lý thuyết về dipol điện

thị phương .hướng .của .Di-pol điện..Vẽ.. phương .hướng .trong .không .gian 2 chiều và 3 chiều... BIỂU DIỄN VECTO TRONG TỌA ĐỘ ĐE-CÁCBIỂU DIỄN VECTO TRONG TỌA ĐỘ CẦU Trong đó: l... Do

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

  

-BÀI TẬP LỚN Môn:Lý thuyết và kỹ thuật ăng ten

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : PGS.TS TRẦN XUÂN VIỆT SINH VIÊN : MAI NGỌC LINH

HẢI PHÒNG/2016

MỤC LỤC

A Khái quát lý.thuyết về Dipol điện

1 Khái niệm về Di-pol điện

2.Mô hình toán của Dipol điện và biểu diễn véc tơ trong tọa độ Decac và tọa độ cầu

3.Các tính chất và thông số của đipôl điện:

- Công suất bức xạ

-Điện trở bức xạ và hệ số định hướng của Di-pol

B Hàm phương hướng và đồ thị phương hướng của Di-pol điện Vẽ đồ thị phương hướng trong không gian 2 chiều và 3 chiều sử dụng Mathlab

KHÁI QUÁT LÝ THUYẾT VỀ DIPOL ĐIỆN

1.Khái niệm: Di-pole điện.là một.phần.tử.dẫn.điện.thẳng.rất mảnh.có.độ dài l

<< so với lamda/2 được.đặt.vuông.góc.với.trục.Z Khi cho dòng.điện I chạy qua

có biên.độ.và.pha.ở.mọi.điểm.đều.như.nhau ttttttttqua,,,,,

Trở kháng của pole rất nhạy với chiều dài điện của nó Do đó, một Di-pole nói chung sẽ chỉ thực hiện tối ưu trên một băng thông khá hẹp, xa hơn nữa

là trở kháng của nó sẽ không có tác dụng cho các máy phát hoặc máy thu (và đường truyền) Các điện trở và thành phần của trở kháng đó, như là một hàm của chiều dài điện, được thể hiện trong đồ thị đi kèm Việc tính toán chi tiết về những con số này liên quan đến thông số của Di-pole Lưu ý rằng giá trị của điện kháng là phụ thuộc vào đường kính của dây dẫn; và chỉ dành cho dây dẫn

có đường kính xấp xỉ 0,001 lần bước sóng

Di-pole có chiều dài nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của tín hiệu được gọi

là lưỡng cực ngắn Chúng có trở kháng bức xạ rất thấp và một điện dung cao làm cho chúng anten không hiệu quả Tuy nhiên, chúng vẫn có thể được sử dụng cho 1 số loại ăng-ten

Di-pole có chiều dài khoảng một nửa bước sóng của tín hiệu được gọi là lưỡng cực nửa sóng và được sử dụng rộng rãi như vậy hoặc làm cơ sở để thiết kế ăng-ten phái sinh Trở kháng bức xạ của chúng lớn hơn nhiều, gần hơn với trở kháng của đường truyền dẫn có sẵn, và thông thường lớn hơn nhiều so với điện trở của dây dẫn, do đó hiệu quả của họ đạt tới 100% và hiện nay thường được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật vô tuyến

2.Mô hình toán của Dipol điện và.biểu diễn véc tơ trong tọa độ Decac và

tọa độ cầu

BIỂU DIỄN VECTO TRONG TỌA ĐỘ ĐE-CÁC

BIỂU DIỄN VECTO TRONG TỌA ĐỘ CẦU

Trong đó:

l << lam-đa/2(gần-như-không có kích thước)

φ là- góc lệch.pha so với trục x

θ là -góc lệch pha so với trục z

S là vecto Poy-ting

Hφ và Eφ vuông góc với nhau và vuông góc với vecto Poy-ting

R là khoảng cách

Khi R >> λ để.khảo sát trường vùng.xa

Ta có:Góc φ chạy từ 0 đến 3600 Góc θ chạy từ 00 đến 1800

→ Nếu điểm M(R,θ,φ) thuộc tọa độ cầu thì ta phải biến đổi sang tọa độ đề-các

của nó trong ba chiều có hình dạng giống như một toroid đối xứng qua trục của Di-pole.Các bức xạ là tối đa ở góc bên phải lưỡng cực, và =0 trên trục của anten

Do đó, một lưỡng cực gắn kết theo chiều dọc sẽ được đa hướng trong mặt phẳng nằm ngang và = 0 khi nằm trong mặt phẳng thẳng đứng

.

Bức xạ không gian 3 chiều của một Di-pole

Điện trường của một Di-pole tỏa dọc nửa sóng ăng-ten lưỡng

cực

3.Các tính chất và thông số của Di-pol điện

a, Công suất bức xạ của Di-pol.điện có.thể được.coi.như công suất.tiêu hao trên Rtđ khi có dòng điện với biên độ bằng biên độ dòng điện chạy.qua

trực tiếp Đối với Di-pole Hert, chúng ta có thể tính toán các thông lượng điện theo vector Poyn-ting

P∑=1/2.|Ie|2.Re

∑d

b, Công thức tính điện trở bức xạ:

Re

∑d=2/3.ᴨ.W.(l/λ)2

Trong đó: W là trở kháng sóng của môi trường.Trong không gian tự do

W0=120.ᴨ (Ω)

→ Điện trở bức xạ phụ thuộc vào hệ số kích thước l/λ và môi trường truyền

c, Hệ số định hướng của anten(D) là tỉ số giữa cường độ bức xạ của anten ở một hướng.nào đó so với cường độ bức xạ của ăng ten.đẳng hướng với công suất bức xạ bằng nhau

Dmax.=3/2 và D(θ,φ).=3/2.sin2θ

HÀM PHƯƠNG HƯỚNG VÀ ĐỒ THỊ PHƯƠNG HƯỚNG CỦA DIPOL

ĐIỆN

Hàm phương hướng có 2 loại là hàm phương hướng biên độ và hàm phương hướng chuẩn hóa

Công thức xác định hàm phương hướng của Di-pol điện là:

f (θ, φ) = W.Ge

θ= -W.Ie.l.sin θ.iθ

→Chỉ phụ thuộc vào θ mà không phụ thuộc vào φ chứng tỏ hàm phương hướng của.Di-pol đẳng.hướng trong mp (E) và vô hướng trong mp(H)

Hàm phương hướng biên độ là:

|f0 (θ, φ)|=W.Ie.l.[sin φ]

Hàm phương hướng chuẩn hóa là f (θ,φ) / max của f (θ,φ).Mà max f (θ,φ) = 1 thì F= |f (θ,φ)|.thường thì hàm phương hướng chuẩn hóa bằng với hàm phương hướng.( F= f (θ,φ))

VẼ ĐỒ THỊ PHƯƠNG HƯỚNG CỦA DIPOL ĐIỆN BẰNG MATLAB

1.Vẽ đồ thị phương hướng 2d

Code Math-lab

function Do-thip-h(I l ,a)

teta.=0:0.02:2*pi;

F=abs(sin(teta));

X=(1/sq.rt.(2)).*cos(teta);

Y=(1/sq.rt(2)).*sin.(teta);

figure

polar.(teta,F)

hold on

plot.(x .y,'green')

[tt,phi].=.meshgrid(0:.pi./.150:.pi,0:.pi./150:.a.*pi);

f=.abs.(120*pi.*.I.*.l.*sin(tt));

X=f.*sin(tt).*cos(.phi);

Y=f.*sin(tt).*sin(.phi);

Z=f.*cos(tt);

figure

surf.(X,Y,Z)

end

Ta có đồ thị phương hướng 2d có góc φ=const, fm(θ)=const.

0.2 0.4 0.6

0.8 1 30

210

60

240

90 270

120 300

150 330

180 0

Nhận xét:

Đường tròn màu đỏ là đường tròn có bán kính là 0.7071 sẽ cắt đường tròn đơn vị màu xanh tại 2 điểm.Góc hợp bởi đường thẳng nối gốc tọa độ với từng điểm là góc teta3 ( góc giữa 2 hướng suy giảm 3dB)

Code Mathlab

function dothip-h(I,L,a)

teta=0:0.0.2:2*pi;

F=abs(si.n(teta));

X=(1/sq.rt.(2))*.cos.(teta);

Y=(1/sq.rt(2))*.sin.(teta);

figure

polar.(.teta,F)

hold on

plot(x,y,'green')

figure

polar.(teta,F./F)

[tt,phi].=mesh.grid(0:.pi./150:pi,0:pi./150:a*.pi); f=.abs(120*.pi.*.I*.l.*sin.(tt));

X=.f.*sin.(tt).*cos.(phi);

Y=.f.*sin.(tt).*sin.(phi);

Z=.f.*cos.(tt);

figure

Surf.(X,Y,Z)

end

Ta có đồ thị phương hướng 2d, có góc φ=900, fm(φ)=1.

0.2 0.4 0.6 0.8 1

30

210

60

240

90

270

120

300

150

330

Nhận xét: Nếu θ khác 900 thì fm(φ) khác 1

.Nếu θ=.450 thì fm(φ).=.0,7071

2,Đồ thị phương hướng 3d

Code Matlab [tt,phi] = meshgrid(0:6:180,-90:6:180) ;

tt= tt*pi./180;

phi=phi*pi./180;

a=abs.(sin(tt));

X=a.*sin(tt).*cos(phi);

Y=a.*sin(tt).*sin(phi);

Z=a.*cos(tt);

Surf(X,Y,Z)

axis equal

hold on

plot3([-1.55*max.(max.(abs.(x))) 0.3*max.(max.(abs(x)))],[0 0],[0 0],'k',

'linewidth',1.6)

hold on

plot3(-1.55*max.(max.(abs.(x))),0,0,'k<','linewidth',2.5)

hold on

plot3([0 0],[-1.55*max.(max.(abs.(y))) 0.3*max(max(abs(y)))],[0 0],'k',

'linewidth',1.6)

hold on

plot.3(0,-1.55*max.(max(.abs.(y))),0,'k<','linewidth',2.5)

hold on

plot.3([0 0],[0 0],[-0.3*max.(max.(abs(z))) 1.5*max(max(abs(z)))],'k',

'linewidth',1.6)

hold on

plot.3(0,0,1.5*max.(max(abs.(z))),'k^','linewidth',2.5)

hold on

title(['Do.thi phuong.huong cua di-pol dien trong khong gian 3

chieu'],'fontsize',15)

text.(0.08,0,1.55.*max.(max(z)),'Z','fontsize',15)

text.(-0.3,-1.55.*max.(max(y)),0,'Y','fontsize',15)

text.(-1.55*max.(max.(x)),-0.2,0,'X','fontsize',15)

-1

-0.5

0

0.5

1

-1 -0.5

0 0.5

1

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

y

z

Do thi phuong huong cua dipol dien trong khong gian 3 chieu

x