Đang tải... (xem toàn văn)
Cùng với nhịp độ tăng trưởng của các ngành kinh tế kéo theo sự phát triển của thông tin liên lạc cũng rất nhanh chóng nhằm phục vụ nhu cầu cuộc sống con người. Thông tin liên lạc có vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của các ngành, nó là động lực thúc đẩy cho sự phát triển của xã hội hiện đại. Các thiết bị, các phần tử trong hệ thống thông tin liên lạc phải có sự tương tác sao cho truyền dẫn tín hiệu đạt hiệu quả cao nhất. Anten là một bộ phận không thể thiếu được của hệ thống thông tin liên lạc nhất là thông tin vô tuyến điện. Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực thông tin liên lạc đòi hỏi anten không chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ bức xạ hay thu sóng điện từ mà còn tham gia vào quá trình gia công tín hiệu. Yêu cầu thu nhỏ kích thước anten là một đòi hỏi cấp bách đối với kỹ thuật viễn thông ngày nay. Đối với các dãy sóng trung và ngắn do bước sóng lớn nên kích thước anten khá đồ sộ, rất tốn kém trong xây dựng và bảo quản. Do vậy cần giảm nhỏ kích thước anten ở mức tối thiểu để bớt trọng lượng và giảm sự cồng kềnh của anten. Xuất phát từ những lý do trên, dưới sự giúp đở của thầy giáo trong khoa, nhóm em chọn đề tài: “Phương pháp thu nhỏ kích thước anten” nhằm đưa ra những hiểu biết về anten và các phương pháp thu nhở kích thước anten.
LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Cùng với nhịp độ tăng trưởng ngành kinh tế kéo theo phát triển thông tin liên lạc nhanh chóng nhằm phục vụ nhu cầu sống người Thơng tin liên lạc có vai trò quan trọng phát triển ngành, động lực thúc đẩy cho phát triển xã hội đại Các thiết bị, phần tử hệ thống thơng tin liên lạc phải có tương tác cho truyền dẫn tín hiệu đạt hiệu cao Anten phận thiếu hệ thống thông tin liên lạc thông tin vô tuyến điện Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật lĩnh vực thơng tin liên lạc đòi hỏi anten khơng đơn làm nhiệm vụ xạ hay thu sóng điện từ mà tham gia vào q trình gia cơng tín hiệu Yêu cầu thu nhỏ kích thước anten đòi hỏi cấp bách kỹ thuật viễn thơng ngày Đối với dãy sóng trung ngắn bước sóng lớn nên kích thước anten đồ sộ, tốn xây dựng bảo quản Do cần giảm nhỏ kích thước anten mức tối thiểu để bớt trọng lượng giảm cồng kềnh anten Xuất phát từ lý trên, giúp đở thầy giáo khoa, nhóm em chọn đề tài: “Phương pháp thu nhỏ kích thước anten” nhằm đưa hiểu biết anten phương pháp thu nhở kích thước anten Đối tượng nghiên cứu - Anten - Một số phương pháp thu nhỏ kích thước anten Nội dung nghiên cứu: Gồm phần: Chương Tổng quan Anten Chương Phương pháp thu nhỏ kích thước anten Chương TỔNG QUAN VỀ ANTEN 1.1 Khái niệm 1.1.1 Vai trò anten Việc truyền lượng điện từ khơng gian thực theo hai cách: - Dùng hệ truyền dẫn, nghĩa hệ dẫn sóng điện từ đường dây song hành, đường truyền đồng trục, ống dẫn sóng kim loại điện mơi v.v Sóng điện từ truyền lan hệ thống thuộc loại sóng điện từ ràng buộc - Bức xạ sóng khơng gian Sóng truyền dạng sóng điện từ tự Từ đó, ta định nghĩa: Thiết bị dùng để xạ sóng điện từ thu nhận sóng từ khơng gian bên gọi anten An ten thiết bị thiếu hệ thống thông tin vô tuyến điện Như vậy, nhiệm vụ anten khơng đơn chuyển đổi sóng điện từ ràng buộc thành sóng điện từ tự ngược lại mà phải xạ sóng điện từ theo hướng định với yêu cầu kỹ thuật đề 1.1.2 Các loại anten Anten phân loại theo nhiều cách khác nhau, thường theo cách phân loại sau: - Cơng dụng anten: Anten phân thành anten phát, anten thu anten phát + thu dùng chung Thông thường anten làm nhiệm vụ cho phát thu - Dải tần công tác anten: Anten sóng dài, anten sóng trung, anten sóng ngắn anten sóng cực ngắn - Cấu trúc anten: + Đồ thị phương hướng anten: anten vô hướng anten có hướng + Phương pháp cấp điện cho anten: anten đối xứng anten không đối xứng 1.2 Các tham số 1.2.1.Công suất xạ Công suất đặt vào anten , máy phát đưa trực tiếp đến anten thường qua fidơ cung cấp cho anten Trong trình chuyển đổi lượng cao tần từ máy phát thành lượng xạ sóng điện từ khơng thể tránh tổn hao nhiệt vật dẫn, chất điện môi anten, phần mát cảm ứng che chắn linh kiện phụ đỡ chiếu xạ, thân chiếu xạ… Vì vậy, cơng suất bao gồm công suất tổn hao công suất xạ = 1.2.2.Hệ số hướng tính, hệ số khuyếch đại Hệ số hướng tính hệ số khuyếch đại thơng số cho phép đánh giá tính phương hướng hiệu xạ anten điểm xa trường xạ sở biểu thức đồ thị so sánh với anten lý tưởng Như việc so sánh với anten với lựa chọn loại anten thích hợp cho tuyến thông tin cần thiết trở nên dễ dàng - Hệ số hướng tính Hệ số hướng tính anten hướng cho tỷ số mật độ cơng suất xạ anten hướng mật độ công suất xạ anten chuẩn hướng với khoảng cách không đổi - Hệ số khuyếch đại anten Hệ số khuếch đại an ten hướng cho tỉ số mật độ cơng suất xạ anten hướng mật độ công suất xạ anten chuẩn hướng với khoảng cách không đổi, với điều kiện công suất đưa vào hai anten anten chuẩn cho hiệu suất 1.2.3 Độ rộng búp sóng Khái niệm độ rộng đồ thị phương hướng hay gọi độ rộng búp sóng Độ rộng búp sóng xác định góc hai hướng mà theo hai hướng cường độ trường công suất xạ giảm giá trị định Độ rộng búp sóng thể tính chất tập trung lượng xạ theo hướng 1.2.4.Trở kháng vào Khi mắc anten vào máy phát máy thu trực tiếp hay qua fidơ, anten trở thành tải máy phát máy thu Trị số tải đặc trung đại lượng gọi trở kháng vào anten = = + j Trở kháng anten ngồi phụ thuộc vào kích thước hình học Anten,điểm phương tiếp điện cho anten Chương PHƯƠNG PHÁP THU NHỎ KÍCH THƯỚC ANTEN 2.1 Phương pháp dùng tải kháng để điều chỉnh phân bố dòng điện Một phương pháp thay đổi phân bố dòng điện chấn tử mắc đầu cuối tải kháng dung tính có dạng khối kim loại đĩa hình cầu Khi trở kháng đầu cuối có giá trị hữu hạn, lúc phân bố dòng điện tương đương với việc chấn tử kéo dài thêm đoạn Hàm phân bố dòng điện chấn tử có mắc tải điện kháng đầu cuối: I(z) = kz Trong đó: (1) – Dòng điện điện áp cuối chấn tử p – trở kháng sóng chấn tử z – khoảng cách điễm khảo sát tính từ cuối chấn tử Ở gốc tọa độ lấy đầu cuối chấn tử chiều trục chọn theo hướng phía nguồn: Thay vào (1), ta I(z) = sinkz) C điện dung tải Nếu đặt: Asinψ = ; Acosψ = Ta có: I(z) = A.sin(kz + ψ) (2) Từ (2) ta thấy phân bố dòng điện chấn tử đối xứng mắc tải có dạng hình sin nút dùng điện không cuối chấn tử( z=0) mà dịch phía ngồi, đến vị trí xác định kz = -ψ Công thức (2) cho phép xác định biên độ dòng điện điểm bất kỳ: A= (3) tgψ = ωCp (4) Các kết phân tích cho phép ta thay tải dung tính chấn tử đối xứng đoạn dây tương đương có độ dài điện k = ψ Như vậy, xét theo quan điểm phân bố dòng điện chấn tử đối xứng có tải với chiều dài nhánh thay chấn tử đối xứng không tải với độ dài nhánh bằng: (5) Hàm phân bố dòng điện viết lại theo (1): I(z) = ) (6) Cường độ trường xạ chấn tử tính theo cơng thức: E = ɸ(ɵ) (7) Trong đó: ɸ(ɵ) = Đối với dải sóng trung sóng dài, thường dùng anten chấn tử khơng đối xứng đặt thẳng đứng mặt đất Khi để giảm độ cao, đầu cuối anten mắc thêm đỉnh ngang, tạo thành điện dung mặt đất Đối với anten dây dặt thẳng đứng, đỉnh ngang có dạng đối xứng hay khơng đối xứng( Hình 2a,b) Đơi với anten thấp, đĩnh ngang dạng tán(Hình 2c,d) a) b) c) d) Hình Đỉnh ngang với anten dãi sóng dài trung Độ cao hiệu dụng anten trường hợp chấn tử có tải lớn so với trường hợp chấn tử khơng có tải có chiều dài Độ cao hiệu dụng anten bằng: (8) Với – dòng điện đầu vào chấn tử Với phương pháp này, giảm nhỏ kích thước antnen khoảng từ 20% 30% 2.2 Phương pháp dùng đường dây sóng chậm Biết kết cấu chấn tử dây dẫn thẳng có đường kinh nhỏ so với bước sóng(