Để lấy mẫu tổng điện trường, ví dụ như sau cho trường xa Cho các trường hợp pha
𝜃1 = 𝜃2 = 𝜃 𝑟1 = 𝑟 −𝑑
2cos 𝜃 𝑟2 = 𝑟 +𝑑
2cos 𝜃 Cho các trường hợp biên độ
𝑟1 = 𝑟2 = 𝑟
Tổng điện trường bằng 𝐸𝑡 = 𝑎0𝑗𝜂𝑘𝑙0𝑙𝑒−𝑗𝑘𝑟
4𝜋𝑟 cos 𝜃{2cos [1
2(𝑘𝑑 cos 𝜃 + 𝛽)]}
Tổng trường của mảng bằng trường của một phần tử đơn lẻ nhân với một hệ số được gọi là hệ số mảng. Do đó, đối với mảng hai phần tử có biên độ khơng đổi, hệ số mảng được cho bởi:
𝐴𝐹 = 2 cos[1
2(𝑘𝑑𝑐𝑜𝑠𝜃 + 𝛽)]
Các đặc tính của mảng và tổng trường của mảng có thể điều khiển và kiểm soát bằng cách thay đổi khoảng cách d hoặc pha 𝛽 giữa các phần tử
Hình 2.19 Trường xa và biểu đồ phasor của mảng N phần tử của nguồn đẳng hướng
Bên trên mảng các phần tử đã được giới thiệu và nó đã được minh họa bằng mảng hai phần tử bây giờ chúng ta sẽ tổng quát phương pháp bao gồm N phần tử. Như hình 2.19 biểu diễn chúng ta thấy được tất cả các phần tử có biên độ giống hệt nhau nhưng tại mỗi phần tử tiếp theo sẽ có một 𝛽 kích thích dịng dẫn pha tăng dần so với phần trước. Một mảng gồm các phần tử giống nhau có độ lớn giống hệt nhau và mỗi phần tử có một pha tăng dần được gọi là một mảng đồng nhất. Nếu các phần tử không phải là nguồn đẳng hướng trường tổng có thể được hình thành bằng cách nhân hệ số mảng của các nguồn đẳng hướng với trường của một phần tử (lưu ý nó chỉ áp dụng cho các mảng gồm các phần tử giống nhau).
𝐴𝐹 = ∑𝑁𝑛=1𝑒𝑗(𝑛−1)(𝑘𝑑 cos 𝜃+𝛽) Hoặc có thể được viết là:
𝐴𝐹 = ∑𝑁 𝑒𝑗(𝑛−1)𝜓
𝑛=1
𝑉ớ𝑖
𝜓 = 𝑘𝑑 cos 𝜃 + 𝛽
Vì tổng hệ số mảng cho mảng đồng nhất là tổng của cấp số nhân nên nó có thể được biểu diễn bằng tổng vectơ của N phasors mỗi đơn vị biên độ và pha lũy tiến 𝜓 so với pha trước đó. Từ biểu đồ phasor cho thấy biên độ và pha của AF có thể được điều khiển trong các mảng thống nhất bằng cách chọn đúng pha tương đối 𝜓 giữa các phần
soát tổng hệ số mảng.
2.4 Tiếp điện vi sai
Kỹ thuật tiếp điện vi sai ngày càng cho thấy nhiều ưu điểm và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống ăng ten khác nhau. Với nhu cầu và xu hướng ngày nay các nhà thiết kế luôn dành sự quan tâm lớn đến việc có thể làm giảm kích thước ăng ten một cách tối ưu nhất có thể mà khơng ảnh hưởng đến hiệu xuất của hệ thống ăng ten đó. Ăng ten tiếp điện vi sai có thể loại bỏ sự cần thiết của một balun trong hệ thống đầu cuối RF giúp làm giảm kích thước hệ thống một cách đáng kể và giữ nguyễn các đặc tính khác của hệ thống. Bên cạnh đó các ăng ten nguồn cấp dữ liệu vi sai cũng mang lại những lợi ích to lớn như phân cực chéo thấp hơn, v.v.
Hình 2.20 Ví dụ thiết kế của một ăng ten tiếp điện vi sai
Như hình 2.20 đã nêu ra chúng ta thấy nó được tiếp điện bằng bốn đường microstrip cung cấp tới bốn phần tử bức xạ đơn cực. Ở phía dưới của ăng ten một hình trịn được kht ở chính giữa mặt đất, nếu chúng ta coi điểm chính giữa của ăng ten như một điểm trung tâm thì có thể nói ăng ten hồn tồn đối xứng. Với sự sắp xếp đối xứng này đảm bảo tính chất bức xạ giống nhau cho cả hai phân cực trong các mặt phẳng tương đương. Để có thể tạo thành 1 phân cực ăng ten cần được tiếp điên tại 2 cổng ví dụ như trong hình 2.20 các cổng 1.1 với 1.2 sẽ tạo thành một phân cực và cổng 2.1 với 2.2 sẽ tạo thành 1 phân cực tương ứng với phân cực ngang và dọc.
Còn đối với trường hợp các cổng được tiếp điện giống nhau có thể xét đến yếu tố biên độ và pha, lúc này ăng ten hoạt động như hai phần tử bức xạ đơn được đặt ở gần nhau. Tiếp điện như vậy sẽ tạo ra 2 búp sóng chính trong một nửa mặt phẳng của ăng ten và đồng thời thu được sự phân cực kém. Ăng ten thể hiện lợi thế của nó khi tín hiệu được đưa đến các cổng thích hợp bị lệch pha. Trong trường hợp này sự tiếp điện đến các cổng đối diện nhau phải bằng nhau về biên độ và lệch pha nhau 180 độ. Một kích thích như vậy được gọi là tiếp điện vi sai của ăng ten.
Quan sát trong hình 2.21 cho chúng ta một cái nhìn tổng quát về sự phân bố trường được cấp nguồn trong trường hợp cổng 1.1 và 1.2 với các tín hiệu vi sai. Với hình 2.21 bên phía trái có thể thấy hướng của vector điện trường tại hai bên là ngược nhau tạo ra sự lệch pha giữa các tín hiệu là 180 độ, hình ảnh cũng cho có thể thấy các
được kết hợp với nhau giúp sóng được phát ra ở trên và dưới của bề mặt ăng ten.
Hình 2.21 Sơ đồ phân bố điện trường trong ăng ten (trái: cạnh bên; phải: mặt dưới)
Một ưu điểm của tiếp điện vi sai là tâm pha luôn ở giữa các cấu trúc và khơng thay đổi vị trí, sự liên kết của các tâm pha cho cả hai phân cực là một vấn đề quan trọng. Sự chênh lệch giữa các điểm đó dẫn đến các lỗi trong hệ thống hình ảnh, radar và nội địa hóa, khơng phải lúc nào cũng có bù đắp bởi các thuật tốn [17]. Khơng những vậy các vector điện trường tại các đường microstrip với phân cực trực giao được xác định theo phương vng góc với đường microstrip. Sự phân bố trường như vậy khơng thể kích thích một chế độ có thể lan truyền trong dòng microstrip điều này dẫn đến việc cách ly giữa các cổng của ăng ten tốt hơn.
2.5 Lý thuyết ăng ten vi dải