx=l4dx -l5=0,84-0,04=0,80(m) Chiều dài chấn tử phản xạ là: lpx=lcđ + l=1+0,04=1,04(m) Page 14 *Kết luận: Vậy anten cần thiết kế có số liệu sau: lpx=1,04(m) lcđ=1,00(m) l1dx=0,96(m) l2dx=0,92(m) l3dx=0,88(m) l4dx=0,84(m) l5dx=0,80(m) dpx=0,25 λ=0,252=0,5(m) ddx=0,35 λ=0,35.=0,7(m) L=4m Hình minh họa Page 15 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===37,5 Ω 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 Page 16 Hình 1.Phối hợp trở kháng cho anten chữ U 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 Ảnh hưởng mặt phản xạ lên trường xạ anten trường hợp thường tác động lên đặc trưng hướng mặt phẳng đứng Trong trường hợp tổng quát, anten cấu tạo từu số chấn tử tính đến ảnh hưởng đất đặc trưng hướng xác đinh công thức: ƒ(θ, φ) = ƒ1(θ,φ) ƒ2(θ,φ) ƒ3(θ,φ) Trong đó: ƒ1(θ,φ) - Thừa số xác định đặc trưng chấn tử: Trong mặt phẳng E Trong mặt phẳng H ƒ2(θ,φ) - Thừa số hệ: Page 17 Ij - biên độ dòng chấn tử j I0 - biên độ dòng chấn tử chủ động Φj - pha dòng chấn tử thứ j dz - khoảng cách từ chấn tử j đến chấn tử Ta coi dòng chấn tử Suy tỷ số Vì vai trò chủ yếu định dạng đặc trưng hướng phân bố pha phân bố biên độ dz = (j-2) dtb Với dtb khoảng cách trung bình chấn tử; Φj = -k dz: pha dòng điện chấn tử giảm theo quy luật tuyến tính; θ : góc tạo phương điểm quan sát với trục chấn tử, Suy Biến đổi ta Vì hệ anten có N+2 chấn tử nên : Page 18 Hàm phương hướng biên độ chuẩn hóa hệ có dạng ƒ3(θ,φ) - Thừa số ảnh hưởng đất (trong mặt phẳng H) h : độ cao anten Đặc trưng hướng chuẩn hóa mặt phẳng E Đặc trưng hướng chuẩn hóa mặt phẳng H Không xét đến ảnh hưởng đất Xét đến ảnh hưởng đất thì: Page 19 II.Thiết kế Matlab CODE: chương trình thiết kế >>clear all >>clc disp('Chuong trinh ve thi buc xa cua an ten YAGI'); disp('GVHD: Nguyen Khuyen'); disp('SVTH: Do Van Thang, Nguyen Van Giang, Nguyen Duc Quy, Nguyen Thanh Binh'); N=input('Nhap vao so chan tu dan xa N='); f=input('Nhap vao tan so theo MHz: f='); dpx=input(' Nhap k/c giua chan tu phat xa va phan xa dpx = '); ddx=input(' Nhap k/c giua chan tu phat xa va dan xa ddx= '); L=dpx+N*ddx; lambda=3e2/f; k=2*pi/lambda; 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))))); Page 20 figure polar(x,y,'m') title('Do thi buc xa mp H khong tinh anh huong cua dat') z=abs((sin((N+2)/2*k*dtb*(1-cos(x)))./((N+2)*sin(k/2*dtb*(1cos(x))))).*(cos(pi/2*sin(x))./cos(x))); figure polar(x,z) title('Do thi buc xa mat phang E khong tinh anh huong cua dat') Chạy thử ta được: Chuong trinh ve thi buc xa cua an ten YAGI GVHD: Nguyen Khuyen SVTH: Do Van Thang, Nguyen Van Giang, Nguyen Duc Quy, Nguyen Thanh Binh Nhap vao so chan tu dan xa N=5 Nhap vao tan so theo MHz: f=150 Nhap k/c giua chan tu phat xa va phan xa dpx = 0.5 Nhap k/c giua chan tu phat xa va dan xa ddx= 0.7 Page 21 Page 22 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Anten Yagi dùng để thu tín hiệu truyền hình tương tự chủ yếu, thiết kế đơn giản, gọn nhẹ kinh tế Tuy nhiên việc thiết kế Anten trình bày tập đồ án chưa thiết kế tính toán tối ưu Do phát triển cần xét đến việc tính toán tối ưu thiết kế Anten cho đạt tiêu chất lượng cao như: hệ số định hướng cần đạt được, mức xạ phụ, mức xạ ngược, dải tần công tác…… Trong kỷ nguyên thông tin ngày phát triển công nghệ thông tin di động, thông tin vệ tinh đòi hỏi phải có hướng nghiên cứu sâu rộng hơn, để tìm loại cấu hình Anten phù hợp, đáp ứng nhu cầu truyền tải thông tin đa phương tiện thiết thực Page 23 Do việc nghiên cứu Anten với hỗ trợ ngày mạnh kỹ thuật máy tính tạo bước đột phá ngành thông tin liên lạc dịch vụ giải trí truyền hình C Kết Luận Sau trình làm tập lớn chúng em rút số kinh nghiệm tìm hiểu thêm nhiều kiến thức lĩnh vực thiết kế anten học tập nghiên cứu sau này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giúp đỡ chúng em trình hoàn thiện tập lớn! Chúng em xin chúc thầy gia đình mạnh khoẻ! Page 24 Tài liệu tham khảo: Trường Điên từ_Tác giả:Nguyễn Khuyến-Lâm Hồng Thạch Lý thuyết kỹ thuật anten truyến sóng_Tác giả:Phan Anh Page 25 [...]... những hướng nghiên cứu sâu hơn rộng hơn, để tìm ra được các loại cấu hình Anten phù hợp, đáp ứng được nhu cầu truyền tải thông tin đa phương tiện là hết sức thiết thực Page 23 Do vậy việc nghiên cứu Anten với sự hỗ trợ ngày càng mạnh hơn của kỹ thuật máy tính có thể tạo ra bước đột phá trong ngành thông tin liên lạc cũng như các dịch vụ giải trí truyền hình C Kết Luận Sau quá trình làm bài tập lớn chúng... tìm hiểu thêm được nhiều kiến thức hơn trong lĩnh vực thiết kế anten và học tập nghiên cứu sau này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ chúng em trong quá trình hoàn thiện bài tập lớn! Chúng em xin chúc thầy và gia đình mạnh khoẻ! Page 24 Tài liệu tham khảo: Trường Điên từ_Tác giả:Nguyễn Khuyến-Lâm Hồng Thạch Lý thuyết kỹ thuật anten và truyến sóng_Tác giả:Phan Anh Page 25 ... (0,1 ÷ 0,35)λ Vì hệ số định hướng của anten lớn nên độ dài anten phải dài nhất có thể Do đó ta chọn khoảng cách dpx = 0,25λ và ddx = 0,35λ Suy ra chiều dài anten: L = dpx + N ddx =0,25.2+5.0,35.2= 4 (m) Qua công thức,ξ=1+ chúng ta xác định được hệ số sóng chậm tốt nhất là: ξ=1+=1+1,25 Với yêu cầu như trên chúng ta chọn độ dài và khoảng cách của các chấn tử như sau: Do anten có các chấn tử đối xứng qua... 1.Phối hợp trở kháng cho anten chữ U Tính đặc trưng hướng Anten Yagi có thể coi như một hệ tuyến tính gồm các nguồn rời rạc Anten thường đặt ở độ cao bằng một số lần chiều dài bước sóng so với mặt đất hoặc mặt phản xạ Ảnh hưởng của mặt phản xạ lên trường bức xạ của anten trong trường hợp này thường tác động lên đặc trưng hướng trong mặt phẳng đứng Trong trường hợp tổng quát, đối với anten cấu tạo từu một... xa va dan xa ddx= 0.7 Page 21 Page 22 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Anten Yagi dùng để thu các tín hiệu truyền hình tương tự là chủ yếu, nó được thiết kế đơn giản, gọn nhẹ và kinh tế Tuy nhiên việc thiết kế Anten được trình bày trong tập đồ án này chưa được thiết kế và tính toán tối ưu Do đó khi phát triển hơn nữa cần xét đến việc tính toán tối ưu là thiết kế Anten sao cho đạt được các chỉ tiêu chất lượng cao nhất... với nhau lần lượt là:l1 ,l2 ,l3 , l4 , l5  Theo lý thuyết về chấn tử đối xứng để xảy ra cộng hưởng thì anten phải được thiết kế sao cho độ dài của chấn tử trước và chấn tử sau phải chênh lệch nhau 1 khoảng l đủ lớn Ta có công thức xác định điện kháng: Xl=A cotg (1) Trong đó A là trở kháng sóng của anten và được xác định bằng công thức: A =120(ln-1) Công thức trên được xác định trong trường hợp l < a:Đường... phản xạ là: lpx=lcđ + l=1+0,04=1,04(m) Page 14 *Kết luận: Vậy anten cần thiết kế có các số liệu như sau: lpx=1,04(m) lcđ=1,00(m) l1dx=0,96(m) l2dx=0,92(m) l3dx=0,88(m) l4dx=0,84(m) l5dx=0,80(m) dpx=0,25 λ=0,252=0,5(m) ddx=0,35 λ=0,35.=0,7(m) L=4m Hình minh họa Page 15 Phối hợp trở kháng Giả thiết anten chúng ta cần thiết kế có Zv=75Ω.Đối với anten YAGI việc phối hợp trở kháng phụ thuộc trực tiếp vào chấn... xác định được hệ số định hướng D theo công thức: D= ( ;.) D = dB Mà theo lý thuyết hệ số định hướngDmax = A x Trong đó L là chiều dài anten L=dpx+N.dx Hệ số A và phụ thuộc với nhau như biểu diễn trên đồ thị : Chấn tử chủ động làm Anten là chấn tử nửa sóng Đối với Anten loại này, dòng trong chấn tử thụ động được cảm ứng do trường được tạo bởi chấn tử chủ động Còn pha của dòng trong các chấn tử thụ...Đề tài 9:Thiết kế anten YAGI 7 chấn tử làm việc ở f = 150MHz, Zvv =75Ω có độ rộng đồ thị phương hướng 2θ0 = 250 I.Các bước tính toán 1.Tính toán các thông số -Giả thiết anten YAGI có tần số f=150 MHz nên ta xác định được bước sóng λ =(3.108)/(150.106)=2(m) Với độ rộng đồ thị phương hướng 2θ0 =... phương trình: Xtổng-A cotg =0 Mặt khác,thay l=0.5-l ta có cotg =cotg=tg Trong nhiều trường hợp l khá nhỏ nên có thể coi gần đúng: tg(kl/2)=kl/2 Ta nhận được công thức: l= (2) Page 13 Áp dụng vào bài toán giả thiết anten được cấu tạo từ những chấn tử có đường kính như nhau: Chọn a=(m).ta xác định được: A =120(ln-1)=120(ln-1)=708,93Ω Chấn tử chủ động được chọn cố định có chiều dài lcđ= =1 (m) Bằng thực nghiệm