Đang tải... (xem toàn văn)
2.2. TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ ANTEN YAGIUDA 2.2.1. Yêu cầu thiết kế Thiết kế một anten Yagi có tần số 4Ghz với 1 chấn tử phản xạ, và 4 chấn tử dẫn xạ. 2.1.2. Các bước tính toán Bước sóng: λ= cf =3004000= 0.075 m Đường kính: D= λ60= 0.00125 m Chiều dài chấn tử chủ động: Lcd=0.48λ=0.480.075=0.036 m Khoảng cách giữa 2 chấn tử đối xứng G= λ15 = 0.005 m Chiều dài chấn tử phản xạ: Lpx> λ2 =0.0375 (ta chọn 0.039) Khoảng cách giữa chấn tử chủ động với chấn sử phản xạ: S= λ4 = 0.0754= 0.01875 m Khoảng cách giữa các chấn tử dẫn sóng S1= S + 0.14 λ S2= S1+0.15 λ S3= S2+0.18 λ S4=S3+0.20 λ Chiều dài chấn tử: L1=0.9Lcd L2=0.9L1 L3=0.9L2 L4=0.9L3 Độ định hướng theo lý thuyết: D=3.28N=3.284=13.12 ( dBi ) 2.1.3. Bảng thông số tính toán STT Thông số Ký hiệu Giá trị 1 Tần số f 4Ghz 2 Bước sóng λ= cf 0.075 (m) 3 Đường kính D= λ60 0.00125 (m) 4 Chiều dài chấn tử phản xạ Lpx> λ2 0.0375 (m) Ta chọn 0.039 (m) 5 Chiều dài chấn tử chủ động Lcd=0.48λ 0.036 (m) 6 Gap G= λ15 0.005 (m) 7 Chiều dài chấn tử dẫn xạ 1 L1=0.9Lcd 0.0324 (m) 8 Chiều dài chấn tử dẫn xạ 2 L2=0.9L1 0.02916 (m) 9 Chiều dài chấn tử dẫn xạ 3 L3=0.9L2 0.026255 (m) 10 Chiều dài chấn tử dẫn xạ 4 L4=0.9L3 0.0236196 (m) 11 Khoảng cách giữa chấn tử chủ động với chấn tử phản xạ S= λ4 0.01875 (m)
BÁO CÁO THỰC HÀNH Bài thực hành: Tính tốn thiết kế mô anten chấn tử đối xứng anten Yagi PHẦN 1: LÝ THUYẾT 1.1 ANTEN CHẤN TỬ ĐỐI XỨNG 1.1.1 Phân bố dòng điện chấn tử đối xứng Chấn tử đối xứng loại anten đơn giản nguồn xạ sử dụng phổ biến Chấn tử đối xứng sử dụng anten độc lập sử dụng để cấu tạo anten phức tạp khác Một vấn đề khảo sát anten xác định trường xạ tạo không gian thông số anten Như cần biết phân bố dòng điện anten.Có thể sử dụng lý thuyết đường dây để xác định phân bố dòng điện chấn tử đối xứng dựa suy luận tương tự chấn tử đối xứng đường dây song hành hở mạch đầu cuối không tổn hao Một đường dây song hành hở mạch đầu cuối, mở rộng hai nhánh đường dây 1800 ta chấn tử đối xứng Việc mở rộng làm tính đối xứng đường dây song hành làm cho sóng điện từ xạ khơng gian bên ngồi để tạo thành anten Giả sử biến dạng đường dây song hành thành chấn tử đối xứng quy luật phân bố dòng điện hai nhánh khơng thay đổi, nghĩa có dạng sóng đứng: l z a ) b ) Hình 1.1 Sự tương quan chấn tử đối xứng đường dây song hành Trong đó: Ib: biên độ dòng điện điểm bụng sóng đứng l: độ dài nhánh chấn tử Tuy nhiên, suy luận tương tự nêu có tính chất gần vìgiữa hai hệ thống có điểm khác biệt, là: - Các thông số phân bố đường dây không biến đổi dọc theo dây, thơng số phân bố chấn tử biến đổi ứng với vị trí khác chấn tử - Đường dây song hành hệ thống truyền dẫn lượng sóng điện từ, chấn tử hệ thống xạ - Trên đường dây song hành không tổn hao, hở mạch đầu cuối, dòng điện biến đổi theo quy luật sóng đứng túy, dạng sin, chấn tử ln có mát lượng xạ (mất mát hữu ích) Do nói cách xác phân bố dòng điện chấn tử khơng theo quy luật sóng đứng hình sin Tuy nhiên với chấn tử mảnh (đường kính 4GHz + B2: Vào Home -> Optimizer -> Nhập thông số giá trị L1 L2 vào max dòng L hình: 21 + B3: Chuyển sang Goals chọn Add new Goals, nhập thơng số hình sau nhấn Apply + B4: Chọn Start để chương trình tính tốn chiều dài hợp lý ứng với tần số trung tâm -> Kết ta chiều dài ứng với tần số trung tâm 4GHz L= 29.3613 (mm) 22 Băng thông: [3.7723 dB – 4.2807 dB] 3.2.1 Với anten Yagi-Uda - Tăng số lượng chấn tử dẫn xạ lên 10 giảm kích thước chấn tử phản xạ bảng: STT 2 Thông số Lpx L1 L5=0.9*L4 L6=0.9*L5 L7=0.9*L6 L8=0.9*L7 L9=0.9*L8 L10=0.9*L9 Giá trị 35 30 19.683 17.7147 15.9432 14.3489 12.914 11.6226 - Để điều chỉnh tần số trung tâm 4GHz ta sử dụng chức Optimizer phần mềm mô phỏng: Yêu cầu cần phải có chiều dài chấn tử mà tần số trung tân nhỏ 4Ghz chiều dài chấn tử mà có tần số trung tâm lớn 4GHz: + B1: Tìm chiều dài chấn tử để đạt yêu cầu Với chiều dài L1 = 35 (mm) ta thấy tần số trung tâm 3.56 GHz < 4GHz Với chiều dài L2 = 29 (mm) ta thấy tần số trung tâm 4.4 GHz > 4GHz + B2: Vào Home -> Optimizer -> Nhập thông số giá trị L1 L2 vào ô max dòng L hình: 23 + B3: Chuyển sang Goals chọn Add new Goals, nhập thông số hình sau nhấn Apply 24 + B4: Chọn Start để chương trình tính tốn chiều dài hợp lý ứng với tần số trung tâm -> Kết ta chiều dài ứng với tần số trung tâm 4GHz L= 30.4902 (mm) - Farfield f=4GHz: 25 26 BÀN LUẬN, ĐÁNH GIÁ 4.1 So sánh kết với mô lý thuyết - Độ lợi, độ định hướng đạt 10.5 dbi, nhỏ so với tính tốn lý thuyết - Sử dụng thơng số tính tốn lý thuyết ta thấy: + Tần số trung tâm không nhỏ tần số 4GHz nhiều + Độ lợi, độ định hướng + Phối hợp trở kháng -> Anten với thơng số tính tốn ban đầu không đạt 4.2 Giải pháp khắc phục nhược điểm - Để khắc phục nhược điểm anten 4GHz trên, ta có giải pháp khắc phục sau: + Tăng số lượng chấn tử dẫn xạ từ lên 10 chấn tử dẫn xạ + Giảm chiều dài chấn tử phản xạ xuống 35mm + Tăng chiều dài chấn tử dẫn xạ từ 27.441 mm lên 30 mm 4.3 Chấn tử đối xứng có thêm mặt phẳng phản xạ a) Có thêm mặt phẳng phản xạ vng góc 27 - S1.1: - farfield: -> Nhận xét: Sau thêm mặt phẳng vng góc với chấn tử đổi xứng độ định hướng tăng lên 6.55 dbi, xạ hướng phía ngược lại với mặt phẳng b) Có thêm mặt phẳng song song 28 - S1.1: - farfield: 29 ... lợi xác định theo số phần tử dẫn xạ: D=3.28*N PHẦN 2: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ 2.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ANTEN CHẤN TỬ ĐỐI XỨNG 2.1.1 Yêu cầu thiết kế Thiết kế anten chấn tử đối xứng có tần số f = Ghz... Cấu tạo anten yagi: Gồm chấn tử chủ động (chấn tử cấp nguồn) thường chấn tử vòng dẹt nửa sóng, chấn tử phản xạ thụ động số chấn tử dẫn xạ thụ động (là chấn tử không cấp nguồn) Các chấn tử gắn... với mặt đất dòng điện hai chấn tử đồng pha Nếu chấn tử thật chấn tử từ có kết ngược lại 1.1.4.2 Bức xạ chấn tử đối xứng đặt mặt đất - Đồ thị phương hướng chấn tử đối xứng đặt thẳng đứng mặt đất: