D. Antenloa – Parabol.
b. Sự phân cực sĩng điện từ :
Sự phân cực sĩng điện từ mơ tả sự định hướng của vector điện trường trong khơng gian. Sự phân cực được quyết định bởi cách mà tín hiệu RF được phĩng từ anten vào khơng gian. Chức năng này được thực hiện bởi một bộ phân cực nĩ là một phần của hệ thống anten. Một anten cĩ khả năng phát và nhận tín hiệu nếu nĩ được phân cực.
Một sĩng phân cực tuyến tính cĩ hướng của vector điện trường hợp với trục đứng hoặc ngang một gĩc khơng đổi khi nĩ lan truyền trong khơng gian. Vì vậy, khi vector điện trường song song với chiều ngang thì sĩng được phân cực ngang, và khi vector điện trường thẳng đứng thì
nĩ là phân cực đứng. Hình vẽ sau cho ta thấy sự phân cực ngang và phân cực đứng của một sĩng đi vào mặt phẳng tờ giấy.
Hình (a) phân cực đứng (b) phân cực ngang (c) phân cực dạng elip
Vector điện trường của các sĩng phân cực dạng trịn vẽ trên các vịng trịn khi sĩng lan truyền. Chiều quay của nĩ theo chiều kim đồng hồ nếu các sĩng được phân cực trịn tay phải( Right Hand Circularly Polarized Wave) và ngược lại. Sự méo dạng của sĩng được phân cực dạng ellip đi vào mặt phẳng tờ giấy.
Sự méo dạng được đo bởi tỉ số dọc trục Ar được cho bởi Ar = EMax / EMin
Trong đĩ:
EMax và EMin là hai trục lớn và nhỏ của elip.
Một thơng số quan trọng khác của sĩng là gĩc độ nghiêng của ellip với trục tham chiếu. Sự phân cực dạng ellip cĩ thể xem là một trường hợp tổng quát bởi vì loại phân cực này sẽ đạt phân cực thẳng khi Ar đến ∞ và phân cực trịn khi Ar =1.
Một cách lý thuyết, một anten được phân cực đơi cĩ thể ngăn cách các sĩng được truyền trong phân cực trực giao, cho phép mỗi phân cực được nhận một kênh riêng biệt. Một hệ thống sử dụng tính chất này của anten được xem là hệ thống phân cực đơi.
Chú ý: tần số truyền dẫn theo cả hai kênh là giống nhau và các hệ
thống như vậy đã nhân đơi băng thơng sử dụng. Tuy nhiên, trong thực tế các anten khơng thể thích hợp hồn tồn cho mỗi loại phân cực và một ít năng lượng ln được ghép nối với cổng trực giao. Năng lượng phân cực chéo kết nối xuất hiện như là giao thoa ngang trong bản thân hệ thống và vì vậy rất nhiều quan tâm được tiến hành để giảm nhiễu kết nối phân cực chéo của anten sử dụng trong các hệ thống phân cực
đơi. Một anten phân cực đơi được mơ tả bởi mẫu bức xạ đẳng cực và mẫu phân cực chéo.
Đặc tính của một anten phân biệt với năng lượng RF di chuyển trong phân cực trực đối được gọi là sự phân biệt phân cực chéo. Đối với các sĩng được phân cực tuyến tính, sự phân biệt phân cực chéo là tỉ số của tín hiệu đồng phân cực trên thành phần tín hiệu phân cực chéo. Đối với các sĩng phân cực dạng ellip, một sĩng phân cực chéo cĩ hướng ngược lại của chiều quay, cùng tỉ số dọc trục và hơn sĩng gĩc một gĩc nghiêng 90 độ. Sự phân biệt phân cực chéo của một sĩng như vậy cho bởi.
XPD = 20 Lg 1 1 − + r r A A (dB) e. Hệ số sĩng đứng của anten VSWR.
Hệ số VSWR của một anten là phần năng lượng phản xạ trở lại từ anten khơng tham gia vào năng lượng bức xạ hữu ích. Như vậy, năng lượng phản xạ là năng lượng tổn thất mặc dù nĩ cĩ thể phản xạ trở lại từ đầu nguồn đến cuối như trong phần năng lượng phát đi.Tín hiệu phản xạ kép, mặc dù bị giảm về độ lớn, nhưng bị trể về thời gian so với tín hiệu chính. Tác dụng của tín hiệu phản xạ kép gây méo dạng tín hiệu chính, loại biến dạng này gọi là méo tiếng vọng, tác động của nĩ phụ thuộc vào khoảng cách giữa anten và đầu cuối nguồn của Feeder, cũng như độ lớn của tín hiệu phản xạ. Ta ít khi đo được VSWR
của anten, thường đo tổn hao ngược RL nhiều hơn. Nĩ là tỉ số tính bằng dB của tín hiệu phản xạ và tín hiệu gĩc của anten cần đo:
RL = 10 Lg(Pf/Pr) dBTrong đĩ: Trong đĩ:
Pf: là cơng suất sĩng tới.
Pr : là cơng suất sĩng phản xạ.
Thường các nhà sản xuất xác định thơng số VSWR cực đại bảo đảm trong một băng tần. Những nguyên nhân làm cho VSWR lớn hơn giá trị lý tưởng là bất kỳ sự gián đoạn nào của trở kháng phức đều suất phát từ mặt bích, độ lồi lõm dọc theo ống dẫn sĩng, và tiếp sĩng . . .
Một anten nhận được các tạp âm bắt nguồn từ rất nhiều nguồn nội tại khác nhau cùng với các tín hiệu mà nĩ cần nhận. Nhiệt độ tạp âm của anten là một phép đo của tạp âm đi vào máy thu qua anten. Nhiệt độ tạp âm của anten cĩ được bởi phép tích phân của các thành phần tạp âm từ tất cả các nguồn tạp âm bên trong.
= ∫∫π π θ φ θ φ Ωπ π 2 0 0 ) , ( ) , ( 4 1 d T G TS b Trong đĩ :
dΩ :là phần tử gĩc khối liên hệ với gĩc trường bởi nguồn bởi anten.
G(θ ,φ ):là hàm độ lợi của anten theo (θ ,φ ).
Tb(θ ,φ ): là nhiệt độ sáng nhất theo huớng (θ ,φ ). Các nguồn tạp âm cĩ thể là nhân tạo hoặc tự nhiên. Nguồn tạp âm tự nhiên lớn nhất là tạp âm vũ trụ nĩ gây ra bởi mặt trời, mặt trăng, trái đất . ..
Các nguồn tạp âm nhân tạo bắt nguồn từ các phuơng tiện giao thơng, các máy mĩc cơng nghiệp . . .
B. Anten nhiều tia.
Anten nhiều tia là anten cĩ thể cung cấp nhiều búp sĩng từ một gương phản xạ đơn. Nĩ được sử dụng trong thơng tin vệ tinh để tạo ra các vùng phủ sĩng dạng tổ ong, giúp cho việc tổ chức mạng thơng tin di động qua vệ tinh.
Loại anten nhiều tia đơn giản nhất và phổ biến nhất là anten mặt phản xạ cĩ nhiều bộ chiếu xạ đặt xung quanh tiêu điểm. Mỗi bộ chiếu xạ sẽ tạo ra một búp sĩng riêng lẻ và sẽ tạo ra vùng phủ sĩng riêng lẻ trên mặt đất được gọi là các đốm. Các búp sĩng tạo thành các đốm này được gọi là các búp đốm, việc di chuyển bộ chiếu xạ khỏi tiêu điểm anten gương sẽ tạo ra các búp đốm khác nhau.
C. Anten periscop.
Anten gồm cĩ bộ chiếu xạ 1, gương cong 2 ở phía dưới, và gương phẳng 3 ở phía trên. Nếu gương dưới là một phần của ellipsoit thì bộ chiếu xạ sẽ được đặt ở một trong hai tiêu điểm của ellip, cịn tiêu điểm thứ hai được bố trí trùng với tâm của gương phẳng (hình b). Ưu điểm của anten này là
khơng cần dùng fide dài để tiếp điện nên đạt hiệu suất cao trong một dải tần rộng.
D. Anten loa – Parabol.
Anten gồm cĩ một loa hình tháp 1, ở miệng của nĩ được gắn với một phần của gương parabol trịn xoay 2. Tiêu điểm của gương được bố trí trùng với tâm pha của loa. Chùm tia hội tụ được bức xạ qua miệng 3 (hình ).
Ưu điểm của anten loa – parabol là chùm tia chiếu xạ khơng bị phân tán, do đĩ anten đạt được hiệu suất cao, mức bức xạ phụ nhỏ. Cũng giống như ở trường hợp anten gương khơng đối xứng, trong trường hợp này hiệu ứng phản xạ bức xạ của bộ chiếu xạ là khơng đáng kể và anten cĩ dải tần rộng.
E. Anten gương kép (Anten Cassegren )
Anten gồm cĩ một gương lớn 1(gương chính ), một gương nhỏ 2( gương phụ )và bộ chiếu xạ 3 cĩ tâm pha đặt tại tiêu điểm của gương phụ với mỗi bộ chiếu xạ cĩ mặt sĩng đã xác định, cĩ thể chọn vơ số cặp gương chính phụ khác nhau để tạo thành mặt đồng pha ở miệng của gương chính .
Hình trên vẽ anten gương kép với gương chính là parabol gương phụ là gương hyperbol. Anten này cịn cĩ tên gọi khác là anten Cassegren
Ơû hình (a)tiêu điểm của gương phụ hyperbol được bố trí trùng với tiêu điểm của gương chính parabol. Tiêu cự của nhánh hyperbol thứ hai (nhánh ảo) nằm ở F2 trên trục của gương chính. Bộ chiếu xạ sẽ được bố trí thế nào để tâm pha của nĩ trùng với điểm F2. Sĩng điện từ tạo ra bởi bộ chiếu xạ sẽ truyền tới mặt gương phụ hyperbol và sau khi phản xạ sẽ đập vào mặt gương chính, tiếp tục phản xạ lần hai rồi truyền đi.
Giả sử bộ chiếu xạ là nguồn sĩng cầu, các sĩng tới và sĩng phản xạ tuân theo quy luật quang hình. Khi đĩ, theo tính chất hyperbol và dựa vào hình (a) ta cĩ : F2A –F1 = F2A’ –F1A’ = 2a
Mặt khác, dựa vào tính chất của parabol ta cĩ: F1A + AB +BC = F1A’ + A’B’ +B’C’ =2f+z0
Vì F2A =F1A + 2a nên:
F2A + AB + BC = 2f + z0 + 2a = const
Trong đĩ f là tiêu cự của gương parabol; 2a là khoảng cách giửa hai đỉnh hyperbol; z0 là khoảng cách từ tiêu điểm parabol đến đường thẳng vuơng gĩc với trục parabol .
Ở song song với mặt phẳng miệng gương sẽ là một hằng số. Vì vậy anten Cassegren cũng đạt được hiệu quả biến đổi sĩng cầu thành sĩng phẳng giống như anten đơn giản. Ưu điểm của anten này so với gương đơn là kích thước anten theo hướng trục nhỏ hơn so với anten gương đơn. Đồng thời, do bộ chiếu xạ đặt gần đỉnh gương nên kết cấu sẽ đơn giản và thuận lợi hơn. Khuyết điểm của anten Cassegren là gương phụ sẽ chắn mất một phần khơng gian phía trước gương chính gây ra một miền tối làm phân bố biên độ của trường khơng đồng đều, dẫn đến giảm hệ số định hướng của anten. Hệ số định hướng của anten cassegren được xác định gần đúng theo cơng thức:
Do’≈ Do [1-2 (R1/R2 )] 2
Trong đĩ: Do là hệ số định hướng khi gương chính khơng bị che. R1, R2 là bán kính của miệng gương phụ và miệng gương chính.
Đẻ khắc phục hiệu ứng che chắn của gương phụ đối với gương chính người ta chế tạo gương phụ dưới dạng lưới dây dẫn song song, cịn bề mặt gương chính cần được chế tạo sao cho nĩ cĩ khả năng quay mặt phẳng phân cực của sĩng phản xạ đi một gĩc 90 độ. Sĩng phản xạ từ mặt gương chính cĩ mặt phẳng phân cực đã quay đi một gĩc 90 độ so với hướng ban đầu sẽ lọt qua lưới dây dẩn song song của mặt gương phụ mà khơng bị gương phụ che chắn.
Độ tăng tích của anten:
η λ π = η λ π = 4 A . ( D). G 2 2 t t
Chú ý rằng với một anten cĩ đường kính khơng đổi thì tần số càng cao, hệ số tăng tích anten càng lớn.
Gt: là hệ số tăng tích của anten phát( dB ) At: khẩu độ của anten phát( m2 ).
D: đường kính của anten( m ).
η: hiệu suất của anten.