II. Anten sóng ngắn:
10. Anten chữ thập-cánh bướm.
Đây là loại anten phát dải rộng ở băng sóng mét (VHF) anten cấu tạo trên cơ sở sử dụng các chấn tử nửa sóng (λ/2) phân cực ngang. Biểu đồ hướng ngang của chấn tử là hình số 8 (hình 3.20.a).
- Để tạo được biểu đồ hướng ngang là hình tròn ta sử dụng hai chấn tử
λ/2 đặt vuông góc với nhau trên mặt phẳng nằm ngang, và cấp nguồn nuôi lệch pha 90ο (hình 3.20.b). Để tạo được biểu đồ hướng đứng hẹp cần sử dụng vài tầng anten chữ thập, tầng nọ cách tầng kia ≈λ/2.Hình(3.20.c).
- Để mở rộng dải tần của anten cần tăng đường kính hoặc độ rộng của các chấn tử. Trong kiểu anten chữ thập có thể dùng loại chấn tử phẳng có chiều cao ≈ λ/4. Đây là một tập hợp các vòng trên một mặt phẳng. Chấn tử phẳng có dải thông tần cỡ 15÷20%tần số trung bình. Dòng điện cao tần chạy trong chấn tử theo hướng ngang, nên chấn tử không nhất thiết là mặt phẳng liền kín, mà có thể chế tạo như trên hình vẽ (hình 3.20.d phía trên) để giảm ảnh hưởng của gió.
Chấn tử phẳng có thể xem như có một đường fide nuôi λ/4 bị đoản mạch từ 1÷n (hình 3.20.d). Các chấn tử 1-1,;2÷2,;...;n÷n, đặt nằm ngang theo chiều dài của fide, chúng lại tạo nên một đường dây hở mạch.Các chấn
tử sẽ có pha khác dấu với nhau. Đường bao nối các đầu 1,÷n, tạo thành hình nửa cánh bướm. Trong thực tế thường sử dụng loại anten cánh bướm là tổ hợp của hai chấn tử phẳng để tạo thành hình >< (hình 3.20. d).
Anten cánh bướm có trở kháng vào ≈75Ω. Hệ số khuếch đại trong mặt phẳng đứng lớn hơn 1.8 lần so với chấn tử phẳng đơn.
Để tăng hệ số khuếch đại và đạt biểu đồ hướng đúng hẹp có thể dùng anten chũ thập cánh bướm nhiều tầng, mỗi tấng cách nhau từ(0.3÷0.5)λ.
Điều cơ bản là phải đạt điều kiện: hai nửa của một chấn tử có pha đối nhau (
ο
180 ), còn hai nửa của chấn tử vuông góc bị dịch pha 90οvà270ο. Ví duï hình 3.21.a giới thiệu anten cánh bướm 3 tầng.
- Chiều dài các đoạn dây fide từ điểm a÷a, và a" khác nhau λ/2, vì thế tạo ra điện áp nuôi ngược pha nhau 180ο cho các chấn tử 1 và 3.
- Khoảng cách từ các điểm a' và a" tới các chấn tử 1và 3 là như nhau, nên không gây dịch pha và các tầng được nuôi đồng pha.
- Để tạo độ dịch pha 90ο nuôi các chấn tử vuông góc, chỉ cần tăng chiều dài một trong hai đoạn dây fide thêm λ/4 (hình 3.21 a).
Với phương pháp nuôi các chấn tử bằng các dòng điện dịch pha nhau 90ο có thể giảm tối đa sóng phản xạ về dây fide chính, có nghĩa là tăng hệ số sóng chạy và mở rộng dải tần làm việc của anten. Trong những trường hợp nguồn nuôi được cấp riêng biệt từ máy phát hình và máy phát tiếng thì hệ thống phân phối tín hiệu sẽ có thêm chúc năng làm thành một bộ lọc phân cách (hình 3.22).
Các tín hiệu cao tần hình và tiếng được trộn trong mạch cầu làm bằng các đoạn cáp đồng trục (hình 3.22 a).
Tỉ lệ về pha của các tín hiệu cao tần hình và tiếng tại các chấn tử khác nhau (hính b,c).
Tuy anten phát hình chũ thập cánh bướm có ưu điểm là gọn, nhẹ, dễ chế tạo, nhưng cũng có nhiều nhược điểm là: biểu đồ hướng ngang phụ thuộc nhiều vào đường kính của cột đỡ. Để đạt được biểu đồ hướng tròn với độ mấp mô nhỏ thì đường kính của cột đỡ không vượt quá:0.1÷0.15λ. Vì vậy anten chũ thập cánh bướm chỉ được ứng dụng trong băng tần VHF. Trong băng UHF thì đường kính của cột quá nhỏ. Cũng vì lý do trên không thể thiết kế được anten phát hình đa kênh và có biểu đồ hướng ngang theo yêu cầu, trừ hình tròn và số 8 trên cơ sở anten chữ thập cánh bướm.
Đồ thị phương hướng được vẽ ở hình (3.23)