Anten đợc cấu tạo từ một tập hợp các chấn tử có kích thớc, khoảng cách khác nhau và đợc tiếp điện từ mồtide song hành chung
Hình 2.8
Kích thớc và khoảng cách của các chấn tử biến đổi dần theo một tỷ lệ nhất định. Hệ số tỷ lệ này đợc gọi là chu kỳ của kết cấu
n n l l l l l l 1 4 3 2 1 = =...= − = τ (2.14)
Đặc tính của mỗi anten loga – chu kỳ đợc xác định bởi hai thông số chủ yếu là chu kỳ kết cấu τ và góc α.
Nếu mấy phát làm việc với tần số f0 nào đó là tần số cộng hởng của một trong các chấn tử thì trở kháng vào của chấn tử ấy sẽ là trỏ thuần (RV.A ≈ 73 Ω). Trong khi đó, trở kháng vào của các chấn tử khác sẽ có thành phần điện kháng và giá trị của thành phần này sẽ càng lớn khi chiều dài của nó càng khác chiều cộng hởng, nghĩa là chấn tử ấy càng xa chấn tử cộng hởng. Vì vậy chấn tử cộng hởng sẽ đợc kích thích mạnh nhất.
Vì dòng điện trong trong các chấn tử không cộng hởng có giá trị nhỏ , nên trờng bức xạ của anten đợc quyết định bởi trờng bức xạ của chấn tử cộng hởng và một vài chấn tử lân cận với nó.
Những chấn tử này tạo thành miền bức xạ của anten. Dòng điện trong các chấn tử của miền bức xạ đợc hình thành do cảm ứng trờng của chấn tử cộng huởng và do tiếp điểm từ fide. Các chấn tử nằm ở phía trớc chiều dài cộng hởng có độ dài nhỏ hơn độ dài cộng hởng, sẽ có trở kháng vào dung tính, dòng cảm ứng trong đó chậm pha hơn so với dòng trong chấn tử công hởng (hoặc chấn tử có độ dài lớn hơn nó). Các chấn tử nằm ở phía sau có độ dài lớn hơn độ dài cộng hởng, sẽ có trở kháng vào cảm tính và dòng cảm ứng sớm pha hơn dòng trong chấn tử cộng hởng (hay chấn tử ngắn hơn nó). Đối với thành phần dòng điện tiếp điện tử kề nhau lệch nhau một góc = 1800 cộng với góc lệch pha do truyền sóng trên đoạn fide mắc giữa hai chấn tử. Tập hợp tất cả các yêu tố trên, sẽ nhận đợc dòng tổng hợp trong các chấn tử của miền bức xạ có góc pha giảm dần theo chiều giảm kích thớc của anten.
Với quan hệ pha nh trên, các chấn tử đứng trớc chấn tử cộng hởng sẽ thoả mãn điều trên của chấn tử dẫn xạ, còn chấn tử đứng sau sẽ thoả mãn điều kiện của chấn tử phản xạ. Bức xạ của Anten (mà quyết định chủ yếu bở chấn tử cộng hởng) sẽ đợc điều hởng theo trục Anten, về phía các chấn tử ngắn dần.
Nếu tần số phát giảm đi bằng τ.f0 thì vai trò của chấn tử cộng hởng sẽ chuyển sang chấn tử có độ dài lớn hơn kế đó. Ngợc lại, nếu tần số máy phát tăng lên bằng
τ0
f
thì chấn tử cộng hởng sẽ chuyển sang chấn tử ngắn hơn kế đó. Giả sử chấn tử cộng hởng với tần số f1, tơng ứng với l =
2
1
λ . Nếu tần số giảm xuống f’ = τ . f1 -> λ =' λ1/τ thì chấn tử cộng hởng bây giờ có độ dài
τ τ λ λ' 1 1 ' 1 . 2 2 l l = = = Theo (2.14) thì l' = l1 =l2 τ
Ta thấy rằng ở các tần số
fn = τn−1f1 (2.15)
Sẽ có các chấn tử cộng hởng tơng ứng với các độ dài ln = 11 − n l τ (2.16) n-là số thứ tự chấn tử. fn-tần số cộng hởng của chấn tử thứ n; ln-là độ dài cộng hởng của chấn tử thứ n.
Nghĩa là ứng với mỗi tần số cho bởi (2.15), trên Anten sẽ xuất hiện một miền bức xạ mà chấn tử bức xạ chính có độ dài xác định theo (2.16)
nh vậy miền bức xạ trên Anten loga – chu kỳ sẽ dịch chuyển khi tần số thay đổi nhng hớng bức xạ cực đại của anten vẫn giữ nguyên.
Nếu lấy logarit biểu thức (2.15) thì sẽ có : lnfn = (n-1)lnτ + lnf1
Nghĩa là khi biểu thị tần số trên thang logarit thì tần số cộng hởng của anten sẽ đợc lặp lại qua các khoảng giống nhau bằng lnτ . vì lý do đó anten đợc gọi là anten loga – chu kỳ.
Tại các tần số cộng hởng các thông số điện của anten nh đồ thị phơng hớng, trở kháng vào,..v..v..sẽ không biến đổi, nhng ứng với các tần số trung gian nằm giữa hai tần số cộng hởng thì các thông số của anten sẽ biến đổi trong một chừng mực nhất định. vì vậy loại anten này cũng không thể đợc xem là hoàn toàn không phụ thuộc tần số. tuy nhiên cũng có thể cấu tạo anten sao cho trong một chu kỳ tần số (từ fnữτ fn) các thông số của anten biến đổi trong một giới hạn cho phép. dải tần số của loại anten này có thể đạt đợc với hệ số bao trùm dải sáng khoảng
1 10
và lớn hơn.
Đồ thị phơng hớng của anten đợc xác định bởi số chấn tử của miền bức xạ tác dụng (thờng vào khoảng 3ữ5) và bởi tơng quan giữa biên độ và pha của dòng điện trong các chấn tử ấy. các đại lợng này phụ thuộc vào các thông số hình học τ và αcủa kết cấu. khi tăng τ, (cố định α), đồ thị phơng hớng hẹp lại vì khi ấy sẽ tăng số chấn tử thuộc miền bức xạ tác dụng. nhng nếu tăng τ quá lớn thì đặc tính phơng hớng lại xấu đi vì lúc ấykích thớc của miền bức xạ tác dụng sẽ giảm do các chấn tử đợc đặt quá gần nhau. khi giảm α (cố định τ) đến một giới hạn nhất định sẽ làm hẹp đồ thị phơng hớng vì khi ấy khoảng cách giữa các chấn tử lại tăng và do đó tăng kích thớc của m iền bức xạ tác dụng.
Các giá trị tới hạn của τ và α thờng là: τmax ≈ 0,95. αmin ≈ 100
Độ rộng dải tần số của Anten đợc xác định bởi kích thớc cực đại và cực tiểu của các chấn tử. max max =2l λ min min =2l λ
Ngời ta có thể thiết lập anten góc nghĩa khi hai đờng fide tiếp điện không song song mà tạo thành một góc sao cho các chấn tử nối với hai nhánh của đờng fide nằm trong hai mặt phẳng khác nhau.
Nếu góc mở giữa hai mặt phẳng chấn tử β = 1800 thì Anten sẽ trở lại kết cấu phẳng. trong trờng hợp này đồ thị phơng hớng có hớng bức xạ cực đại vuông góc với mặt phẳng anten vèe hai phía. điều đó chứng tỏ rằng hai nguyên lý thiết lập Anten dải rộng trình bày ở trên thực chất chỉ là hai cách giải thích khác nhau của cùng một quá trình vật lý.
phần II: anten lồng và thiết kế anten lồng cho dải tần MF/HF
Chơng 3: Lý thuyết truyền sóng trong băng sóng chung, ngắn và Anten lồng.
Lớp khí quyển là môi trờng truyền sóng cho phơng thức thông tin mặt đất. ngời ta chia lớp khí quyển của trái đất thành bốn tầng đó là : tầng đối lu, tầng bình lu, tầng Ôzon và tầng điện ly.
Tầng đối lu là tầng dới cùng của khí quyển trái đất, trải từ mặt đất lên đến độ cao khoảng 8 ữ10Km ở các vĩ tuyến cực, khoảng 10 ữ12Km ở các vĩ tuyến trung bình và khoảng 16 ữ18Km ở miền nhiệt đới. suốt bề dầy của tầng đối lu, không khía có thành phần không đổi giống nh ở trên mặt đất.riêng mật độ hơi nớc có thể biển đổi tuỳ theo điều kiện khí tợng và đặc biệt là nó giảm mạnh theo chiều cao. tầng đối lu đợc sử dụng để truyền các sóng vô tuyến điện trong bảng sóng dài, cực đại và một phần của băng sóng chung.
Tầng bình lu nằm ở độ cao khoảng từ 15Km đến 30Km cách mặt đất và tầng Ôzon nằm ở độ cao khoảng từ 30Km đến 60Km. hai tầng này không đóng vai trò gì trong quá trình truyền sóng.
Tầng điện ly nằm ở độ cao từ 60Km đến 600Km , nó đợc hình thành từ quá trình ion hoá không khí bởi các yếu tố nh : các tia tử ngoại của bức xạ mặt trời, bức xạ hạt của mặt trời, bức xạ của các vì sao, các tên vũ trụ, chuyển động của các thiên thạch. tầng điện ly đợc ứng dụng cho thông tin sóng ngắn và phần cuối của dải sóng trung.