4.1>Giới thiệu về ăng ten xoắn trụ
Kết cấu ăng ten gồm một đường dây xoắn dẫn điện và một màn chắn kim loại. Thông thường ăng ten được tiếp điện bởi fide đồng trục, lõi của fide thường được nối với đường dây xoắn, còn vỏ fide nối với mặt kim loại. Mặt chắn kim loại có tác dụng ngăn dòng điện chảy ra mặt ngoài fide, vừa có rancs dụng của mặt phản xạ ngược của ăng ten.
Các thông số hình học đặc trưng cho ăng ten xoắn trụ là bán kính a,bước xoắn s hoặc độ dài lo của mỗi vòng xoắn và góc xoắn α và số vòng N
Các công trình nghiên cứ đường dây xoắn đã cho biết rằng trong trường hợp tổng quát, trên đường dây xoắn trụ có thể đồng thời tồn tại một số dạng sóng dòng điện với biên độ khác nhau và số chu kì trên một vòng xoắn khác nhau.Mỗi sóng lan truyêng theo dây dẫn với vẫn tốc pha và hệ số suy giảm nhất định.Tuy nhiên với mỗi ăng ten có kích thước nhất định thì chỉ có một dạng sóng trong số các sóng nói trên chiếm ưu thế và đóng vai trog chủ yếu trong việc tạo thành đồ thị phương hướng của ăng ten.
4.2>Phân tích yêu cầu về dải tần hoạt động và các đặc tính yêu cầu của ăng ten
4.2.1>Yêu cầu dải tần hoạt động
Việc hiện đại hóa các hệ thống định vị toàn cầu đang diễn ra trong một vài năm gần lại đây như là một phần quan trong của việc phát triển các hệ thống chỉ đường bằng vệ tinh .Bên cạnh hệ thống GPS còn có môt hệ thống khác dẫn đường
bằng vệ tinh như hệ thống Galileo của liên minh châu âu đang được phát triển, hệ thống GLONASS của Nga và một vài hệ thống khác, tạo nên hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh toàn cầu GNSS cung cấp cho chúng ta vị trí, vận tốc và các dịch vụ về mặt thời gian trong nhiều ứng dụng khác nhau về dân sự cũng như trong quân sự trên khắp thế giới. Xu thế của các thiết bị viễn thông ngày nay là nhỏ gọn, có thể thu phát được ở nhiều dải tần và có thể chuyển đổi linh hoạt giữa các hệ thống thông với nhau, vì vậy ăng ten được thiết kế để thu được tín hiệu cho cả 2 hệ thống GPS và Galileo. Băng tần hoạt động của các ứng dụng trong hệ thống Galileo và GPS sau đây:
Trong bài tập lớn này bọn em thiết kế một ăng ten phục vụ cho ứng dụng thu GPS hoạt động ở dải tần số L1,L2 ,L5,E6,E1,E5.Cấu trúc của ăng ten được bọn em thiết kế bằng phần mềm Ansoft HFSS12.
4.2.2>Các tiêu chuẩn lựa chọn ăng ten cho hệ thống thu GPS
Để lựa chọn ăng ten cho một hệ thống GNSS không đơn giản chỉ là chọn một ăng ten phù hợp với tất cả những yêu cầu ở trên. Dựa trên từng ứng dụng cụ thể sẽ lựa chọn từng mô hình ăng ten phù hợp.
- Loại ứng dụng :Hàng không, mặt đất, phương tiện đi lại…Các ứng dụng khác nhau thì có mức độ sử dụng hiệu quả ăng ten khác nhau.
- Tần số hoạt động: Dựa vào từng loại ứng dụng và hiệu năng yêu cầu mà xác định xem sẽ sử dụng ăng ten đơn tần hay đa tần
4.3>Quá trình thiết kế:
4.3.1>Mô hình và kích thước ăng ten a>Vòng xoắn :
Số vòng xoắn :8
b>Dải tiếp điện /4
c>Tiếp điện cáp đồng trục
Bán kính lõi: 1mm.
Chất liệu là loại Perfec conductor Bán kính vỏ: 2.25mm
Chất liệu là vacuum có hằng số điện môi là 1
d>Ground
Bán kính: 100mm
e>Môi trường không khí
Chiều cao trụ là 470mm
Mô hình tổng thế của ăng ten được thiết kế mô phỏng như sau:
4.3.2>Kết quả mô phỏng
Sau khi thiết kế với các thông số như trên và quá trình chạy mô phỏng em đã thu được kết quả mô phỏng như sau:
Hình 2: Đồ thị phương hướng bức xạ
Từ các đồ thị cho ta thấy ăng ten ta thiết kế có thể thu được dải tần từ 1GHz đến 1.82GHz. Như vậy là dải tần ta cần thu đã nằm trong dải tần trên. Như vậy là ta đã đạt được yêu cầu của thiết kế.