II. Anten sĩng ngắn:
10. Anten chữ thập-cánh bướm.
Đây là loại anten phát dải rộng ở băng sĩng mét (VHF) anten cấu tạo trên cơ sở sử dụng các chấn tử nửa sĩng (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 trịn ta sử dụng hai chấn tử
λ/2 đặt vng gĩc với nhau trên mặt phẳng nằm ngang, và cấp nguồn
nuơi 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 cĩ thể dùng loại chấn tử phẳng cĩ chiều cao ≈λ/4. Đây là một tập hợp các vịng trên một mặt phẳng. Chấn tử phẳng cĩ dải thơng tần cỡ 15÷20%tần số trung bình. Dịng điện cao tần chạy trong chấn tử theo hướng ngang, nên chấn tử khơng nhất thiết là mặt phẳng liền kín, mà cĩ thể chế tạo như trên hình vẽ (hình 3.20.d phía trên) để giảm ảnh hưởng của giĩ.
Chấn tử phẳng cĩ thể xem như cĩ một đường fide nuơi 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 cĩ pha khác dấu với nhau. Đường bao nối các đầu
,
, n
1 ÷ 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 cĩ 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 cĩ thể dùng anten chũ thập cánh bướm nhiều tầng, mỗi tấng cách nhau từ
λ ÷0.5) 3 . 0 ( .
Điều cơ bản là phải đạt điều kiện: hai nửa của một chấn tử cĩ pha đối nhau (180ο), cịn hai nửa của chấn tử vng gĩc bị dịch pha
ο οvà270
90 . Ví dụ hình 3.21.a giới thiệu anten cánh bướm 3 tầng. - Chiều dài các đoạn dây fide từ điểm a, và a" khác nhau λ/2, vì thế tạo ra điện áp nuơi 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 khơng gây dịch pha và các tầng được nuơi đồng pha.
- Để tạo độ dịch pha 90ο nuơi các chấn tử vng gĩc, chỉ cần tăng chiều dài một trong hai đoạn dây fide thêm λ/4 (hình 3.21 a).
Với phương pháp ni các chấn tử bằng các dịng điện dịch pha nhau 90ο cĩ thể giảm tối đa sĩng phản xạ về dây fide chính, cĩ nghĩa là tăng hệ số sĩng chạy và mở rộng dải tần làm việc của anten. Trong những trường hợp nguồn nuơi được cấp riêng biệt từ máy phát hình và máy phát tiếng thì hệ thống phân phối tín hiệu sẽ cĩ 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 cĩ ưu điểm là gọn, nhẹ, dễ chế tạo, nhưng cũng cĩ nhiều nhược điểm là: biểu đồ hướng ngang phụ thuộc nhiều vào đường kính của cột đỡ. Để đạt được biểu đồ hướng trịn với độ mấp mơ nhỏ thì đường kính của cột đỡ khơng vượt q:
λ
÷0.15
1 .
0 . 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 khơng thể thiết kế được anten phát hình đa kênh và cĩ biểu đồ hướng ngang theo u cầu, trừ hình trịn và số 8 trên cơ sở anten chữ thập cánh bướm.
Đồ thị phương hướng được vẽ ở hình (3.23)