ĐĂC TÍNH của dàn ANTEN CHẤN tử KHE TRÊN ỐNG dẫn SÓNG

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN:NGUYỄN XUÂN TUẤN BÀI TẬP LỚN ĐẶC TÍNH DÀN ANTEN CHẤN TỬ KHE TRÊN ỐNG DẪN SÓNG HẢI PHÒNG - 2016 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN:NGUYỄN XUÂN TUẤN BÀI TẬP LỚN ĐẶC TÍNH DÀN ANTEN CHẤN TỬ KHE TRÊN ỐNG DẪN SÓNG NGÀNH:ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Người hướng dẫn:PGS.TS:TRẦN XUÂN VIỆT HẢI PHÒNG - 2016 MỤC LỤC I.CÂU TAO………………………………………………………………………… II.PHÂN LOẠI……………………………………………………………………… III.ANTEN KHE NỬA SÓNG……………………………………………………… IV.ANTEN KHE ỐNG DẪN SÓNG……………………………………………… V.HỆ ANTEN KHE TRONG ỐNG DẪN SÓNG………………………………… VI.KẾT LUẬN……………………………………………………………………… NỘI DUNG I.CẤU TẠO: Cấu tạo khe hẹp l lỗ cắt kim loại.Năng lương đươc anten tiếp nhận bức xạ qua khe II.PHÂN LOẠI: Anten chia làm loại: • Anten khe nửa sóng • Anten khe-ống dẫn sóng Anten khe ứng dụng rỗng rãi kích thước thiết kế đơn giản lại thuận lợi lĩnh vực sản xuất đời sống III.Anten khe nửa sóng Xét trường hợp khe bức xạ vào nửa không gian Hình vẽ ứng với trường hợp khe hẹp với bước sóng có độ dài λ/2 cắt thành ống Trường xạ gồm có thành phần là Eφ và Hθ Cường độ anten biểu diễn qua công thức sau đây: Eϕ = i U 0khe cos( π2 cosθ ) e− ikR π sin θ R Hθ = −i khe U0 WU 0khe cos( π2 cosθ ) e− ikR π sin θ R : gọi điện áp nằm điểm khe Đồ thị phương hướng anten khe xét trường hợp :trường hợp mặt phẳng qua trục khe mặt phẳng vuông góc với trục khe hẹp tương ứng với mặt phẳng H E a) Đồ thị phương hướng anten khe nửa sóng mặt phẳng H( mặt phẳng qua trục khe) b) Đồ thị phương hướng anten khe nửa sóng mặt phẳng E (mặt phẳng vuông góc với trục khe) khe bức xạ vào miền không gian thế mà đồ thị phương hướng chúng có ý nghĩa ½ mặt phẳng khảo sát so sánh đánh giá biểu thức anten khe trường bức xạ chấn tự điện ta nhận điều kiện bức xạ anten không gian với cường độ (về mặt trị số) cường độ chấn tử điện Ta công thức: U 0khe = 12 WI 02 Khảo sát khe nguyên tố với điều kiện sau: I = ampe cường độ trường chấn tử điện tạo với cường đồ trường khe tạo điện áp đầu vào có trị số 60π vôn Ta biểu thức: G∑khe = e R∑ W2 Khi ta cắt khe kim loại mỏng -> thu điện dẫn bức xạ chấn tử khe e Có R∑ có nghĩa điện trở bức xạ chấn tử tường đương ( chấn tử dẹt) Mối quan hệ thành phần dẫn nạp khe mặt với trở kháng vào chấn tử điện e Yykhe = UI00 = 4WZ2v Trong đó: e Zv trở kháng vào chấn tử điện tương đương Xét trường hợp khe mặt xác định: khe ∑ G khe y Y = e R∑ W2 Z ve = W2 Nhận xet: công suất bức xạ khe mặt ½ công suất bức xạ khe mặt vậy mà điện dẫn bức xạ khe mặt ½ điện dẫn bức xạ khe mặt Gia trị điện dẫn bức xạ khe nửa sóng mặt là: G∑khe = 0, 001026 Ω Khe mặt trường hợp ta cắt tâm kim loại dùng hộp để che chắn bên nó: Độ cao hộp sấp xỉ với giá trị λ/4 ta biễu điện dang đơn giản hộp ( dây song hành ngắn mạch đầu cuối chiều dài h=λ/4) Zvào vô lớn Đồ thị phương hướng mặt phẳng E anten khe mặt Đồ thị phương hướng anten xét mặt phẳng E phụ thuộc vào kích thước vecto E với kim loại theo chiều song song, đó đồ thị phương hướng xét mặt phẳng H lại phụ thuộc vào kích thước kim loại Trường hợp có thể xác định nguyên lý đổi lẫn IV.Anten khe ống dẫn sóng a Nguyên lí: Anten đươc cấu tạo gồm ống dẫn sóng hình tròn hay hình chữ nhật đó cắt nhiều khe.Độ dài nửa bước sóng Nếu ống dẫn sóng hình tròn:H11 dạng sóng kích thích Nếu ống dẫn sóng hình chữ nhật:H 10 dạng sóng kích thích Dòng điện mặt xuất thành ống có sóng điện từ lan truyền ống dẫn sóng Biểu thức vecto mật độ dòng: J se =  n × H  n - Véctơ pháp tuyến với mặt thành ống, H - gọi Véctơ cường độ từ trường bề mặt thành ống Vecto từ trường gồm có thành phần (khi truyền sóng H10) đó là: H x = H cos ( πax ) e − iβ z H z = −iAH sin ( πax ) e − iβ z Trong đó giá trị sau:a độ rộng thành hẹp ống dẫn sóng Ho biên độ max cường độ trường A giá trị số Xét mặt thành ống ta có thành phần ngang Jx Jy ( từ trường dọc Hz) Từ trường ngang Hx thành phần dòng dọc Jz Nếu khe cắt đường sức từ ống dẫn sóng nằm thành ống dẫn  Idẫn bị gián đoạn( thành ống dẫn sóng) chuyển thành Idịch vông góc với mép khe Idịch đạt giá trị cực đại ta đặt vuống góc đường sức mật độ dòng điện Khi sự kích thích khe mạnh Dưới sự xếp khe khác thành ống dẫn sóng: Các thành phần ngang Jx Jy kích thích Khe dọc (1) nó cắt trường hợp rộng hẹp Các thành phần điện mật độ dòng điện Jz kích thích khe ngang ống dẫn sóng (2) Với trường hợp nếu cắt hep Hx= Jz = thế có thể cắt rộng Nếu khe ngang có thể cắt rộng khe nghiêng (3) có thể cắt rộng hẹp với sự kích thích thành phần dòng điện dù dọc hay ngang Loại thứ(4) khe chữ thập đó sự kết hợp yêu tố khe dọc khe ngang vậy mà nó hội tụ đước đặc điểm loại khe Idoc Ingang lếch pha 90 độ.Loại khe hình chữ thập bức xạ sóng phân cực tròn theo hướng vuôn góc 90 độ với thành rộng ống dẫn V hệ anten khe ống dẫn sóng Việc thiết lập hệ thống anten có hệ thống khe cắt ống dẫn có ý nghĩa với việc tạo dạng đồ thị phương hướng anten hẹp hay rộng đặc biệt hay có thể điều khiển tần số Xét anten đồng pha: loại anten có cấu tạo ống dẫn sóng nối tắt đầu cuối với điểu chỉnh pistông ngắn mạch.Nếu ống dẫn hình chữ nhật khe cặt theo chiều dọc bố trí so le phía đường trung bình Hình vẽ biểu thị dùng thăm đặt rộng ống dẫn sóng điều chỉnh pistông ngắn Cường độ kích thích khe phụ thuộc vào yếu tố: • Khoảng cách tính từ tâm khe đến đường trung bình • Khoảng cách tâm khe kề với khoảng cách từ khe đến pistông ngắn mạch Sự xuất sóng đứng ống dẫn sóng bờ mặt vật dẫn lý tưởng hình vẽ: Như hình vẽ: đầu cuối ống dẫn sóng xuất bụng Hx nút Hz Để đạt cường độ kích thích cưc đại khoảng cách từ khe đến pisstong phải đạt giá trị Λ/4 hay theo công thức tính: L = (2n + 1) Λ4 Với n= 0,1,2,3,4,5 Nếu trường hợp khe ngang ta có công thức: L = n Λ2 Với n= 0,1,2,3,4,5 Khoảng cách lúc từ khe đến pisstong đạt giá trị Λ/2 Trường hợp khe ngang sử dụng vào thực tế khoảng cách khe kề phải Λ điều đó khó kích thích đồng pha Xét trường hợp hệ thống khe dọc đồng pha: Hàm phương hướng thể qua biểu thưc π Nkd E cos ( sin θ ) sin ( sin θ ) F = Emax = N cosθ sin ( kd sinθ ) (θ ) Trong đó: N số khe d gọi khoảng cách tâm khe mà nằm kề với θgóc pháp tuyến Hệ số định hướng là: D= 3,2 N Tại vị trí khe đầu tiền từ máy phát điện dẫn vào anten biểu thi Khoảng cách Λ/2vơi khe kề với L = (2n + 1) Λ4 điện dẫn vào anten là: ' GV' A = NGkhe ' Gkhe gọi điện dẫn vào khe đơn xác định theo biểu thưc: aΛ  πλ   π x1  GV' = GvWtd = 2, 09 cos  ÷sin  ÷ bλ  2Λ   a  Với: a độ rộng lớn ống dẫn song b độ rộng nhỏ ống dẫn sóng λ- bước sóng không gian tự Gkhe = NWtd Theo hàm chuẩn hóa ta có: ' Gkhe = N ' GV' A = NGkhe =1 Khi anten phối hợp trở kháng ống dẫn sóng Trong trường hợp ống dẫn sóng ngắn mạch: Λ L = (2n + 1) Λ ' '  GV A = NGkhe = d= Sự phối hợp trở kháng anten fide trở nên bị ảnh hưởng xấu nếu bước sóng có sự biến đổi Hệ thống khe ống dẫn sóng sử dụng với điều kiệu khoảng cách khe kề khác Λ/2 giúp cho việc khắc phục nhược điểm Anten không cộng hưởng (anten đồng pha) loại anten kích thích sóng chạy lan truyền ống dẫn pha khác giá trị định Pha dòng điện kích thích biến đổi theo quy luật đường thẳng d≠Λ/2 góc lệch bằng: sin θ max = − ψλ 2π d ψ=-βd góc lệch pha dòng điện kích thích khe nằm vị trí kề Điều kiện để không xảy tượng phóng điện mép khe: Ub  1  ≤  ÷ ÷Eth b  3 Trong đó: U b = PΣ biên độ điện áp nằm mép khe GΣ PΣ công suất bức xạ khe b độ rộng khe VI.KẾT LUẬN: Khi thay đổi thông số kĩ thuật chất lượng anten thay đổi.qua mô phỏng thực tế chứng minh điều đó.Anten thiết bị thiết kế cồng kềnh việc thay đổi trình dài.Ngày việc nghiên cứu sản xuất điều chỉnh thông số anten cho phù hợp để có bức xạ, thu phát tín hiệu cách tốt hiệu [...]... yếu tố: • Khoảng cách tính từ tâm khe đến đường trung bình • Khoảng cách của 2 tâm khe kề với nhau và khoảng cách từ khe ấy đến pistông ngắn mạch Sự xuất hiện của sóng đứng trong ống dẫn sóng trên bờ mặt vật dẫn lý tưởng như hình vẽ: Như hình vẽ: tại đầu cuối ống dẫn sóng xuất hiện bụng của Hx và nút Hz Để đạt được cường độ kích thích cưc đại thì khoảng cách từ khe đến pisstong phải đạt... sinθ ) (θ ) 2 Trong đó: N chính là số khe d được gọi là khoảng cách giữa 2 tâm khe mà nằm kề với nhau θgóc pháp tuyến Hệ số định hướng là: D= 3,2 N Tại vị trí khe đầu tiền từ máy phát điện dẫn vào anten được biểu thi Khoảng cách Λ/2vơi 2 khe kề nhau cùng với L = (2n + 1) Λ4 thì điện dẫn đi vào anten là: ' GV' A = NGkhe ' Gkhe được gọi là điện dẫn vào 1 khe đơn xác định theo biểu thưc: aΛ  πλ... a  Với: a là độ rộng tấm lớn ống dẫn song b là độ rộng tấm nhỏ ống dẫn sóng λ- bước sóng trong không gian tự do Gkhe = 1 NWtd Theo hàm chuẩn hóa ta có: ' Gkhe = 1 N ' GV' A = NGkhe =1 Khi ấy anten phối hợp trở kháng cùng ống dẫn sóng Trong trường hợp ống dẫn sóng ngắn mạch: Λ L = (2n + 1) 4 Λ 2 ' '  GV A = NGkhe = 1 d= Sự phối hợp trở kháng giữa anten và fide sẽ trở nên bị ảnh hưởng... hưởng xấu nếu như bước sóng có sự biến đổi Hệ thống khe trên ống dẫn sóng được sử dụng với điều kiệu khoảng cách giữa các khe kề nhau khác Λ/2 giúp cho việc khắc phục nhược điểm ở trên Anten không cộng hưởng (anten đồng pha) là loại anten được kích thích bởi sóng chạy lan truyền trong ống dẫn pha khác nhau 1 giá trị nhất định Pha của dòng điện kích thích được biến đổi theo quy luật đường...Xét anten đồng pha: là loại anten có cấu tạo ống dẫn sóng được nối tắt đầu cuối với và được điểu chỉnh bởi pistông ngắn mạch.Nếu ống dẫn là hình chữ nhật thì các khe sẽ được cặt theo chiều dọc và được bố trí so le đều về 2 phía của đường trung bình Hình vẽ biểu thị dùng thăm đặt giữa tấm rộng của ống dẫn sóng điều chỉnh bằng pistông ngắn Cường độ kích thích các khe phụ thuộc vào... điện kích thích của 2 khe nằm ở vị trí kề nhau Điều kiện để không xảy ra hiện tượng phóng điện giữa 2 mép khe: Ub  1 1  ≤  ÷ ÷Eth b  2 3 Trong đó: U b = 2 PΣ biên độ điện áp nằm ở 2 mép khe GΣ PΣ công suất bức xạ khe b chính là độ rộng khe VI.KẾT LUẬN: Khi thay đổi các thông số kĩ thuật thì chất lượng của anten sẽ thay đổi.qua mô phỏng và thực tế đã chứng minh điều đó .Anten là 1 thiết... đạt giá trị Λ/4 hay theo công thức tính: L = (2n + 1) Λ4 Với n= 0,1,2,3,4,5 Nếu trường hợp khe ngang ta có công thức: L = n Λ2 Với n= 0,1,2,3,4,5 Khoảng cách lúc này từ khe đến pisstong đạt giá trị Λ/2 Trường hợp khe ngang ít được sử dụng vào thực tế bởi khoảng cách của 2 khe kề nhau phải bằng Λ điều đó khó kích thích đồng pha Xét trường hợp hệ thống khe dọc đồng pha: Hàm phương hướng được... phỏng và thực tế đã chứng minh điều đó .Anten là 1 thiết bị thiết kế cồng kềnh cho nên việc thay đổi là 1 quá trình dài.Ngày nay việc nghiên cứu cũng như sản xuất là điều chỉnh các thông số của anten sao cho phù hợp để có được bức xạ, và thu phát tín hiệu 1 cách tốt nhất hiệu quả nhất