Parabolic antenna anten parabol

Anten gương parabol là loại anten phổ biến nhất trong đời sống hiện nay, được sử dụng trong thông tin vi ba và thông tin vệ tinh. Cấu tạo của anten bao gồm hai bộ phận chủ yếu: Một mặt phản xạ (gương) tròn xoay có mặt cong theo đường cong parabol, mặt phản xạ đảm bảo cơ chế hội tụ để tập trung năng lượng theo một phương cho trước và một bộ chiếu xạ đặt tại tiêu điểm F của gương, thực chất là một anten sơ cấp. Anten parabol có ưu thế so với các loại anten khác nhờ vào khả năng truyền sóng xa và tập trung trong một phạm vi hẹp.

Bài thuyết trình

Anten Parabol

Nhóm 7 Giảng viên: TS Nguyễn Việt Hưng

 Thành viên:

• Phạm Minh Khuê B15DCVT212

• Nguyễn Tùng Lâm B15DCVT218

• Mai Hữu Lộc B15DCVT231

Lịch sử

Nguyên lý hoạt động Cấu tạo

Các tham số

Các anten cải tiến Ứng dụng

Nội dung

5

6

1

2

4

3

Mở đầu

• Là loại anten rất phổ biến trong đời sống hiện nay.

• Thực chất là sự kết hợp những anten đã biết (thường là anten loa) với một mặt parabol nhằm tập trung năng lượng bức xạ.

• Ưu thế so với các loại anten khác ở khả năng định hướng rất cao và góc truyền sóng hẹp.

Lịch sử

• Ý tưởng lấy từ quang học, với ý tưởng sử dụng gương parabol để tập trung ánh sáng thành một chùm tia đã có từ   thời xa xưa

• Nhà Vật lí người Đức Heinrich Hertz đã xây dựng mô hình anten phản xạ parabol đầu tiên trên thế giới vào năm     1888

• Anten parabol không được sử dụng rộng rãi cho đến Thế chiến 2 Sự phát triển của radar trong Chiến tranh thế       giới II đã tạo ra một động lực lớn cho việc nghiên cứu anten parabol. 

• Sau chiến tranh, các anten parabol lớn được chế tạo để làm kính thiên văn vô tuyến

• Từ những năm 1960, anten parabol được sử dụng nhiều trong mạng lưới truyền thông   

• Cho đến nay, anten parabol vẫn được sử dụng rộng rãi trong thông tin vô tuyến

Cấu tạo

 Hai bộ phận chính:

• Mặt phản xạ: Thường được làm bằng kim loại với hệ số phản xạ cao Hình dạng như một tấm kim loại hoặc lưới kim loại có mặt uốn cong như hình parabol

• Bộ chiếu xạ: Là một anten có kích thước nhỏ, độ lợi và tính hướng kém như anten dipole hoặc loa Bộ chiếu xạ được đặt tại tiêu điểm gương cố định bởi các thanh đỡ

 Đường kính của mặt parabol luôn lớn hơn nhiều lần bước sóng

Nguyên lý hoạt động

• Lợi dụng gương quang học để tập trung sóng điện

từ

• Sóng sơ cấp đi từ bộ chiếu xạ đặt tại tiêu điểm F

phản xạ tại mặt gương truyền ra bên ngoài sẽ

chuyển thành sóng thứ cấp là sóng phẳng

• Thường dùng để vừa phát vừa thu

(FA + AB = FO + OO’)

- Đồ thị định hướng

Các tham số

Có thêm nhiều búp sóng phụ và búp sóng ngược

d: Đường kính miệng gương (m) : Bước sóng công tác (m) Hiệu suất làm việc anten (xấp xỉ 55 -70%) S: Diện tích thực miệng anten (S=)

 

• Hiệu suất anten thường chỉ đạt 55-70% do:

1. Mặt gương không phẳng tuyệt đối nên một phần năng lượng từ bộ chiếu xạ bị hấp thụ bởi gương hoặc bị tán xạ ra xung quanh

2. Bộ chiếu xạ ở giữa gương và giá đỡ che chắn một phần miệng gương tạo nên một vùng tối trước mặt gương

 

- Hệ số hướng tính và độ lợi

Độ lợi tăng khi tăng đường kính miệng gương lớn hơn nhiều so với bước sóng

- Độ rộng búp sóng chính

Tăng tần số hoạt động và kích thước

anten ngoài để tăng độ lợi như trên

còn giúp giảm độ rộng búp sóng

Thực tế góc luôn rất nhỏ

 

Bảng quan hệ và G với tần số và

đường kính mặt gương

 

- Tần số công tác và dải tần

• Thích hợp nhất khi làm việc với sóng điện từ có tần số cao, cụ thể là

UHF (Tần số cực cao: 300 MHz - 3 GHz) và SHF (Tần số siêu cao: 3 –    

30 GHz)  

• Dải tần của anten phụ thuộc vào kích thước mặt parabol

Những anten thông thường kích thước nhỏ sẽ có dải tần hẹp ( Dải tần mở

rộng hơn rất nhiều ở những anten chuyên dụng có kích thước khổng lồ ( có

thể >100%)

 

Anten “big dish” của đại học Stanford với dải tần 150Mhz – 1.5Ghz (=164%)

 

Các cải tiến của anten parabol

- Anten Casegrain

• Gồm một gương phản xạ parabol tròn xoay (gương chính) và một gương phản xạ hyperbol (gương phụ) và bộ chiếu xạ là anten loa Gương phụ có

2 tiêu điểm: một trùng với tiêu điểm gương chính và một trùng tâm pha bộ chiếu xạ Bộ chiếu xạ được bố trí sao cho tâm đặt giữa đỉnh parabol

• Ưu điểm: Bộ chiếu xạ đặt ngay đỉnh gương chính nên giá đỡ của nó đơn giản hơn, thuận lợi cho việc cấp điện, tổn hao và tạp âm đường truyền thấp hơn, qua đó tính hướng cũng cao hơn và độ rộng búp sóng chính nhỏ hơn

- Anten Góc lệch

anten parabol lệch anten Cassegrain lệch

Các anten một gương parabol và anten hai gương Cassegrain có một nhược điểm chung là bộ chiếu xạ hay gương phụ đặt thẳng hàng với đỉnh gương làm chắn một bộ phận các tia sóng phản xạ từ gương chính parabol gây ra một “miền tối” phía sau gương làm giảm hệ số tăng ích, hiệu suất và tăng búp phụ Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng anten lệch nghĩa là bộ chiếu xạ được đặt lệch ra ngoài hướng của các tia phản xạ từ gương parabol

- Anten Gregorian

• Nguyên lý tương tự Casegrain

• Sử dụng gương phụ hình elip và được đặt lệch sẵn

để tránh che tối

Ứng dụng

Với tính hướng cao và phạm vi bức xạ hẹp anten parabol thường được sử dụng trong truyền thông điểm – điểm (point to point) và radar

-Truyền hình vệ tinh

-Liên kết vi sóng

Liên kết các cơ sở hạ tầng viễn thông, truyền tín hiệu điện thoại, truyền hinh, internet giữa các khu vực lớn như các thành phố, quốc gia

-Truyền thông vệ tinh

(Anten điều khiển vệ tinh Vinasat 1)

-Thiên văn vô tuyến

-Radar

Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe !!!