Đặc tính anten máy phát hình

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM NGUYỄN THỊ BÍCH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐẶC TÍNH ANTEN MÁY PHÁT HÌNH HẢI PHỊNG - 2015 BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM NGUYỄN THỊ BÍCH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐẶC TÍNH ANTEN MÁY PHÁT HÌNH NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG; MÃ SỐ: CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Trần Xuân Việt HẢI PHÒNG - 2015 LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể Qúy thầy Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam, đồng kính gửi Qúy thầy cô khoa Điện – Điện Tử giúp đỡ, truyền đạt kho tàng kiến thức mẻ cho em suốt năm học tập, rèn luyện trƣờng Lời cảm ơn đặc biệt em muốn gửi đến thầy giáo Trần Xuân Việt, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn em cách nhiệu tình chu đáo suốt trình học tập thực đồ án tốt nghiệp Trong thời gian đƣợc hƣớng dẫn thầy, em học tập bổ sung đƣợc thêm nhiều kiến thức mẻ kinh nghiệm thực tế cho thân Đồng thời em muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo anh chị công ty TNHH MTV Thông Tin Điện Tử Hàng Hải Việt Nam ( VISHIPEL ) tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình em đƣợc thực tập Qúy cơng ty Với vốn kiền thức non nớt, hạn hẹp thiếu kinh nghiệm thực tế nên nội dung đề tài em khó tránh khỏi lỗi sai sót Em mong nhận đƣợc góp ý Qúy thầy cô cho đề tài đồ án em Những lời góp ý phê bình q giá thầu cố lời nhắc nhở, dẫn hành trang vô quý báu giúp em hoàn thiện kiến thức thân tốt Em xin chân thành cảm ơn ! i LỜI CAM ĐOAN Trong nội dung đề tài em, em xin cam đoan nội dung có số liệu kết hoàn toàn trung thực Các tài liệu tham khảo có nguồn gốc rõ ràng, theo nguyên tắc yêu cầu nhà trƣờng tổ mơn cho phép Nội dung nhƣ hình thức trình bày hoàn toàn thiết kế thân hƣớng dẫn trực tiếp, cụ thể giáo viên hƣớng dẫn Em xin cam đoan, chép hay vấn đề vi phạm quy tắc hoàn toàn khơng có, em xin chịu trách nhiêm hồn tồn với lời cam đoan Hải phòng, tháng 11 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Bích ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC BẢNG .iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined LỜI MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined Chƣơng I : KHẢO SÁT CƠ BẢN VỀ ANTEN 1.1Khái niệm chung 1.2Khảo sát anten 1.2.1Vị trí Anten kỹ thuật vô tuyến điện 1.2.2Một số thông số kỹ thuật anten 1.3Một số yêu cầu anten phát 10 Chƣơng II: ANTEN MÁY PHÁT HÌNH 11 2.1 Khái niệm anten máy phát hình 11 2.2Anten chấn tử 12 2.2.1Khái niệm Đipol điện ( chấn tử điện ) 12 2.2.2 Khảo sát trƣờng điểm M 12 2.3.1 Khái niệm anten chấn tử đối xứng 15 2.3.2Phân bố dòng điện chấn tử đối xứng 16 2.3.3 Tham số chấn tử đối xứng 17 2.3.4Mơ đặc tính hƣớng chấn tử đối xứng công cụ Matlab 20 2.3.5Hệ hai chấn tử đối xứng đặt gần 26 2.4 Anten nhiều chấn tử 30 2.4.1Dàn chấn tử đồng pha 30 2.4.2Anten tuanike 31 2.5 Anten sóng cực ngắn UHF/VHF 34 iii 2.5.1Khái niệm phân loại sóng cực ngắn 34 2.5.2 Đặc điểm truyền lan sóng cực ngắn 34 Chƣơng III : ĐẶC TÍNH ANTEN MÁY PHÁT HÌNH 38 3.1Kỹ thuật anten 38 3.1.1Giới thiệu chung 38 3.1.2Các thuộc tính anten 39 3.2Một số hệ thống anten máy phát hình VHF 42 3.2.1Hệ thống anten máy phát hình dải tần VHF ( 170-230 MHz ) 42 3.2.2Anten máy phát hình dải tần VHF ( 174-230 MHz ) 46 3.3Một số hệ thống anten máy phát hình UHF 49 3.3.1Hệ thống anten máy phát hình dải tần UHF ( 470-860 MHz ) 49 3.3.2 Anten máy phát hình dải tần UHF ( 470-860 MHz ) 54 3.4Nhận xét kết luận 55 3.4.1Anten sóng ngắn VHF 55 3.4.2 Anten sóng cực ngắn UHF 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật hệ thống anten máy phát hình dải tần Trang 43 VHF Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật hệ thống anten máy phát hình dải tần 43 VHF Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật anten máy phát hình dải tần VHF ( K 47 52 30 58 ) Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật anten máy phát hình dải tần VHF ( K32 49 54 517 ) Bảng 3.5 Đặc tính kỹ thuật hệ thống anten máy phát hình dải tần 50 UHF( 470-860 MHz ) Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật hệ thống anten máy phát hình dải tần 51 UHF Bảng 3.7 Đặc tính kỹ thuật anten máy phát hình dải tần UHF ( 470-860 MHz ) v 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống vơ tuyến điện thiết bị anten Hình 1.2 Một số loại anten Hình 1.3 Đồ thị phương hướng anten Hình 1.4 Độ rộng đồ thị phương hướng Hình 2.1 Bức xạ Dipol điện khơng gian tự 12 Hình 2.2 Phân bố dòng điện Dipol điện 12 Hình 2.3 Đồ thị phương hướng Dipol điện 14 Hình 2.4 Các cấu trúc chấn tử đối xứng 15 Hình 2.5 Phân bố dòng điện chấn tử đối xứng 16 Hình 2.6 Quy luật phân bố dòng điện điện tích chấn tử đối 16 xứng Hình 2.7 Sự phụ thuộc trở kháng vào (ZVa) vào tỷ số l/λ 18 Hình 2.8 Xác định cơng suất xạ chấn tử đối xứng 18 Hình 2.9 Quan hệ điện trở xạ độ dài tương đối 19 Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng mặt 21 Hình2.10 phẳng E Hình 2.11 Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng trường 22 hợp l/λ  Hình 2.12 Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng trường 22 hợp l/λ=0.5 Hình 2.13 Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng trường 23 hợp l/λ=1.0 ( chấn tử tồn sóng ) Hình 2.14 Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng trường vi 23 hợp l/λ=1.25 Hình 2.15 Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng trường 24 hợp l/λ=1.5 Hình 2.16 Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng trường 24 hợp l/λ=2.0 Hình 2.17 Hệ hai chấn tử đối xứng đặt song song gần 27 Hình 2.18 Đồ thị phương hướng hai chấn tử đặt song song với 29 Hình 2.19 Dàn chấn tử đồng pha 30 Hình 2.20 Chấn tử anten tuanike 33 Hình 2.21 Tán xạ tầng đối lưu 35 Hình 2.22 Siêu khúc xạ tầng đối lưu 35 Hình 2.23 Mơ hình truyền lan giới hạn nhìn thấy trực tiếp 36 Hình 2.24 Mơ hình truyền sóng với điều kiện lý tưởng 37 Hình 3.1 Anten mảng lưỡng cực( K 52 34 5…) 42 Hình 3.2 Đồ thị xạ anten máy phát hình dải tần VHF ( 170- 45 230 MHz ) Hình 3.3 Panel anten máy phát hình dải tần VHF ( K 52 33 58 ) 45 Hình 3.4 Panel anten anten máy phát hình giải tần VHF ( K32 48 54 517 ) Hình 3.5 Hệ thống anten máy phát hình dải tần UHF 50 Hình 3.6 Đồ thi xạ thống anten máy phát hình dải tần UHF 53 Hình 3.7 Panel anten máy phát hình dải tần UHF 54 vii LỜI MỞ ĐẦU Những năm gần đây, số lĩnh vực đƣợc xem phát triển Việt Nam hiên phải nhắc đến viễn thông Anten cách gọi chung cho hệ thống thiết bị thu phát thiết bị chuyển tiếp sóng điện từ Các thiết bị có phƣơng thức truyền lan sóng điện từ, đƣợc sử dụng cho hệ thống thông tin liên lạc Phụ thuộc vào kết cấu, mục đích điều kiện làm việc mà lựa chọn sử dụng anten khác cho phù hợp Từ việc đáp ứng nhu cầu thiết yếu trao đổi liệu thơng tin liên lạc băng tần sóng ngắn sóng cực ngắn dần thay cho băng sóng trung băng sóng dài Ƣu điểm bật băng sóng ngắn cực ngắn khả xạ tốt, kết cấu đơn giản dễ kết hợp với số anten khác tạo thành hệ thống xạ nhƣ anten chấn tử đƣợc sử dụng thiết bị vô tuyến điện Dựa sở lý thuyết thực tiễn mà em xin đƣợc trình bày đề tài có tên ĐẶC TÍNH ANTEN MÁY PHÁT HÌNH có nội dung gồm ba chƣơng nhƣ sau : Chƣơng I : KHẢO SÁT CƠ BẢN VỀ ANTEN Chƣơng II : ANTEN MÁY PHÁT HÌNH Chƣơng III : ĐẶC TÍNH ANTEN MÁY PHÁT HÌNH Nội dung chƣơng đƣợc trình bày cụ thể dựa tìm hiểu thực tiễn lý thuyết Dƣới hƣớng dẫn nhiệt tình tỉ mỉ thầy Trần Xuân Việt thầy cô tổ môn giúp em phát triển đề tài này, nhiên giới hạn kiến thức hạn hẹp, nên nội dung đề tài khó tránh khỏi nhƣng sai sót hạn chế, nên em mong thầy cô cho em ý kiến nhận xét để em tự hoàn thành đề tài tốt Em xin chân thành cảm ơn ! 3.2.2 Anten máy phát hình dải tần VHF ( 174-230 MHz ) a Anten máy phát hình dải tần VHF ( K52 30 58 ) Panel anten Giản đồ phân cực mặt phẳng E Trong : A: 1300 mm B: 1300 mm C: 490 m Giản đồ phân cực mặt phẳng H Hình 3.3– Panel anten máy phát hình dải tần VHF ( K 52 33 58 ) 46 - Anten định hƣớng băng thơng rộng - Đặc biệt thích hợp cho cột buồn hình vng cột buồn hình tròn Bảng 3.3- Đặc tính kỹ thuật anten máy phát hình dải tần VHF ( K 52 30 58 ) Đầu vào 7/8” EIA-flange Dải tần số 174 – 230 MHz VSWR < 1.08 Hệ số tăng ích ( độ lợi ) Giữa băng tần 8dB Trở kháng 50Ω Sự phân cực Phân cực theo chiều ngang chiều dọc Công suất tối đa 2.5 kW Vận tốc gió tối đa 225 km/h Vật liệu Bên : Bằng đồng thau, cách ly Teflon Bên ngồi : Bằng thép khơng gỉ mạ nhúng kẽm Vỏ bọc composite Bảo vệ băng Ngay điều kiện băng giá anten hoạt động cấu trúc công suất lơn đƣợc bao phủ sợi thủy tinh cho nguồn điểm Sự nối đất Qua phận lắp đặt Tổ hợp Các anten đặc biêt thích hợp nhƣ phận mảng để đạt đƣợc đồ thị xạ khác nhau, đặc biệt cho cột hình vng hình tròn 47 b Anten máy phát hình dải tần VHF ( K 52 34 517 ) Panel anten Giản đồ phân cực mặt phẳng E A: 1200 mm B: 860 mm C: 405 mm Giản đồ phân cực mặt phẳng H Hình 3.4- Panel anten anten máy phát hình giải tần VHF ( K32 54 517 ) 48 Bảng 3.4- Đặc tính kỹ thuật anten máy phát hình dải tần VHF ( K32 54 517 ) Đầu vào 7/16-flange Dải tần số 174 – 220 MHz VSWR < 1.15 Hệ số tăng ích ( độ lợi ) 7dB Trở kháng 50Ω Sự phân cực Phân cực theo chiều ngang Cơng suất tối đa kW Vận tốc gió tối đa 225 km/h Vật liệu Thép không gỉ mạ kẽm Vỏ bọc composite Bảo vệ băng Ngay điều kiện băng giá anten hoạt động cấu trúc công suất lớn đƣợc bao phủ sợi thủy tinh cho nguồn điểm Sự nối đất Qua phận lắp đặt Tổ hợp Các anten đặc biệt thích hợp nhƣ phận mảng để đạt đƣợc đồ thị xạ khác nhau, đặc biệt cho cột hình vng hình tròn 3.3 Một số hệ thống anten máy phát hình UHF 3.3.1 Hệ thống anten máy phát hình dải tần UHF ( 470-860 MHz ) Các hệ thống anten gồm anten ( panel dipole ) K 72 30 4… , K 72 32 4… K 73 34 4…, K 73 32 4… cho mẫu xạ khác Mạng lƣới fide đƣợc tạo tách điện đồng trục cáp kết nối linh hoạt phù hợp với đặc điểm kỹ thuật đồ thị xạ nguồn lƣợng truyền 49 Hình 3.5- Hệ thống anten máy phát hình dải tần UHF Bảng 3.5- Đặc tính kỹ thuật hệ thống anten máy phát hình dải tần UHF( 470860 MHz ) Đầu vào Kết nối theo IEC, EIA DIN Dải tần số 470 - 862MHz VSWR