b. Mô phỏng anten lưỡng cực in có tích hợp đối xứng đầu ra:
4.1.1Cấu hình anten patch
Anten patch đã được chế tạo từ những năm 1970. Nó bao gồm mặt phản xạ. Mặt phản xạ có các loại cấu trúc hình học như: Hình chữ nhật, hình vuông, hình elip, hình vành khuyên. Mặt phản xạ này nằm trên chất điện môi và đối diện với nó là mặt đất. Hình dạng của anten patch có thể được xem ở hình 4.1.
Hình 4.1 - Cấu hình anten patch
Các thông số đại diện cho cấu trúc hình học của anten patch là chiều dài L và chiều rộng của patch (Hình 4.2). Chiều rộng phải nhỏ hơn bước sóng hoạt động của anten.
Tuy nhiên đối với anten patch hình chữ nhật thì chiều rộng W có thể so sánh được với bước sãng λ để nhằm nâng cao khả năng phản
xạ của trường điện từ trên toàn bộ cạnh W. Chiều dày của mạch dải phải nhỏ hơn bước sóng. Với chấn tử patch hình chữ nhật được xem xét phân tích là cấu hình mặt phẳng 2 chiều.
Stt ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
1 1
Trọng lượng và khối lượng nhẹ, Dễ ngụy
trang,chi phí sản xuất thấp Dải thông hẹp 2
2
áp dụng tốt cho các phương tiện bay như
tên lửa, vệ tinh… Tổn hao do điện môi
3 3
Dễ dàng tạo ra phân cực tròn hoặc tuyến tính bằng cách cấp nguồn ở các vị trí nào
đó
Hệ số khuếch đại kém hơn chấn tử dipole
4
4 Có thể sử dụng được 2 band trên 1 anten
Độ cách ly giữa mặt phát xạ và cấp nguồn
kém. 5
5
Dễ dàng tích hợp linh kiện bán dẫn vào anten (Anten tích cực)
Công suất chịu đựng kém
6 6
Đường nguồn nuôi, mạch phối hợp, mặt phát xạ đều được chế tạo trên 1 tấm nền
điện môi.
Bảng 4.2 - Đánh giá ưu, nhược điểm của anten patch
Đối với sóng TM10, chiều dài L nên nhỏ hơn đáng kể l/2, l là bước
1/21 1 10 1 1 10 1 2 2 W r r e h ε ε ε = + + − + − (4.6)
Với sóng TM10 trường thay đổi 1/2 chu kỳ dọc theo chiều dài L của chấn tử patch. Và ở đó không có sự thay đổi theo chiều rộng W ( Hình 4.3 ) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.3 - Sự biến đổi điện áp
Sự thay đổi điện áp dọc theo chiều rộng, còn sự thay đổi dòng điện xảy ra dọc theo chiều dài của chấn tử. Dọc theo chiều rộng của chấn tử điện áp đạt giá trị cực đại còn dòng điện đạt giá trị cực tiểu do hở mạch đầu cuối.
Hình 4.4 - Phân bố trường E trong chấn tử patch
Quan sát trên hình 4.4 ta thấy trường E được phân bố theo chiều đứng (chiều từ mặt đất lên chấn tử) tại vị trí hai đầu đối diện nhau theo chiều rộng của chấn tử. Vì vậy, cạnh W được gọi là cạnh phát xạ, và cạnh L là không phát xạ.
Trường dọc theo chiều rộng W được biểu diễn như là khe phát xạ xem hình 4.5.
Chấn tử patch hình chữ nhật hoạt động ở sóng TM10 có thể được hình dung như là đường truyền dải, bởi vì trường là đồng dạng dọc theo chiều rộng W và biến đổi hình sin theo chiều dài L. Trường phát xạ từ khe theo chiều rộng có thể mô tả bằng một mạch điện tương đương, trong đó có thành phần tụ và điện trở phát xạ tương ứng như hình 4.6:
Hình 4.6 - Mạch điện tương đương của chấn tử patch
Để tính trường ở khe chiều rộng. Ta thay cho việc thêm tụ điện ở cạnh chiều rộng W. Nếu trường dọc theo chiều dài L là được bỏ qua thì giá trị tụ của hai mặt song song sẽ là:
o r WL C=ε .ε .
h
(4.7)
Giá trị tụ hiệu dụng được tính như sau:
o r W L C =ε .ε . h e e e (4.8)
2W W 2 W