Tiểu luận kĩ thuật angten

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU TRẦN HỒNG QUÂN 17T1051060 BÀI TIỂU LUẬN TÌM HIỂU VỀ ANTEN LOGA CHU KÌ TÊN HỌC PHẦN LÍ THUYẾT VÀ KĨ THUẬT ANTEN DTV3292.001 GVHD: PHẠM THANH SƠN HUẾ, THÁNG NĂM 2021 Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn MỞ ĐẦU Cùng với phát triển xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin, giải trí người ngày cao thật cần thiết Bằng cách sử dụng hệ thống phát, thu vô tuyến phần đáp ứng nhu cầu cập nhật thông tin người khoảng cách xa cách nhanh chóng xác Bất hệ thống vơ tuyến phải sử dụng anten để phát thu tín hiệu Trong sống ngày dễ dàng bắt gặp nhiều hệ thống anten như: hệ thống anten dùng cho truyền hình mặt đất, vệ tinh, BTS dùng cho mạng điện thoại di dộng Hay vật dụng cầm tay đàm, điện thoại di động, radio … sử dụng anten Vì quan trọng nên e định tìm hiểu số loại anten nhằm tăng hiểu biết kiến thức cho thân Loại anten mà e muốn tìm hiểu anten loga chu kì Vì kiến thức cịn hạn hẹp khó khăn việc tìm tài liệu nên cịn nhiều thiếu sót mong thầy góp ý để tiểu ln e hồn thiện Em xin cảm ơn ! Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn MỤC LỤC Phần I: LÝ THUYẾT ANTEN Chương 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ANTEN 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển Anten 1.2 Giới thiệu hệ thống thu phát 1.3 Vị trí Anten kỹ thuật vô tuyến điện 1.4 Những yêu cầu Anten .9 CHƯƠNG 2:LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ANTEN 11 2.1 Quá trình xạ sóng điện từ 11 2.2 Vận tốc truyền lan sóng điện từ .13 2.3 Dải tần dải tần công tác anten 17 2.4 Hệ phương trình Maxwell .19 2.5 Hệ số tác dụng định hướng D Hệ số tăng ích G 22 CHƯƠNG 3:LÝ THUYẾT GẤN ĐÚNG VỀ CHẤN TỬ ĐỐI XỨNG 25 3.1 Phân bố dòng chấn tử đối xứng .25 3.2 Trở kháng sóng chấn tử đối xứng .29 3.3 Trở kháng vào chấn tử đối xứng 30 3.4 Độ rút ngắn chấn tử nửa sóng 31 3.5 Hệ số tác dụng định hướng chấn tử đối xứng 31 Chương 4: LÝ THUYẾT ANTEN THU 32 4.1 Chấn tử đối xứng làm việc chế độ thu 32 4.2 Áp dụng nguyên lý tương hỗ để nghiên cứu tính chất chung anten thu 32 4.3 Công suất thu tải anten thu 33 PHẦN II: ANTEN LOGA CHU KÌ .34 1.1 Dải thông tần dải tần công tác anten 34 1.2 Phương pháp mở rộng dải tần số anten chấn tử 35 1.3 Mở rộng dải tần công tác theo nguyên lý tương tự Áp dụng cho anten .39 1.4 Đặc điểm kết cấu anten loga chu kỳ phương pháp tính tốn 42 KẾT LUẬN 48 Tài liệu tham khảo .49 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận mơn học GVHD: Phạm Thanh Sơn TĨM TẮT NỘI DUNG Bài tiểu luận chia làm hai phần chính: + Phần I: Lý thuyết anten Trong phần này, khái quát đời, vị trí, vai trò yêu cầu anten kỹ thuật vô tuyến điện lý thuyết cần thiết để nghiên cứu thiết kế anten cụ thể như: + Lý thuyết truyền sóng + Lý thuyết anten + Lý thuyết gần chấn tử đối xứng + Lý thuyết anten thu + Phần II: Tìm hiểu anten loga chu kì Phần trình bày lý thuyết anten loga chu kì Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận mơn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Danh mục hình ảnh Hình 1.3.1: Ví dụ chấn tử đối xứng Hình 1.3.2: Biến dạng đường dây song hành thành chấn tử đối xứng Hình 1.3.3: Chấn tử đối xứng hệ tọa độ cầu Hình 1.3.4: Phân bố dịng chấn tử đối xứng Hình 1.3.5: Sự phụ thuộc Rv Rx vào l/ Hình 1.4.1: Chấn tử đối xứng trường sóng tới Hình 1.4.3: Hai anten đặt xa khơng gian Hình2.1.2: Chấn tử đối xứng hình chóp Hình 2.1.3: Sơ đồ anten có hiệu chỉnh trở kháng vào Hình 2.1.4: Kết cấu anten loga - chu kỳ Hình 2.1.5: Sơ đồ nguyên lý anten Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Phần I: LÝ THUYẾT ANTEN Chương 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ANTEN 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển Anten Anten hệ thống cho phép truyền nhận lượng điện từ Anten xem thiết bị dùng để truyền lượng trường điện từ máy phát máy thu mà không cần phương tiện truyền dẫn tập trung như: cáp đồng, ống dẫn sóng sợi quang Trong nhiều ứng dụng, anten cạnh tranh với phương tiện truyền dẫn khác để phát chuyển tải lượng trường điện từ Thông thường suy hao trường điện từ vật liệu tăng nhanh theo tần số Điều hiểu ngầm rằng, tần số tăng việc dùng phần dẫn sóng vật liệu thuyết phục hiệu việc chuyển tải lượng trường điện từ (Điều có nghĩa hiệu suất anten tăng theo tần số) Do thực tế Anten ưa chuộng việc chuyển tải trường điện từ tần số cao Sóng điện từ, tảng lý thuyết anten, xây dựng sở phương trình điện học từ học Maxwell hệ thống cách khái quát toàn lý thuyết thành hệ phương trình tiếng quan trọng: hệ phương trình Maxwell Một vài mốc quan trọng lịch sử phát triển Anten:  Năm 1886: nhà vật lý người Đức Hemrich Rudoff Hertz lý luận thực nghiệm chứng tỏ dùng mạch dao động hở với lưỡng cực Hertz vùng xa lưỡng cực hình thành trường phát xạ  Sau hồn thành dụng cụ để chứng minh thí nghiệm Hertz, năm Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn 1897 Popob nhà phát minh vô tuyến điện người Nga dùng dụng cụ làm phương tiện truyền tín hiệu điện báo khơng dây dẫn có khả truyền tín hiệu khoảng cách dặm  Năm 1901 : Guglielmo Marconi truyền tín hiệu khoảng cách lớn Hệ thống hoạt động tần số khoảng 60 Khz  Năm 1916 : Trước năm 1916, hầu hết thông tin vô tuyến chủ yếu điện báo Trong năm 1916, lần sử dụng tín hiệu điều chế biên độ để truyền tín hiệu thoại qua sóng vơ tuyến  Năm 1930: Người ta tạo nguồn phát klystron magnetron có khả phát tín hiệu với tần số lên đến GHz (gọi dao động cao tần)  Từ 1940 đến nay: Anten ứng dụng rộng rãi hệ thống thông tin vô tuyến, vô tuyến truyền thanh, truyền hình, vơ tuyến thiên văn, vơ tuyến điều khiển từ xa, … 1.2 Giới thiệu hệ thống thu phát Ngày nay, với phát triển kỹ thuật vô tuyến, thông tin liên lạc dùng anten sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Sau sơ đồ hệ thống thu phát đơn giản Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống thơng tin Ở hệ thống phát anten đóng vai trị thành phần xạ sóng điện từ, chuyển tín hiệu điện thành lượng điện từ lan truyền khơng gian Khi đến anten thu lượng điện từ biến đổi thành tín hiệu điện máy thu, tín hiệu trả dạng ban đầu 1.3 Vị trí Anten kỹ thuật vô tuyến điện Việc truyền lượng điện từ khơng gian thực hai đường Một hai đường dùng hệ thống truyền dẫn dây song hành, cáp đồng trục, ống dẫn sóng, v.v… “chuyên chở” sóng điện từ trực tiếp đường truyền dạng dòng điện Sóng điện từ lan truyền hệ thống thuộc hệ thống điện từ ràng buộc (hữu tuyến) Cách truyền có độ xác cao chi phí lớn việc xây dựng hệ thống đường truyền Hơn với khoảng cách xa hay địa hình phức tạp xây dựng đường truyền hữu tuyến cách truyền thay cách cho sóng điện từ xạ mơi trường tự Sóng truyền dạng sóng điện từ tự (vô tuyến) từ nơi phát đến nơi thu Vậy cần Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận mơn học GVHD: Phạm Thanh Sơn phải có thiết bị phát sóng điện từ khơng gian thu nhận sóng điện từ từ khơng gian, để đưa vào máy thu Loại thiết bị gọi anten Anten phận quan trọng thiếu hệ thống vô tuyến điện nào, hệ thống vơ tuyến có nghĩa hệ thống có sử dụng sóng điện từ, không dùng đến thiết bị xạ thu sóng điện từ Ví dụ, hệ thống liên lạc vô tuyến đơn giản bao gồm máy phát, máy thu, anten phát anten thu Thông thường máy phát anten phát máy thu anten thu không nối trực tiếp với mà ghép với qua đường truyền lượng điện từ gọi fide Trong hệ thống này, máy phát có nhiệm vụ tạo dao động điện cao tần Dao động điện truyền theo fide tới anten phát dạng sóng điện từ ràng buộc Anten phát có nhiệm vụ biến đổi thành sóng điện từ tự xạ không gian Cấu tạo anten định đặc tính biến đổi lượng điện từ nói Anten thu có nhiệm vụ ngược với anten phát, tiếp thu sóng điện từ tự từ khơng gian ngồi biến đổi chúng thành sóng điện từ ràng buộc Sóng truyền theo fide tới máy thu, phần xạ trở lại vào không gian (bức xạ thứ cấp) Yêu cầu thiết bị anten-fide phải thực việc truyền biến đổi lượng với hiệu suất cao khơng gây méo dạng tín hiệu Anten ứng dụng hệ thống thông tin vô tuyến, vơ tuyến truyền thanh, truyền hình, vơ tuyến thiên văn, vô tuyến điều khiến từ xa… Anten sử dụng với mục đích khác có yêu cầu khác nhau.Với đài phát vô tuyến truyền hình anten cần xạ đồng mặt phẳng ngang, máy thu đặt hướng thu tín hiệu đài phát Song anten lại cần xạ định hướng mặt phẳng đứng, với hướng cực đại song song với mặt đất để đài thu mặt đất nhận tín hiệu lớn để giảm nhỏ lượng xạ theo hướng không cần thiết Trong thông tin mặt đất vũ trụ, thông tin chuyển tiếp, rada, vô tuyến Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn điều khiển…thì yêu cầu anten xạ với hướng tính cao, nghĩa sóng xạ tập trung vào góc hẹp không gian Như nhiệm vụ anten không đơn giản biến đổi lượng điện từ cao tần thành sóng điện từ tự do, mà phải xạ sóng theo hướng định, với yêu cầu kỹ thuật cho trước Ngày nay, phát triển kỹ thuật lĩnh vực thông tin, rada, điều khiển … địi hỏi anten khơng đơn làm nhiệm vụ xạ hay thu sóng điện từ mà cịn tham gia vào q trình gia cơng tín hiệu Trong trường hợp tổng qt, anten cần hiểu tổ hợp bao gồm nhiều hệ thống, chủ yếu hệ thống xạ, cảm thụ sóng bao gồm phần tử anten, hệ thống cung cấp tín hiệu bảo đảm việc phân phối lượng cho phần tử xạvới yêu cầu khác nhau, hệ thống gia công tín hiệu 1.4 Những yêu cầu Anten Những yêu cầu anten xác định nhiệm vụ thiết bị vô tuyến điện, chẳng hạn yêu cầu về:  Tính định hướng Anten đài truyền thanh, truyền hình phải phát xạ theo phía dọc mặt đất, cịn radar thơng tin cần phải phát xạ hình quạt hẹp nhằm để tập trung lượng phía đài đối Anten phải có tính chất thu định hướng, với độ chọn lọc máy thu, tính chọn lọc theo hướng anten phương tiện chống nhiễu có hiệu  Phối hợp trở kháng Anten phải bảo đảm phát thu lượng cực đại Do mà xem anten thiết bị phối hợp fide không gian tự  Dải tần Dao động điện từ biến điệu mang tin tức từ máy phát qua fide tới anten Để thông tin khơng bị méo, anten phải có dải tần định Để chống nhiễu thường dùng phương pháp chuyển tần số công tác để phù hợp với điều kiện chuyển sóng mà đài liên lạc sóng ngắn phải làm việc dải tần số khác vào ban ngày ban đêm Do anten phải làm việc dải tần khác Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn 1.2.3 Hiệu chỉnh trở kháng vào chấn tử Theo phương pháp chấn tử cần thiết lập để kết cấu bao gồm hai phận mà điện kháng vào phận có dấu ngược bù dải tần số cơng tác Ví dụ phận có � i � � � trở kháng dung tính � C � phần có trở kháng cảm tính (iωL) Hình 1.3 sơ đồ ả có hiệu chỉnh trở kháng vào Hai nhánh chấn tử ae bf, đoạn cod hình thành đường dây nhánh mắc song song với chấn tử Hình 1.3: Sơ đồ anten có hiệu chỉnh trở kháng vào Nếu ta chọn kích thước chấn tử phù hợp thành phần điện kháng trở kháng vào nhỏ, điều thể qua sơ đồ tương đương - hình 1.3b: hai nhánh chấn tử tương đương với đoạn dây song hành ngắn mạch Nếu chọn kích thước đoạn dây thích hợp đoạn dây nhánh có điện kháng vào cảm tính, cịn đoạn hở mạch ce – df có điện kháng vào dung 43 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn tính, cho hai điện kháng bù trừ cho dải tần định Đồng thời đoạn ac – bd chọn để trở kháng vào cd sau biến đổi ab có phần thực lớn phần kháng nhỏ 1.3 Mở rộng dải tần công tác theo nguyên lý tương tự Áp dụng cho anten lôga - chu kỳ Nguyên lý tương tự điện động học phát biểu sau: Nếu biến đổi đồng thời bước sóng cơng tác tất kích thước anten theo tỷ lệ giống đặc tính anten đồ thị phương hướng, trở kháng vào không biến đổi Hệ số tỷ lệ gọi tỷ lệ xích phép biến đổi tương tự Dựa vào nguyên lý thiết lập anten khơng phụ thuộc tần số cách cấu tạo anten từ nhiều khu vực có kích thước hình học khác Kích thước hình học khu vực tỷ lệ với theo hệ số định Khi anten làm việc với bước sóng có khu vực anten tham gia vào trình xạ Khu vực gọi miền xạ anten Khi bước sóng cơng tác thay đổi miền xạ anten dịch chuyển đến khu vực mà tỷ lệ kích thước hình học phần tử xạ với bước sóng giống lúc trước 1.3.1 Nguyên lý cấu tạo anten lôga - chu kỳ 44 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Anten tạo tập hợp chấn tử có kích thước khoảng cách khác tiếp điện từ đường fiđe song hành chung hình 1.4, chấn tử nhận dòng từ fiđe theo cách tiếp điện chéo: Hình 1.4: Kết cấu anten loga - chu kỳ Kích thước chấn tử khoảng cách chúng biến đổi dần theo tỉ lệ, tỉ lệ gọi chu kỳ kết cấu: t l l1 l2    n 1 l2 l3 ln Đặc tính kết cấu anten lôga - chu kỳ xác định hai thông số τ góc α Nếu máy phát làm việc tần số fo đó, tần số lại tần số cộng hưởng chấn tử trở kháng chấn tử điện trở Các chấn tử khác thành phần điện kháng, giá trị điện kháng lớn độ dài chấn tử khác xa với chấn tử cộng hưởng, tức chấn tử xa chấn tử cộng hưởng Chấn tử cộng hưởng kích thích mạnh 45 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Các chấn tử khơng cộng hưởng có dòng điện chạy qua nhỏ nên trường xạ anten định chủ yếu xạ của chấn tử cộng hưởng số chấn tử lân cận Những chấn tử tạo nên miền xạ anten Dòng điện chấn tử miền xạ có tiếp nhận trực tiếp từ fiđe hình thành cảm ứng điện trường chấn tử cộng hưởng Các chấn tử phía trước chấn tử cộng hưởng có chiều dài nhỏ hơn, có dung kháng vào, dịng cảm ứng chấn tử chậm pha so với dòng chấn tử có độ dài Và ngược lại, chấn tử phía sau chấn tử cộng hưởng có chiều dài lớn hơn, có cảm kháng vào, dòng cảm ứng chấn tử sớm pha so với dịng chấn tử có độ dài Các chấn tử nhận dịng từ fiđe theo cách tiếp điện chéo nên chấn tử kề có dịng điện lệch pha 180 cộng với góc lệch pha truyền sóng đoạn fiđe mắc chấn tử Ta nhận dịng tổng hợp chấn tử miền xạ có góc lệch pha giảm dần theo chiều giảm kích thước anten Các chấn tử có quan hệ pha trên, nên chấn tử đứng trước chấn tử cộng hưởng thỏa mãn điều kiện chấn tử dẫn xạ, chấn tử tử dứng sau thỏa mãn điều kiện chấn tử phản xạ Bức xạ anten chủ yếu chấn tử cộng hưởng 46 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn định định hướng theo trục anten, phía chấn tử nhỏ Nếu tần số máy phát giảm đi, τ fo (τ nhỏ 1) vai trị chấn tử cộng hưởng dịch chuyển sang chấn tử có độ dài lớn kế đó, ngược lại, tần số tăng lên fo/τ chấn tử cộng hưởng chuyển sang chấn tử ngắn kế Chấn tử l1 cộng hưởng với tần số f1, ta có l1  1 Nếu tần số máy phát giảm xuống f '   f1 �  '  1  , chấn tử cộng hưởng có độ dài  ' 1 l1 l     l2 2  ' n 1 Ở tần số f n   f1 (1.6) ln  ln  n 1 chấn tử cộng hưởng có độ dài tương ứng là: (1.7) anten xuất miền xạ mà chấn tử phản xạ có độ dài ln Trong đó: n số thứ tự chấn tử, fn cộng hưởng chấn tử thứ n , ln độ dài chấn tử thứ n Miền xạ anten dịch chuyển tần số công tác thay đổi, hướng xạ cực đại giữ nguyên Lấy loga hai vế biểu thức (1.6) ta có ln f n   n  1 ln   lnf1 (1.8) Ta thấy biểu thị tần số thang đo logarit tần số cộng hưởng anten lặp lại qua khoảng giống lnτ , mà người ta 47 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn gọi anten anten Lôga-chu kỳ Khi anten hoạt động tần số cộng hưởng thông số điện đồ thị phương hướng, trở kháng vào,… khơng có thay đổi Nhưng ứng với tần số trung tâm tần số cộng hưởng f1 ÷ f f , ÷ f3, , fn−1 ÷ fn , tần số anten bị thay đổi nhỏ Ta cấu tạo anten cho khoảng giưa tần số kề thông số biến đổi giới hạn chấp nhận Đồ thị phương hướng anten xác định số lượng chấn tử miền xạ tác dụng, thơng thường khoảng ÷5 , tương quan biên độ pha dòng điện chấn tử Các đại lượng lại phụ thuộc vào thơng số hình học τ α kết cấu anten Với α xác định, tăng τ số chấn tử thuộc miền xạ tác dụng tăng, đồ thị phương hướng hẹp lại Nhưng tăng τ lớn đặc tính phương hướng lại xấu lúc kích thước miền xạ tác dụng giảm chấn tử qúa gần Giữ nguyên τ , giảm α đến giới hạn định làm hẹp đồ thị khoảng cách chấn tử lại tăng tăng kích thước miền xạ tác dụng 1.4 Đặc điểm kết cấu anten loga chu kỳ phương pháp tính tốn Để đảm bảo đồ thị phương hướng anten mặt phẳng thẳng đứng không biến đổi thay đổi tần số cơng tác, anten đặt nghiêng góc ∆ so với mặt đất, cho độ cao tương đối chấn tử so với mặt đất đại lượng không đổi: H H1 H    n 1 2 n (1.9) Khi độ cao tương ứng miền xạ tác dụng – di chuyển dọc theo anten biến đổi tần số công tác – khơng thay đổi hướng xạ cực đại mặt phẳng thẳng đứng không biến đổi 48 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Nếu coi đoạn dây truyền sóng hai chấn tử mạng cực, chấn tử chấn tử tương đương với trở kháng có giá trị tổng trở vào chấn tử (có kể đến ảnh hưởng tương hỗ với phần tử hệ thống), ta có sơ đồ tương đương anten loga chu kỳ vẽ hình 1.5 Theo hình 1.5 quan hệ điện áp cửa tầng viết sau: Tầng I: � V 1R  V v  V1 � �1 V v  V0 � Tầng II: � V R  V 1R  V1 � �2 V v  V 1R  V1 � � V N V  V N 1R  VN 1 � �N V R  VN Tầng N: � Phương trình mạch điện mạng tứ cực thứ n viết sau: n IVn  yvvn Vvn  yvR VRn (1.10) n n I Rn  yRv Vvn  yRR VRn Từ lý thuyết đường dây, ta xác định dẫn nạp vào dẫn nạp truyền đạt: n yvvn  yRR  y y n vv n RR cth( d ) p0   cth( d ) p0 (1.11) Với: o trở kháng đường dây, d độ dài đoạn dây truyền sóng, γ số truyền lan phức ρ 49 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận mơn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý anten Từ (1.7) ta có phương trình mạch điện tầng: (1.12) Tại nút, ta có phương trình mạch điện viết sau: I1  ( I v2  I R1 ) I1  ( I v3  I R2 ) (1.13) Từ việc xác định dòng điện chấn tử theo cơng thức (1.10) (1.11), ta đưa anten loga-chu kỳ mơ hình đơn giản gồm 50 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận mơn học GVHD: Phạm Thanh Sơn chấn tử có độ dài thay đổi đặt song song cách khoảng cách định dọc theo trục zn vị trí có tọa độ (hình 1.3) Mỗi chấn tử tiếp điện nguồn riêng biệt có sức điện động Vn Các kích thước ln tọa độ zn xác định cho trước thông số kết cấu chu kỳ τ góc mở α Hình 1.6: Mơ hình đơn giản anten lơga chukỳ Hệ phương trình Kirchhoff hệ thống N chấn tử ghép có tính đến ảnh hưởng tương hỗ phân tử viết dạng: (1.14) Dựa vào phương trình (1.12), (1.13), (1.14) ta có bước tính tốn anten lơga – chu kỳ sau: Bước 1: Thay (1.12), (1.13) vào (1.14) nhận hệ gồm N phương 51 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn trình Giải hệ phương trình N nghiệm V1, V2,… Thay nghiệm vào (1.10), (1.11) xác định dòng điện chấn tử: I1.I2… In Tính trở kháng tương hỗ theo công thức: định theo công thức sau: Z ij  Rij  iX ij Rij , X ij xác Phần ảo trở kháng tương hỗ: đây: 52 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Bước 2: theo giá trị dịng tính được, ta tìm hàm phương hướng anten hai mặt phẳng theo công thức: Mặt phẳng H (mặt phẳng từ trường, yOz): N f   H   �(1) n I n kln eikzn cos H kl sin n  cos (1.17) Mặt phẳng E (mặt phẳng điện trường, xOz): f  H  kl �kl � cos � n sin  H � cos n ikzn cos H �2 �  �( 1) n I n e kln E sin cos  N (1.18) Các góc θ H , θ E góc hợp hướng khảo sát trục Oz mặt phẳng E H Do cách mắc chéo nên dịng điện chấn tử kề có 1 dấu ngược nhau, có số hạng   công thức n Hệ số định hướng xác định theo công thức: Dmax  4 2  F  � � m H 0 ,  E  sin  H d H d E (1.19) Bước 3: tính tổng trở vào chấn tử: Zn  Vn In (1.20) 53 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Bài tốn xác định thơng số tối ưu anten lôga – chu kỳ giải cách lặp lại nhiều lần bước 2, đến chừng đạt tiêu chất lượng tốt (tùy thuộc vào hệ số định hướng) KẾT LUẬN Anten loga chu kỳ (hay gọi anten mảng loga chu kỳ, anten chùm loga chu kỳ) loại anten băng rộng, nhiều phần tử, có tính định hướng cao, có trở kháng đặc tính xạ theo dạng hàm logarithm tần số kích thích Các thành phần bên thông thường dipole (đối với loại anten mảng dipole loga chu kỳ) Anten loga chu kỳ thiết kế với phần tử tương tự nhau, tạo thành mảng fractal Anten thường sử dụng tình địi hỏi hoạt động dải tần số rộng, mà có độ lợi tính định hướng tốt 54 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Tài liệu tham khảo [1] Phan Anh, Lý thuyết kỹ thuật anten, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật [2] Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Khắc Kiểm, Lập trình MatLab, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 [3] A.Brindle, Genetic algorithms for function optimization, Doctoral dissestation, Univ.Alberta, Edmonton, Canada, 1981 [4] Eric A.Jones, William T.joines, Design of Yagi-Uda antennas using genetic algorithms, IEEE transaction on antennas and propagation, Vol.45, No.9, September 1997 [5] Randy L.Haupt, An introduction to Genetic Algorithms for Electromagnetics, IEEE antennas and propagation, Vol.37, No.2, April 1995 55 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CNVL CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN Học kỳ Năm học 2020-2021 Cán chấm thi Cán chấm thi Nhận xét: Nhận xét: Điểm đánh giá CBChT1: Điểm đánh giá CBChT2: Bằng số: Bằng số: 56 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn Bằng chữ: Bằng chữ: Điểm kết luận: Bằng số Bằng chữ: Thừa Thiên Huế, ngày …… tháng …… năm 20… CBChT1 CBChT2 (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) 57 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân ... toán 42 KẾT LUẬN 48 Tài liệu tham khảo .49 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn TÓM TẮT NỘI DUNG Bài tiểu luận chia làm hai... tính 24 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn định hướng anten mà biểu thị tổn hao anten 25 Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận môn học GVHD: Phạm Thanh Sơn CHƯƠNG... nay, với phát triển kỹ thuật vô tuyến, thông tin liên lạc dùng anten sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Sau sơ đồ hệ thống thu phát đơn giản Lớp ĐTVTK41 SV: TRần Hồng Quân Tiểu luận mơn học GVHD: Phạm