x, k y , k
2.4.2. Mật độ dòng điện tương đương:
Sử dụng mơ hình cáp đồng trục đã cho thấy rằng anten vi dải có thể được mơ hình hóa một cách hợp lý bởi một khoang chứa chất điện môi với hai thành dẫn điện hoàn hảo (trên và dưới), và bốn thành từ dẫn hoàn hảo (thành bên). Giả định rằng vật liệu của chất nền bị cắt ngắn và không mở rộng ra ngoài các cạnh của miếng dán. Bốn thành bên đại diện cho bốn khẩu độ hẹp (khe) mà qua đó bức xạ diễn ra. Sử dụng Nguyên lý Tương đương Trường (Nguyên tắc Huygens), miếng dán vi dải được biểu thị bằng mật độ dòng điện tương đương Jt ở bề mặt trên cùng của miếng dán để giải thích sự
hiện diện của miếng dán (cũng có dịng điện mật độ J
b ở dưới cùng của miếng
dán khơng cần thiết cho mơ hình này). Bốn khe bên được biểu diễn bằng mật độ dòng điện tương đương J
s và mật độ dòng điện từ tương đương M
s, như thể
hiện trong Hình 2.17(a), mỗi khe được biểu diễn bằng
Js=n *Ha(2.30) Ms=-n *Ea(2.31)
Trong đó E a và H
a lần lượt đại diện cho điện trường và từ trường tại các khe.
(C)TMX
020 (d)™^
Hình 2.16: Cấu hình trường (chế độ) cho miếng dán hình chữ nhật.
Bởi vì nó đã được hiển thị cho các anten vi dải có tỷ lệ chiều cao - chiều rộng rất nhỏ rằng mật độ hiện tại Jt ở trên cùng của miếng dán nhỏ hơn
nhiều so với mật độ hiện tại Jb ở dưới cùng của miếng dán, nó sẽ được cho là
khơng đáng kể ở đây và nó sẽ được đặt thành 0. Người ta cũng lập luận rằng từ trường tiếp tuyến dọc theo các cạnh của miếng dán là rất nhỏ, lý tưởng là bằng khơng. Do đó mật độ dòng điện tương đương J
s sẽ rất nhỏ (lý tưởng là bằng khơng), và nó sẽ được đặt bằng khơng ở đây. Do đó, mật độ dịng khác khơng duy nhất là mật độ dịng điện từ tương đương M
s của (2.31) dọc theo ngoại vi bên của hốc bức xạ khi có tấm đất, như thể hiện trong Hình 2.17(b). Sự hiện diện của tấm đất có thể được tính đến bằng lý thuyết sẽ làm tăng gấp đơi mật độ dịng điện từ tương đương của (2.31). Do đó, tương đương với mật độ dòng điện từ hai lần (2.31) hoặc
Ms=-2n *Ea(2.32)
Xung quanh vùng ngoại vi bên của miếng dán tỏa ra khơng gian tự do, như trong Hình 2.17(c).
Hình 2.17: Mật độ dịng điện tương đương trên bốn mặt của miếng dán vi dải hình chữ nhật. (a) J s, M s với tấm đất (b) J s = 0, M s với tấm đất (c) M s khơng có tấm đất
Sử dụng mơ hình đường truyền vi dải cho thấy rằng anten vi dải có thể được biểu diễn bằng hai khe bức xạ dọc theo chiều dài của miếng dán (mỗi khe có chiều rộng W và chiều cao h). Tương tự, ở đây cũng sẽ chỉ ra rằng trong khi có tổng cộng bốn khe đại diện cho anten vi dải, chỉ có hai khe bức xạ chiếm phần lớn bức xạ; các trường được bức xạ bởi hai trường còn lại, được phân tách bằng chiều rộng W của miếng dán, dọc theo các mặt phẳng chính. Do đó, hai khe giống nhau, cách nhau bằng chiều dài của miếng dán, ở đây cũng được gọi là khe bức xạ. Các khe được ngăn cách bởi một đường dây dẫn tấm song song có trở kháng rất thấp có chiều dài L. Chiều dài của đường truyền xấp xỉ X/2, trong đó X là bước sóng dẫn trong chất nền, để các trường ở
khẩu độ của hai khe có phân cực ngược nhau. Điều này được minh họa trong Hình 2.1(a) và 2.16(a). Hai khe tạo thành một mảng hai phần tử với khoảng cách giữa các phần tử là X/2. Ở đây sẽ chỉ ra rằng theo hướng vng góc vớitấm đất, các thành phần của trường pha và tạo ra một bức xạ cực đại pháp tuyến cho miếng dán; do đó nó là một anten góc rộng.
Giả sử rằng chế độ ưu thế trong khoang là chế độ TMx010, các thành phần
điện trường và từ trường giảm xuống (2.27) để
Ex=E
0cos (Ly')
Ey = Ez=Hx = Hy = 0
Trong đó E0 = -jm A)10 và H 0 = (^/ưL) A)10. Cấu trúc điện trường bên
trong chất nền và giữa phần tử bức xạ và mặt phẳng đất được phác thảo trong Hình 2.1(a, b) và 2.16(a).
H = H
Hình 2.18: Các khe bức xạ của miếng dán vi dải hình chữ nhật và mật độ dòng điện từ tương đương.
Các khe bức xạ trải qua một sự đảo ngược pha dọc theo chiều dài nhưng lại đồng đều dọc theo chiều rộng. Sự đảo pha dọc theo chiều dài là cần thiết để anten có các đặc tính bức xạ mặt rộng. Mỗi khe bức xạ có các trường giống như một lưỡng cực từ có mật độ dịng điện M
s bằng (2.32). Theo hình 2.18, mật độ dịng điện từ tương đương dọc theo hai khe, mỗi khe có chiều rộng W và chiều cao h, đều có cùng độ lớn và cùng pha. Do đó, hai khe này tạo thành một mảng hai phần tử với các nguồn (mật độ dịng điện) có cùng độ lớn và pha, và cách nhau một khoảng L. Do đó hai nguồn này sẽ cộng theo hướng bình thường đối với mặt phẳng miếng dán và mặt phẳng đất tạo thành một dạng bề rộng. Điều này được minh họa trong Hình 2.19(a) trong đó dạngbức xạ chuẩn hóa của mỗi khe trong mặt phẳng E được xây dựng riêng lẻ cùng với dạng tổng thể của cả hai. Trong mặt phẳng H, dạng chuẩn hóa của mỗi rãnh và của hai rãnh với nhau là như nhau, như trong Hình 2.19(b).
Mật độ dịng điện tương đương cho hai khe cịn lại, mỗi khe có chiều dài L và chiều cao h, được thể hiện trong Hình 2.20. Vì mật độ dịng điện trên mỗi bức tường có cùng độ lớn nhưng ngược hướng, trường bức xạ bởi hai khe này triệt tiêu lẫn nhau trong mặt phẳng H. Cũng vì các khe tương ứng trên các bức tường đối diện lệch pha nhau 1800 nên các bức xạ tương ứng triệt tiêu lẫn nhau trong mặt phẳng E.
2.4.3. Trường được bức xạ - Chế độ TMX0W:
Trường tổng là tổng của mảng hai phần tử với mỗi phần tử, ta có đại diện cho một trong các khe. Vì các vị trí giống hệt nhau, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng hệ số mảng cho hai vị trí khe bức xạ và khe khơng chiếu xạ.
Hình 2.19: Các mơ hình mặtphẳng E và H điển hình của mỗi khe dán vi dải.
Hình 2.20: Mật độ hiện tại trên các khe không chiếu xạ của miếng dán vi dải hình chữ nhật.
> Khe bức xạ: Điện trường vùng xa được bức xạ bởi mỗi khe, sử dụng
mật độ dòng điện tương đương là (2.32), được viết là
Er~Etì~ 0 (2.34 a)