Anten nguyen to dipole

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬBỘ MÔN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG SỰ BỨC XẠ CỦA ANTEN NGUYÊN TỐ DIPOLE Giáo sinh : Trịnh Quốc Thanh Email: trinhquocthanh93@gmail.com

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

SỰ BỨC XẠ CỦA ANTEN NGUYÊN TỐ

DIPOLE

Giáo sinh : Trịnh Quốc Thanh Email: trinhquocthanh93@gmail.com

3/2016

MỤC TIÊU

Sau bài học này, người học có khả năng :

Trình bày sự bức xạ của

dipole điện, dipole từ

Áp dụng đúng công thức tính

toán vào bài tập anten dipole

2

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

4

Dipole điện (chấn tử điện) là phần tử dẫn diện thẳng, rất mảnh, có độ dài rất nhỏ so với bước sóng ( l << λ)

Dòng điện phân bố đều cả biên

độ và pha ở mọi điểm

KHÁI NIỆM

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

5

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

Xét tại một điểm M bất kỳ trên hình cầu có tọa độ M(r,θ,φ):

4

sin 4

ikr e

ikr e

θ π

k: hệ số sóng

I : dòng điện của dipole

l : chiều dài dipole và

Z là trở kháng môi trường truyền lan

0 ≤ ≤ ϕ 2 π 0 ≤ ≤ θ π

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

6

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

Nếu xét trong môi trường không gian tự do thì:

Ta thay Z =120π và k = 2π/λ , ta được:

60

sin 2

0 0

ikr e

ikr e

H

ϕ θ

λ

θ λ

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

 Tại mỗi điểm, vector E và vector H có pha giống nhau nên năng lượng bức xạ là năng lượng thực

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

8

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

Hàm tính hướng tổng quát

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

9

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

Như vậy hàm tính hướng của dipole chỉ phụ thuộc vào góc

θ mà không phụ thuộc vào góc φ,

⇒Trường bức xạ của dipole điện có tính hướng trong mặt phẳng E và vô hướng trong mặt phẳng H.

Nếu chỉ xét một mặt phẳng đi qua tâm của dipole điện thì

ở mọi phương khảo sát trong mặt phẳng đó đều có góc θ= 90 nên hàm tính hướng trong mặt phẳng H sẽ là F(θ) = 1

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

10

ĐỒ THỊ BỨC XẠ

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

11

CÔNG SUẤT BỨC XẠ

Công suất bức xạ của dipole điện được xác định bằng cách lấy tích phân giá trị trung bình của vector mật độ công suất theo một mặt kín bao quanh dipole, khi bán kính của mặt cầu rất lớn (R >> λ) và dipole điện được đặt ở tâm mặt cầu ấy

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

12

CÔNG SUẤT BỨC XẠ

Vector mật độ công suất của dipole

1 ( ) Re ( ) ( )

2 sin

ds rr = θ θ ϕd d

Với : là vector mặt

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

13

CÔNG SUẤT BỨC XẠ

Trong không gian tự do

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

14

CÔNG SUẤT BỨC XẠ

Công suất tiêu hao trên một điện trở R khi có dòng điện biến thiên với

biên độ I chảy qua sẽ là

Khi có dòng điện với biên độ bằng biên độ dòng điện của dipole chảy

qua thì có thể coi công suất bức xạ dipole điện giống như công suất

tiêu hao trên một điện trở tương đương R nào đó Ta có:

2

1

| | 2

2

1

| | 2

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE ĐIỆN

15

ĐIỆN TRỞ BỨC XẠ

Điện trở bức xạ là một đại lượng biểu thị quan hệ giữa công suất bức xạ

với biên độ dòng điện trong dipole, và có thể dùng để đánh giá khả

năng bức xạ của anten.

2

23

e bxd

θ ϕ π

=

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE TỪ

16

KHÁI NIỆM

Dipole từ (chấn tử từ) là phần

tử dẫn từ thẳng, rất mảnh, có độ dài rất nhỏ so với bước sóng

Dòng từ phân bố đều cả biên độ

và pha ở mọi điểm

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE TỪ

17

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

Trường điện từ tại một điểm M bất

kỳ trên hình cầu có tọa độ M(r,θ,ϕ) được cho bởi các biểu thức sau:

0

sin 4

sin 4

0

ikr m

ikr m

θ π

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE TỪ

Mặt phẳng H trùng với mặt phẳng kinh tuyến chứa trục chấn tử, mặt phẳng E trùng với mặt phẳng vĩ tuyến vuông với trục của dipole

Trường bức xạ có hướng trong mặt phẳng H, vô hướng trong mặt phẳng E

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE TỪ

19

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

HÀM TÍNH HƯỚNG

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE TỪ

20

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

ĐỒ THỊ BỨC XẠ

Bức xạ cực đại theo hướng vuông góc với trục, bức xạ bằng không theo hướng trục

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE TỪ

21

CÔNG SUẤT BỨC XẠ

Khi điện trường bức xạ của dipole điện có giá trị bằng điện trường bức xạ của dipole từ thì dòng từ của dipole từ phải

có giá trị gấp Z lần dòng điện của dipole điện :

Nếu momen điện và momen từ của hai dipole bằng nhau thì trường tạo ra bởi dipole từ sẽ nhỏ hơn trường tạo ra bởi dipole điện Z lần, điều đó có nghĩa là công suất bức xạ của dipole từ nhỏ hơn công suất bức xạ của dipole điện Z2 lần

Công suất bức xạ của dipole điện được xác định

SỰ BỨC XẠ CỦA DIPOLE TỪ

22

ĐIỆN DẪN BỨC XẠ

2 2

2 3

e

m bx bx

θ ϕ π

=

NGUYÊN TỐ BỨC XẠ HỖN HỢP ( tự học)

I

aZ

Với: a là hệ số thực hoặc số phức,

Z là trở kháng sóng của môi trường

NGUYÊN TỐ BỨC XẠ HỖN HỢP

24

KHÁI NIỆM

NGUYÊN TỐ BỨC XẠ HỖN HỢP

25

KHẢO SÁT TRƯỜNG BỨC XẠ

Trường bức xạ của nguyên tố hỗn hợp sẽ bao gồm đủ cả bốn thành phần Eθ,Eφ, Hθ,Hφ

Thành phần điện trường bức xạ ở khu xa được xác định:

4

sin (1 cos ) 4

ikr e

x

ikr e

NGUYÊN TỐ BỨC XẠ HỖN HỢP

26

HÀM TÍNH HƯỚNG

Ta có biểu thức: ( , ) cos (cos )

( , ) sin (1 cos )

e x e x

1 sin (1 cos ) ( , )

1

a F

a a F

=

+

NGUYÊN TỐ BỨC XẠ HỖN HỢP

27

ĐỒ THỊ PHƯƠNG HƯỚNG

( , )

4

MỞ RỘNG

28

• Anten là thiết bị trong các hệ thống thông tin vô tuyếnNhư vậy, để đánh giá và lựa chọn, sử dụng tốt các anten, ta phải dựa trên những đặc tính và tham số của nó như: hàm tính hướng, đồ thị phương hướng, công suất bức xạ, độ rộng búp sóng, hệ số khuếch đại,…

• Ngoài ra, các nguồn bức xạ nguyên tố của anten dipole còn có các nguyên tố khác như: nguyên tố Tuanike, vòng điện nguyên tố (anten khung nhỏ),…

KIỂM TRA – ĐÁNH GIÁ

29

Câu 2: Cho một anten nguyên dipole có chiều dài 0.1m,được kích thích bởi dòng điện 1A, tại tần số 6 Mhz, dipole được làm bằng đồng với δ = 5.7ω2 /m Giả sử l = λ /50.

a Tính công suất bức xạ của anten dipole điện

b Tính điện dẫn bức xạ của anten dipole từ

2 3

e bxd

2 3

e

m bx bx

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI !

Mọi thắc mắc xin liên hệ : 01648338683 – trinhquocthanh93@gmail.com