II. Tổng quan lý thuyết anten loa
2.3 Các loại anten loa
2.3.6 Anten ống dẫn sóng và anten loa với phân cực elip
a. Điều kiện nhận được phân cực elip
thiết của phân cực trịn hay phân cực elip (vơ tuyến trinh sát, tạo nhiễu, v.v…) có thể nhận được bằng cách tạo ở mặt mở của những anten ấy 2 trường phân cực tuyến tính trong các mặt phẳng khác nhau và lệch pha với nhau. Ví dụ, để có phát xạ phân cực trịn, 2 trường cần phải có biên độ như nhau, phân cực vng góc và lệch pha nhau π/2. Xét 1 số phương pháp thu nhận những trường như vậy, chúng có thể chia ra 2 lớp:
- Sử dụng bộ kích thích trường phân cực tròn (hoặc 2 trường thỏa mãn các điều kiện trên);
- Sử dụng những bộ quay pha.
Những bộ kích thích như thế thường dùng trong ống dẫn sóng trịn. Một trong những cấu trúc của bộ kích thích là dùng anten xoắn trong chế độ sóng T1, bộ kích thích từ anten xoắn được đặt ở tâm của ống dẫn sóng trịn (Hình 2.11). Trong ống dẫn sóng, sóng phân cực trịn được truyền và phát xạ từ đầu hở. Tính định hướng của anten có thể tăng lên bằng cách mở rộng dần ống dẫn sóng theo hình nón. Để tăng độ bền vững của cấu trúc anten xoắn ta có
thể hàn trên thanh điện mơi.
Cấu trúc khác với bộ kích thích 2 que (Hình 2.12). Cả 2 que được đặt trong cùng 1 thiết diện ngang và vng góc nhau. Thiết diện đặt bộ kích thích cách thành của ống dẫn sóng 1 đoạn z0 = /4 ( là bước sóng H11 trong ống dẫn sóng trịn). Để kích thích sóng với phân cực trịn, dịng trong các que cần phải có biên độ như nhau và pha lệch nhau 1 góc Điều đó có thể đạt được nếu ta dùng dây feeder phân nhánh khơng đối xứng.
Ở đây λφ là bước sóng trong feeder ni.
Hình 10.11: Bộ phát xạ loa nón với bộ kích thích dùng anten xoắn.
Hình 10.12: Bộ kích thích 2 que của trường phân cực tròn.
b. Ứng dụng bộ quay pha
Trong trường hợp này, trong ống dẫn sóng đưa vào 1 bộ kích thích sóng
phân cực tuyến tính truyền dọc theo hướng đến đầu hở ống dẫn sóng (Hình 2.13). Vector trường E0 này có thể phân tích thành tổng của 2 vector có biên độ bằng nhau và vng góc với nhau E1, E2 và vẽ nên trường đồng pha. Bộ quay pha chiều dài lφ cần được thiết lập sao cho trường E1, E2 truyền trong nó với những
vận tốc pha vφ1 và vφ2 khác nhau (bộ quay pha vi phân). Biên độ của sóng cố gắng giữ không thay đổi (chúng có thể thay đổi chỉ trong một mức như nhau). Khi đó, ở lối ra của bộ quay pha, giữa các trường tạo nên hiệu pha:
Ở đây λ1,2 là độ dài bước sóng ứng với tốc độ pha vφ1, vφ2 .Để trường có phân cực trịn, cần phải thoả mãn điều kiện sau:
(2.71)
Hình 2.13: Nguyên tắc làm việc của bộ phát xạ với bộ quay pha vi phân.
Hoặc:
(2.72)
Tốc độ pha khác nhau của 2 thành phần vng góc nhau được tạo thành bằng 1 số phương pháp sẽ xét cụ thể dưới đây:
- Bảng điện mơi (Hình 2.14a)
Một bảng điện mơi mỏng có độ điện thẩm εr được đặt song song với một trong hai thành phần của trường, có nghĩa là đặt nghiêng 1 góc so với bộ kích thích (que dị, chấn tử, khe) bảng điện mơi làm chậm sóng E1 và thực tế khơng ảnh hưởng đến sự truyền sóng E2. Trong trường hợp đó vφ1 < vφ2.
- Bảng kim loại (dao) (Hình 2.14b).
Dao kim loại tương tự như bảng điện mơi làm chậm sóng E1. Dao này hầu như khơng ảnh hưởng đến sóng E2. Giá trị lệch pha giữa các thành phần có thể điều chỉnh bởi độ sâu của dao.
- Một loạt các que thụ động điều chỉnh (Hình 2.14c).
vector điện của 1 trong 2 thành phần. Phụ thuộc vào số lượng của que, độ sâu của que và khoảng cách giữa chúng có thể thay đổi độ lệch pha giữa các thành phần của trường ở lối ra của bộ quay pha trong 1 phạm vi rộng.
Hình 2.14: Cấu trúc của bộ quay pha vi phân.
a) Bảng điện môi; b) Bảng kim loại; c) Cấu trúc làm giữ chậm bằng que.
Ngoài những cấu trúc của bộ quay pha vi phân kể trên, để nhận được độ lệch pha có thể dùng tốc độ pha khác nhau của sóng H10 và H01 trong ống dẫn sóng chữ nhật, các cấu trúc răng lược và 1 số phương pháp khác. Ta có nhận xét là tất cả những phương pháp này làm việc trong dải tần hẹp.