Bài giảng truyền sóng và anten - Chương 7: Kĩ thuật anten

Nội dung text: Bài giảng truyền sóng và anten - Chương 7: Kĩ thuật anten

1. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN CHƢƠNG 7 KỸ THUẬT ANTEN GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 200 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
2. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN NỘI DUNG . Nội dung chương 7: • 7.1 Giới thiệu • 7.2 Tổng hợp đồ thị phương hướng • 7.3 Mở rộng dải tần • 7.4 Giảm nhỏ kích thước • 7.5 Cấp điện và phối kháng • 7.6 Tạp âm anten • 7.7 Câu hỏi và bài tập GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 201 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
3. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.2 Tổng hợp đồ thị phương hướng . Phương pháp tần số • Sơ đồ hệ thống Phần tử bức xạ d Máy phát Hệ dẫn sóng l Tải hấp thụ • Hướng bức xạ cực đại FnKN  12   0 l cosM nn . 0, 1, 3, dd 2 S + Nếu sóng bức xạ và trong phido cùng tần số 2  k.; SS   0 l cosM n . dd 2 GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 202 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
4. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.2 Tổng hợp đồ thị phương hướng . Phương pháp pha • Sơ đồ hệ thống Tia n Tia 2 Tia 1 Mn Hệ thống bức xạ Hệ thống phân phối định pha Đầu vào Hình 7.2. Hệ thống phân phối – định pha loại 1 GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 203 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
5. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.3 Mở rộng dải tần . Phương pháp cơ bản mở rộng dải tần • Giảm nhỏ trở kháng sóng của chấn tử • Biến đổi từ từ thiết diện của chấn tử • Hiệu chỉnh trở kháng vào trong dải tần 0 e c a b d f a) vào e f c d Hình 7.4. Anten hiệu chỉnh trở kháng 0 b) a b GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 204 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
6. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.3 Mở rộng dải tần . Thiết lập anten dải rộng • Nguyên lý kết cấu tự bù 1 1 Hình 7.5. Ví dụ cấu trúc anten tự bù GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 205 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
7. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.4 Giảm nhỏ kích thước anten . Dùng tải thuần kháng ltd 0 I l/2 L/2 a) Có tải Không tải 0 z I ltd b) Hình 7.6. Dùng tải thuần kháng ở cuối chấn tử GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 206 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
8. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.5 Cấp điện cho chấn tử đối xứng • Tín hiệu từ máy phát tới anten thông qua đường dây phidơ, gọi là đường tiếp điện • Chấn tử được sử dụng phổ biến là chấn tử nửa sóng . Cấp điện bằng dây song hành • Đặc điểm + Trở kháng không phối hợp: 73,1 và 300 hoặc 600  + Cần tạo các đường dây song hành trở kháng thấp D là khoảng cách giữa hai dây dẫn tính từ tâm 276 2D d là đườgn kính của dây dẫn Zo lg  là hệ số điện môi tương đối của môi trường bao  d r r quanh dây dẫn GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 207 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
9. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.5 Cấp điện cho chấn tử đối xứng . Cấp điện bằng dây song hành • Chấn tử kiểu Y (tiếp điện kiểu song song) + Chấn tử được nối ngắn mạch ở giữa + Dây song hành được mắc vào điểm A-A trên hai nhánh chấn tử sao cho phối hợp trở kháng sin2 kl RRZ 2 v AA AA 73,1 2l 0,12 + Với phidơ 600, có giá trị 1 D 0,15 2l = /2 l l2 l1 1 l2 D A  A A /4 A C D d C Hình 5.19. Tiếp điện kiểu song song và mạch tƣơng đƣơng GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 208 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
10. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.5 Cấp điện cho chấn tử đối xứng . Cấp điện bằng dây song hành • Chấn tử kiểu T (tiếp điện kiểu song song) + Đoạn chuyển tiếp OA song song với chấn tử Khác biệt trở kháng với phiđơ chính; hiệu ứng bức xạ + Trở kháng vào của chấn tử tính tại AA, biến đổi qua đoạn chuyển tiếp OA + Trở kháng vào tại OO đạt cực đại khi l1 = /8, giảm khi l1 tăng + Với phiđơ 600 : l1  0,09 0,1  D  0,01 0,02  dd12 2l = /2 l l2 l1 1 l2 A A /4 d2 A C A D O d1 O O O C Hình 5.20. Tiếp điện kiểu song song kiểu T và mạch tƣơng đƣơng GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 209 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
11. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.5 Cấp điện cho chấn tử đối xứng . Cấp điện bằng dây song hành • Chấn tử vòng dẹt + Là chấn tử kiểu T với điểm AA ở đầu mút chấn tử + Gồm hai chấn tử nửa sóng với đầu mút được nối với nhau, một chấn tử được cấp điện và một chấn tử bị ngắn mạch + Bức xạ tương tự với hai chấn tử nửa sóng + ' Trở kháng là thuần trở RRbx 4 bx 292  + Cấp điện trực tiếp bằng dây song hành trở kháng 300 /2 C A A A A _ + C Hình 5.21. Chấn tử vòng dẹt và mạch tƣơng đƣơng GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 210 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
12. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.5 Cấp điện cho chấn tử đối xứng . Cấp điện bằng cáp đồng trục + Sử dụng cho băng sóng cực ngắn + Dòng trong dây dẫn trong và dòng trong dây dẫn ngoài + Không thể cấp điện đối xứng cho chấn tử • Cấp điện phối hợp hình  + Đảm bảo tính đối xứng tương đối + Điểm O nối với dây đẫn ngoài + Dây dẫn trong nối với điểm có trở kháng phù hợp với trở kháng của cáp O ’ O I2 I1 b b a a I ’’ ’’ 2 I2 I2 I1 (a) (b) Hình 5.23. Cấp điện trực tiếp Hình 5.24. Cấp điện có bộ phối hợp GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 211 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
13. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.5 Cấp điện cho chấn tử đối xứng . Cấp điện bằng cáp đồng trục • Thiết bị biến đổi đối xứng với đoạn cáp chữ U ' + Phiđơ cấp điện nối vào điểm c, với khoảng cách tới hai đầu chấn tử ll  12 2 R + Trở kháng tại đầu cuối ab: RR ab ao bo 2 + Dòng cấp vào hai nhánh chấn tử đảm bảo tính đối xứng + Dòng trong dây dẫn ngoài bị triệt tiêu + Trở kháng sóng: Nếu phiđơ cấp điện có trở kháng sóng là 70  thì phối hợp trở kháng hoàn toàn I2 I1 (a) a b (b) o a b o l1 I1 I d c I2 ’/2 l2 = l1+’/2 Hình 5.25. Bộ biến đổi đối xứng chữ U GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 212 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
14. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.6 Tạp âm anten . Tổng quan Vật thể hấp thụ  d Zc R Chấn tử Mặt phản xạ Hình 7.14. Điện trở R nối tại đầu vào anten . Công suất tạp âm 22 ll2 2 2 kf. ee  PTTT 1  . 1  . n g A 2 L 1  GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 213 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1
15. BÀI GIẢNG TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 7.7 Câu hỏi và bài tập . Bài tập chương 7 1. Trình bày phương pháp tần số điều khiển đồ thị phương hướng 2. Trình bày phương pháp pha điều khiển đồ thị phương hướng 3. Trình bày việc thiết lập anten dải rộng theo nguyên lý tự bù 4. Trình bày việc thiết lập anten dải rộng theo nguyên lý tương tự 5. Trình bày phương pháp điều chỉnh phân bố dòng điện để giảm nhỏ kích thước anten 6. Trình bày nguyên tắc phương pháp làm chậm sóng để giảm kích thước anten 8. Trình bày biện pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng bằng dây song hành. 9.Trình bày biện pháp cấp điện cho chấn tử đối xứng bằng thiết bị biến đổi đối xứng dùng đoạn cáp chữ U. GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VIẾT MINH www.ptit.edu.vn Trang 214 BỘ MÔN: VÔ TUYẾN – KHOA VIỄN THÔNG 1