D. Antenloa – Parabol.
E. Anten gương kép (Anten Cassegre n)
Sơ đồ của anten Cassegren được vẽ ở hình dưới. Anten gồm có một gương lớn 1(gương chính ), một gương nhỏ 2( gương phụ )và bộ chiếu xạ 3 có tâm pha đặt tại tiêu điểm của gương phụ với mỗi bộ chiếu xạ có mặt sóng đã xác định, có thể chọn vô số cặp gương chính phụ khác nhau để tạo thành mặt đồng pha ở miệng
của gương chính .
Hình trên vẽ anten gương kép với gương chính là parabol gương phụ là gương hyperbol. Anten này còn có tên gọi khác là anten Cassegren
Ơû hình (a)tiêu điểm của gương phụ hyperbol được bố trí trùng với tiêu điểm của gương chính parabol. Tiêu cự của nhánh hyperbol thứ hai (nhánh ảo) nằm ở F2 trên trục của gương chính. Bộ chiếu xạ sẽ được bố trí thế nào để tâm pha của nó trùng với điểm F2. Sóng điện từ tạo ra bởi bộ chiếu xạ sẽ truyền tới mặt gương phụ hyperbol và sau khi phản xạ sẽ đập vào mặt gương chính, tiếp tục phản xạ lần hai rồi truyền đi.
Giả sử bộ chiếu xạ là nguồn sóng cầu, các sóng tới và sóng phản xạ tuân theo quy luật quang hình. Khi đó, theo tính chất hyperbol và dựa vào hình (a) ta có : F2A –F1 = F2A’ –F1A’ = 2a
F1A + AB +BC = F1A’ + A’B’ +B’C’ =2f+z0
Vì F2A =F1A + 2a nên:
F2A + AB + BC = 2f + z0 + 2a = const
Trong đó f là tiêu cự của gương parabol; 2a là khoảng cách giửa hai đỉnh hyperbol; z0 là khoảng cách từ tiêu điểm parabol đến đường thẳng vuông góc với trục parabol .
Ở song song với mặt phẳng miệng gương sẽ là một hằng số. Vì vậy anten Cassegren cũng đạt được hiệu quả biến đổi sóng cầu thành sóng phẳng giống như anten đơn giản. Ưu điểm của anten này so với gương đơn là kích thước anten theo hướng trục nhỏ hơn so với anten gương đơn. Đồng thời, do bộ chiếu xạ đặt gần đỉnh gương nên kết cấu sẽ đơn giản và thuận lợi hơn. Khuyết điểm của anten Cassegren là gương phụ sẽ chắn mất một phần không gian phía trước gương chính gây ra một miền tối làm phân bố biên độ của trường không đồng đều, dẫn đến giảm hệ số định hướng của anten. Hệ số định hướng của anten cassegren được xác định gần đúng theo công thức:
Do’≈ Do [1-2 (R1/R2 )] 2
Trong đó: Do là hệ số định hướng khi gương chính không bị che. R1, R2 là bán kính của miệng gương phụ và miệng gương chính. Đẻ khắc phục hiệu ứng che chắn của gương phụ đối với gương chính người ta chế tạo gương phụ dưới dạng lưới dây dẫn song song, còn bề mặt gương chính cần được chế tạo sao cho nó có khả năng quay mặt phẳng phân cực của sóng phản xạ đi một góc 90 độ. Sóng phản xạ từ mặt gương chính có mặt phẳng phân cực đã quay đi một góc 90 độ so với hướng ban đầu sẽ lọt qua lưới dây dẩn song song của mặt gương phụ mà không bị gương phụ che chắn.
Độ tăng tích của anten:
η λ π = η λ π = 4 A . ( D). G 2 2 t t
Chú ý rằng với một anten có đường kính không đổi thì tần số càng cao, hệ số tăng tích anten càng lớn.
Gt: là hệ số tăng tích của anten phát( dB ) At: khẩu độ của anten phát( m2 ).
D: đường kính của anten( m ).
η: hiệu suất của anten.
λ: bước sóng của anten ( λ = c/f ).
Anten cánh bướm có trở kháng vào ≈75Ω. Hệ số khuếch đại trong mặt phẳng đứng lớn hơn 1.8 lần so với chấn tử phẳng đơn.
Để tăng hệ số khuếch đại và đạt biểu đồ hướng đúng hẹp có thể dùng anten chũ thập cánh bướm nhiều tầng, mỗi tấng cách nhau từ(0.3÷0.5)λ.
Hình 3-21
Điều cơ bản là phải đạt điều kiện: hai nửa của một chấn tử có pha đối nhau ( ), còn hai nửa của chấn tử vuông góc bị dịch pha
. Ví duï hình 3.21.a giới thiệu anten cánh bướm 3 tầng. ο
180 ο οvà270 90
- Chiều dài các đoạn dây fide từ điểm a và khác nhau λ/2, vì thế tạo ra điện áp nuôi ngược pha nhau cho các chấn tử 1 và 3.
,
a
÷ a"
ο 180
- Khoảng cách từ các điểm và tới các chấn tử 1và 3 là như nhau, nên không gây dịch pha và các tầng được nuôi đồng pha.
'
a a"
- Để tạo độ dịch pha nuôi các chấn tử vuông góc, chỉ cần tăng chiều dài một trong hai đoạn dây fide thêm
ο 90
4 /
λ (hình 3.21 a).
Với phương pháp nuôi các chấn tử bằng các dòng điện dịch pha nhau 90ο có thể giảm tối đa sóng phản xạ về dây fide chính, có
nghĩa là tăng hệ số sóng chạy và mở rộng dải tần làm việc của anten. Trong những trường hợp nguồn nuôi được cấp riêng biệt từ máy phát hình và máy phát tiếng thì hệ thống phân phối tín hiệu sẽ có thêm chúc năng làm thành một bộ lọc phân cách (hình 3.22).
Các tín hiệu cao tần hình và tiếng được trộn trong mạch cầu làm bằng các đoạn cáp đồng trục (hình 3.22 a).
Tỉ lệ về pha của các tín hiệu cao tần hình và tiếng tại các chấn tử khác nhau (hính b,c).
Tuy anten phát hình chũ thập cánh bướm có ưu điểm là gọn, nhẹ, dễ chế tạo, nhưng cũng có nhiều nhược điểm là: biểu đồ hướng ngang phụ thuộc nhiều vào đường kính của cột đỡ. Để đạt được biểu đồ hướng tròn với độ mấp mô nhỏ thì đường kính của cột đỡ không vượt quá: . Vì vậy anten chũ thập cánh bướm chỉ được ứng dụng trong băng tần VHF. Trong băng UHF thì đường kính của cột quá nhỏ. Cũng vì lý do trên không thể thiết kế được anten phát hình đa kênh và có biểu đồ hướng ngang theo yêu cầu, trừ hình tròn và số 8 trên cơ sở anten chữ thập cánh bướm.
λ
÷0.15
1 . 0
Đồ thị phương hướng được vẽ ở hình (3.23)