BÁO cáo bài tập lớn ANTEN và TRUYỀN SÓNG đề tài anten loga chu kỳ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN:
ANTEN VÀ TRUYỀN SĨNG

Đề tài: Anten Loga Chu kỳ

Giảng viên hướng dẫn: GV. Tạ Sơn Xuất

Nhóm thực hiện:
Đặng Thị Nương
Nguyễn Hữu Khiêm
Vũ Phương Lý
Nguyễn Thị Hoài Thu

20193048
20192937
20192996
20193126

Phạm Thành Trung

20193156

Hà Nội, tháng 1 năm 2022

MỤC LỤC


ANTEN LOGA CHU KỲ

LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ANTEN.............................................................................4
1.1. Vai trị nhiệm vụ anten trong thơng tin vơ tuyến.................................................................4
1.2. Hệ phương trình Maxwell, khảo sát trường bức xạ anten..................................................4
1.3. Các đặc trưng cơ bản của anten............................................................................................5
1.4. Chấn tử đối xứng....................................................................................................................6
1.4.1 Khái niệm...............................................................................................................................6
1.4.2. Khảo sát trường bức xạ chấn tử đối xứng...........................................................................6
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ ANTEN LOGA CHU KỲ........................................................8
2.1 Lịch sử.......................................................................................................................................8
2.2 Đặc tính.....................................................................................................................................9
2.3 Nguyên lý bức xạ....................................................................................................................10
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN ANTEN LOGA – CHU KỲ..........................................................15
CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG ANTEN LOGA CHU KỲ BẰNG HFSS.....................................22
4.1 Vẽ boom..................................................................................................................................22
4.2 Vẽ các elements và đục lỗ trên boom...................................................................................23
4.3 Stud ở đầu chứa element dài nhất........................................................................................24
4.4 Tiếp điện ở đầu còn lại..........................................................................................................25
4.5 Tạo Region..............................................................................................................................26
4.6 Chạy ở tần số 2.5GHz............................................................................................................27
4.7 Kết quả....................................................................................................................................28
CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG CỦA ANTEN LOGA CHU KỲ....................................................29

LỜI MỞ ĐẦU
2


ANTEN LOGA CHU KỲ

Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu trao đổi thơng tin, giải trí của con người ngày
càng cao và thật sự cần thiết. Bằng cách sử dụng các hệ thống phát, thu vô tuyến đã phần nào đáp
ứng được nhu cầu cập nhật thông tin của con người ở các khoảng cách xa một cách nhanh chóng
và chính xác.
Bất cứ một hệ thống vơ tuyến nào cũng phải sử dụng anten để phát hoặc thu tín hiệu.
Trong cuộc sống hằng ngày chúng ta dễ dàng bắt gặp rất nhiều các hệ thống anten như: hệ thống
anten dùng cho truyền hình mặt đất, vệ tinh, các BTS dùng cho các mạng điện thoại di động. Hay
những vật dụng cầm tay như bộ đàm, điện thoại di động, radio ... cũng đều sử dụng anten.
Việc nghiên cứu về lý thuyết và kỹ thuật anten sẽ giúp ta nắm được các cơ sở lý thuyết
anten, nguyên lý làm việc và cơ sở tính tốn, phương pháp đo các tham số cơ bản của các loại
anten thường dùng.
Để có thể hiểu và hình dung một cách trực quan nhất nhóm em đã được phân cơng tìm
hiểu và trình bày đề tài “ANTEN LOGA CHU KỲ” nhờ đó qua q trình học tập, tìm hiểu và mơ
phỏng anten trên phần mềm HFSS, cùng với những kiến thức trên giảng đường chúng em có thể
hiểu thêm hơn về Anten.
Học kỳ 20211, chúng em được học mơn Anten và Truyền sóng do thầy Tạ Sơn Xuất
giảng dạy và hướng dẫn, đã được thầy giải đáp thắc mắc và hỗ trợ rất nhiều để hồn thành đề tài
này nhưng vẫn khơng tránh khỏi những sai sót do kiến thức, kỹ năng cịn hạn chế, rất mong thầy
góp ý để sau này nhóm chúng em hoàn thiện hơn đề tài của chúng em. Chúng em xin trân trọng
cảm ơn thầy!

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ANTEN
1.1. Vai trị nhiệm vụ anten trong thơng tin vô tuyến
3


ANTEN LOGA CHU KỲ

Việc truyền năng lượng điện từ trong khơng gian có thể được thực hiện theo 2 cách:
- Dùng đường truyền định hướng như đường dây song hành, đường truyền sóng đồng trục, ống

dẫn sóng,..
- Dừng đường truyền vơ tuyến, sóng sẽ được truyền đi dưới dạng sóng điện từ tự do. Thiết bị
dùng để bức xạ sóng điện từ hoặc thu nhận sóng từ khơng gian bên ngồi được gọi là anten.
Anten có vai trị khơng thể thiếu trong hệ thống thông tin vô tuyến.

1.2. Hệ phương trình Maxwell, khảo sát trường bức xạ anten
* Hệ phương trình Maxwell:
(1-1)
* Khảo sát trường bức xạ anten:
+ Phương pháp: giải hệ phương trình Maxwell đầy đủ để tìm nghiệm tổng quát.
+ Cách làm: Tách hệ phương trình Maxwell đầy đủ thành 2 hệ con: chỉ có nguồn điện và chỉ có
nguồn từ, giải 1 hệ rồi dùng nguyên lý đổi lẫn, tổng nghiệm của 2 hệ được nghiệm của hệ
phương trình Maxwell đầy đủ
(1-2)
(1-3)
là trở kháng sóng mơi trường . , là hàm bức xạ điện và bức xạ từ
1.3. Các đặc trưng cơ bản của anten
- Hàm phương hướng bức xạ (PHBX) biểu thị sự phụ thuộc của trường bức xạ vào hướng
khảo sát ứng với khoảng cách R không đổi
- Hàm phương hướng biên độ (PHBĐ) biểu thị sự phụ thuộc của biên độ trường bức xạ vào
hướng khảo sát ứng với khoảng cách R không đổi
(1-4)

4


ANTEN LOGA CHU KỲ

- Hàm phương hướng biên độ chuẩn hóa
(1-5)

- Đồ thị phương hướng bức xạ của anten: là đồ thị vẽ trong không gian biểu thị sự phụ thuộc
biên độ trường bức xạ vào hướng khảo sát ứng với khoảng cách R không đổi và thường vẽ theo
hàm phương hướng biên độ chuẩn hóa
+ Độ rộng đồ thị phương hướng bức xạ theo mức 0 (ký hiệu ) là góc giữa 2 hướng mà
theo 2 hướng đó cơng suất bức xạ giảm về 0
+ Độ rộng đồ thị phương hướng bức xạ theo hướng nửa công suất (ký hiệu là góc giữa 2
hướng mà theo 2 hướng đó công suất bức xạ giảm đi một nửa
- Hiệu suất bức xạ là tỷ số công suất bức xạ và công suất đặt vào anten
(1-6)
- Hệ số định hướng của một anten theo hướng ( nào đó là tỷ số giữa mật độ công suất bức xạ
của anten theo hướng và mật độ công suất bức xạ của một anten chuẩn có cùng cơng suất và xét
theo cùng khoảng cách R
(1-7)
Anten chuẩn là anten bức xạ đẳng hướng và hiệu suất bức xạ
- Hệ số tăng ích:

(1-8)

- Cơng suất bức xạ anten:

(1-9)

với S là mặt cầu bao quanh anten
- Trở kháng bức xạ:

(1-10)

- Trở kháng vào anten:

(1-11)

Hầu hết các anten chỉ hoạt động trong một dải tần nhất định vì vậy để có thể truyền năng lượng
với hiệu suất cao từ máy phát đến anten cần phối hợp trở kháng giữa đầu ra máy phát và đầu vào
của anten.

5


ANTEN LOGA CHU KỲ

- Dải tần làm việc anten: là một dải tần từ đến mà trong đó anten làm việc với các thông số
cơ bản không đổi hoặc thay đổi trong phạm vị cho phép

1.4. Chấn tử đối xứng
1.4.1 Khái niệm
Chấn tử đối xứng là một cấu trúc gồm hai đoạn vật dẫn kích thước giống nhau đặt thẳng
hàng trong khơng gian, ở giữa được tiếp điện bởi dịng điện cao tần.

Hình 1.1
1.4.2. Khảo sát trường bức xạ chấn tử đối xứng
Để tìm trường bức xạ ta cần biết phân bố dòng điện trên chấn tử, điều này sẽ trở nên phức tạp. Ta
chỉ xét phương pháp gần đúng để xác định dòng điện phân bố trên chấn tử:
Coi chấn tử đối xứng tương đương đường dây song hành, hở mạch mà trên đường dây song hành
đó dịng điện phân bố theo quy luật sóng đứng, cho nên trường bức xạ của chấn tử đối xứng
giống với trường bức xạ của dân dẫn thẳng có dịng điện sóng đứng
Thật vậy, đường dây song hành có thể biến dạng để nhận được chấn tử đối xứng bằng
cách mở rộng đầu cuối của đường dây đến khi góc mở giữa hai nhánh bằng 180o.
Giả sử khi biến dạng đường dây song hành thành chấn tử đối xứng thì quy luật dịng điện
trên hai nhánh vẫn khơng đổi (vẫn có dạng sóng đứng)
(1-12)

là biên độ dịng điện ở điểm bụng sóng đứng
6


ANTEN LOGA CHU KỲ

là độ dài cả chấn tử

Hình 1.2
Do đó, trường bức xạ chấn tử được tính theo trường bức xạ của dây dẫn thẳng có dịng
điện sóng đứng
(1-13)
(1-14)
Hàm phương hướng bức xạ của chấn tử:
(1-15)
trong đó là dịng điện ở đầu vào chấn tử (tại z=0)
- Trở kháng sóng chấn tử
(1-16)
- Trở kháng vào chấn tử:
(1-17)
7


ANTEN LOGA CHU KỲ

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ ANTEN LOGA CHU KỲ
2.1 Lịch sử
Anten loga chu kỳ còn được gọi là mảng loga chu kỳ hoặc loga chu kỳ trên không, là một
ăng-ten định hướng, đa phần tử được thiết kế để hoạt động trên một dải tần số rộng.
Anten loga chu kỳ được phát minh bởi John Dunlavy vào năm 1952 khi làm việc cho

Không quân Hoa Kỳ, nhưng khơng được ghi nhận do nó được phân loại vào "Tài liệu mật". Đại
học Illinois tại Urbana-Champaign đã cấp bằng sáng chế cho anten Isbell và Mayes-Carrel và
cấp phép thiết kế như một gói dành riêng cho JFD Electronics ở New York. Channel Master và
Blonder Tongue Labs đã bỏ qua các bằng sáng chế và sản xuất một loạt các ăng-ten dựa trên thiết
kế này. Các vụ kiện liên quan đến bằng sáng chế ăng-ten mà Quỹ UI đã mất, đã phát triển thành
Học thuyết Blonder-Tongue năm 1971. Tiền lệ này chi phối kiện tụng bằng sáng chế.

2.2 Đặc tính
Dạng phổ biến nhất của ăng ten loga chu kỳ là mảng các dipole lưỡng cực loga chu kỳ
hoặc LPDA. LPDA bao gồm một số phần tử điều khiển lưỡng cực nửa bước sóng có chiều dài
tăng dần, mỗi phần tử bao gồm một cặp thanh kim loại. Các lưỡng cực được gắn gần nhau thành
một đường thẳng, nối song song với đường nạp có pha xen kẽ.
Về mặt điện, nó mô phỏng một loạt các ăng-ten Yagi-Uda hai hoặc ba phần tử được kết
nối với nhau, mỗi ăng-ten được điều chỉnh theo một tần số khác nhau.
Ăng-ten LPDA trông hơi giống với ăng-ten Yagi, ở điểm cả hai đều bao gồm các phần tử
thanh lưỡng cực được gắn trên một đường dọc theo cần đỡ, nhưng chúng hoạt động theo những
cách rất khác nhau. Việc thêm các phần tử vào Yagi làm tăng tính định hướng hoặc hệ số tăng ích
của nó, trong khi việc thêm các phần tử vào LPDA làm tăng đáp ứng tần số hoặc băng thông của
nó.
Trên thực tế mặc dù LPDA có hệ số định hướng nhỏ hơn một chút so với mảng Yagi-Uda
(7-12 dB), chúng có thể đạt được và duy trì trên băng thông rộng hơn nhiều. Tuy nhiên sự khác
8


ANTEN LOGA CHU KỲ

biệt lớn nhất giữa chúng là kích thước hình học của các phần tử mảng Yagi-Uda khơng tn theo
bất kì mẫu thiết lập nào, cịn độ dài, khoảng cách, đường kính và khoảng cách khe hở tại tâm
lưỡng cực của mảng loga chu kì tăng theo logarit được xác định bởi nghịch đảo của tỷ lệ hình
học �.

Một tham số khác thường được kết hợp với mảng lưỡng cực loga chu kỳ là hệ số khoảng
cách �

Hai tham số �, � là hai tham số đặc trưng của anten loga chu kì, là hai yếu tố làm nên sự
khác biệt giữa hai anten yagi-uda và loga chu kì.
Ngồi ra chỉ một phần tử của mảng Yagi-Uda được cung cấp năng lượng trực tiếp bởi
dòng nguồn cấp, trong khi những khác phần tử khác hoạt động ở chế độ ký sinh, còn tất cả các
phần tử của mảng loga chu kỳ được kết nối với nhau và cấp dữ liệu cho các phần tử của mảng
lưỡng cực anten loga chu kỳ được cấp nguồn ở đầu nhỏ của cấu trúc.
2.3 Nguyên lý bức xạ
* Nguyên lý tương tự của điện động học
Nếu biến đổi đồng thời bước sóng cơng tác và tất cả kích thước của anten theo một tỷ lệ
giống nhau thì các đặc tính của anten (đồ thị phương hướng, trở kháng vào,...) sẽ không đổi.
Theo ngun lý trên có thể thiết lập các anten khơng phụ thuộc tần số bằng cách cấu tạo
anten với nhiều khu vực có kích thước khác nhau, tỷ lệ nhau theo một hệ số nhất định. Khi anten
làm việc với một bước sóng nào đó thì sẽ chỉ có một khu vực anten tham gia vào quá trình bức

9


ANTEN LOGA CHU KỲ

xạ (miền bức xạ anten). Khi bước sóng thay đổi thì miền bức xạ sẽ dịch chuyển đến khu vực mà
tỷ lệ của kích thước hình học của các phần tử bức xạ với bước sóng khơng đổi.
Anten được tạo bởi tập hợp các chấn tử có kích thước và khoảng cách khác nhau và được
tiếp điện từ một đường fide song hành chung như hình (các chấn tử nhận dịng từ fide theo cách
tiếp điện chéo):

Hình 2.1

Kích thước của các chấn tử và khoảng cách giữa chúng biến đổi dần theo một tỉ lệ, tỉ lệ
này được gọi là chu kỳ của kết cấu:
(2-1)
Đặc tính kết cấu của anten loga chu kỳ được xác định bởi hai thơng số chính là τ và góc
α.
Nếu máy phát làm việc ở tần số f0 nào đó, tần số này lại là tần số cộng hưởng của một
trong các chấn tử thì trở kháng của chấn tử đó sẽ là điện trở thuần (). Các chấn tử khác vẫn còn
thành phần điện kháng, giá trị của điện kháng càng lớn khi độ dài của chấn tử này khác càng xa
với chấn tử cộng hưởng,có nghĩa là chấn tử này càng xa chấn tử cộng hưởng. Chấn tử cộng
hưởng được kích thích mạnh nhất.
Các chấn tử khơng cộng hưởng có dòng điện chạy qua nhỏ nên trường bức xạ của anten
được quyết định chủ yếu bởi bức xạ của của chấn tử cộng hưởng và một số chấn tử lân cận gần
đó. Những chấn tử này tạo nên miền bức xạ của anten. Dòng điện trong các chấn tử của miền
bức xạ có được do tiếp nhận trực tiếp từ fide và hình thành do cảm ứng điện trường của chấn tử
cộng hưởng.
10


ANTEN LOGA CHU KỲ

Các chấn tử nằm ở phía trước chấn tử cộng hưởng có chiều dài nhỏ hơn, sẽ có dung
kháng vào, dịng cảm ứng trong chấn tử này chậm pha so với dịng trong các chấn tử có độ dài
hơn nó. Và ngược lại, các chấn tử ở phía sau chấn tử cộng hưởng có chiều dài lớn hơn, sẽ có cảm
kháng vào, dịng cảm ứng trong chấn tử này sớm pha so với dòng trong các chấn tử có độ dài
hơn nó. Các chấn tử nhận dịng từ fide theo cách tiếp điện chéo nên 2 chấn tử kề nhau có dịng
điện lệch pha nhau 180 cộng với góc lệch pha do truyền sóng trên đoạn fiđe mắc giữa 2 chấn tử
đó. Tập hợp tất cả các yếu tố trên, ta nhận được dòng tổng hợp trong các chấn tử của miền bức
xạ có góc lệch pha giảm dần theo chiều giảm kích thước anten.
Nếu tần số máy phát giảm đi, còn là τ f0 (τ < 1) thì vai trị của chấn tử cộng hưởng sẽ
được dịch chuyển sang chấn tử có độ dài lớn hơn kế đó, và ngược lại, nếu tần số tăng lên bằng

f0/τ thì chấn tử cộng hưởng sẽ chuyển sang chấn tử ngắn hơn kế đó.
Ví dụ chấn tử cộng hưởng với tần số f1, ta có . Nếu tần số máy phát giảm xuống thì chấn
tử cộng hưởng mới có độ dài là:
(2-2)
Ở các tần số:
(2-3)
thì các chấn tử cộng hưởng có độ dài tương ứng là:
(2-4)
trên anten cũng sẽ xuất hiện miền bức xạ mà chấn tử phản xạ có độ dài chính là .
Trong đó: là số thứ tự các chấn tử,
là tần số cộng hưởng của chấn tử thứ n,
là độ dài của chấn tử thứ n.
Miền bức xạ của anten sẽ dịch chuyển khi tần số công tác thay đổi, nhưng hướng bức xạ
cực đại vẫn giữ nguyên.
Lấy loga hai vế của biểu thức (2-3) ta có:
(2-5)
11


ANTEN LOGA CHU KỲ

Ta thấy khi biểu thị tần số trên thang đo logarit thì tần số cộng hưởng của anten sẽ được
lặp lại qua các khoảng giống nhau là lnτ, chính vì thế mà người ta gọi anten là anten loga-chu kỳ.
Khi anten hoạt động ở tần số cộng hưởng thì các thơng số điện như đồ thị phương hướng,
trở kháng vào,… sẽ khơng có sự thay đổi. Nhưng ứng với các tần số trung tâm giữa các tần số
cộng hưởng f1 f2, f2 f3, ..., fn-1 fn, các tần số của anten sẽ bị thay đổi nhỏ. Ta cũng có thể cấu
tạo anten sao cho trong khoảng giữa 2 tần số kề nhau các thông số biến đổi trong một giới hạn
chấp nhận được.
Đồ thị phương hướng của anten xác định bởi số lượng chấn tử của miền bức xạ tác dụng,
thông thường là khoảng từ 3 đến 5 chấn tử, và bởi tương quan biên độ và pha của dòng điện

trong các chấn tử ấy. Các đại lượng này lại phụ thuộc vào các thơng số hình học τ và α.
Với α xác định, tăng τ thì số chấn tử thuộc miền bức xạ tác dụng cũng tăng, do đó đồ thị
phương hướng hẹp lại. Nhưng nếu tăng τ q lớn thì đặc tính phương hướng lại xấu đi vì lúc đó
kích thước miền bức xạ tác dụng giảm do các chấn tử quá gần nhau. Giữ nguyên τ, giảm α đến
một giới hạn nhất định nào đó sẽ làm hẹp đồ thị vì khi đó khoảng cách giữa các chấn tử lại tăng
và khi đó tăng kích thước miền bức xạ tác dụng.
Các giá trị giới hạn của τ và α thường là:
≈ 0.95
≈ 10°.
Độ rộng dải tần số của anten được xác định bởi kích thước cực đại và cực tiểu của các
chấn tử:
≈ 2lmin
≈ 2lmax
Thực tế, giới hạn dải tần số của anten được chọn sao cho chấn tử cộng hưởng ở bước
sóng cực đại chưa phải là chấn tử dài nhất mà còn 1 hoặc 2 chấn tử dài hơn đứng sau nó; chấn tử
cộng hưởng ở bước sóng cực tiểu cũng chưa phải là chấn tử ngắn nhất mà trước nó cịn một vài
chấn tử ngắn hơn.

12


ANTEN LOGA CHU KỲ

Vì anten loga – chu kỳ gồm các chấn tử song song nhau, mà mỗi chấn tử có mặt phẳng E
là mặt phẳng chứa trục chấn tử, mặt phẳng H là mặt phẳng vng góc trục chấn tử nên mặt
phẳng E của anten là yOz và mặt phẳng H là xOy.

Hình 2.2
Do hướng tính của mỗi chấn tử hợp thành anten là vô hướng trong mặt phẳng H và có
hướng tính trong mặt phẳng E nên đồ thị phương hướng anten loga – chu kỳ trong mặt phẳng H

rộng hơn trong mặt phẳng E.
Để tăng hướng tính của anten trong mặt phẳng H, cần mở rộng kích thước anten trong
mặt phẳng ấy. Điều này được thực hiện khi thiết lập anten góc, nghĩa là khi đường fide phấn phối
có cấu tạo 2 nhánh khơng song song mà hợp thành một góc, sao cho các chấn tử nối với 2 nhánh
của đường fide nằm trong 2 mặt phẳng khác nhau (hình 2.3).

Hình 2.3
Anten loga – chu kỳ, ngồi loại chấn tử có kết cấu là dây dẫn thẳng cịn có thể được thực
hiện theo một số cách khác khi kết cấu chấn tử có dạng tùy ý: khung dây dẫn hình thang hoặc
13


ANTEN LOGA CHU KỲ

tam giác, các phiến kim loại,… Đặc tính bức xạ của các anten loại này cũng khác so với anten
mà chấn tử làm hàng dây dẫn thẳng.(hình 2.4).

(a)

(b)

(c)

Hình 2.4

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN ANTEN LOGA – CHU KỲ
Cấu trúc chung của một mảng anten loga chu kỳ được mô tả theo các tham số thiết kế �, � và �
xác định bởi:

14

ANTEN LOGA CHU KỲ

Hình 3.1
Băng thơng của hệ thống xác định độ dài của các phần tử ngắn nhất và dài nhất của cấu trúc,
chiều rộng của vùng hoạt động phụ thuộc vào thiết kế cụ thể.
Ta có phương trình để tính tốn băng thơng của vùng hoạt động Bar liên quan đến � và � bởi:

Trong thực tế, băng thông thường được thiết kế (Bs) lớn hơn băng thông được yêu cầu (B). Cả
hai được liên hệ với nhau bởi công thức:

15


ANTEN LOGA CHU KỲ

Trong đó:
Bs: băng thơng được thiết kế
B: băng thông được yêu cầu
Bar: băng thông vùng hoạt động
Tổng chiều dài của cấu trúc L, từ phần tử ngắn nhất (lmin) đến phần tử dài nhất (lmax), được xác
định bởi:

Từ dạng hình học của hệ thống, số lượng phần tử được xác định bởi:

Khoảng cách giữa các tâm của các dây dẫn dịng nạp có thể được xác định bằng cách chỉ định trở
kháng đầu vào yêu cầu (giả định là thực) và đường kính của các phần tử lưỡng cực và dây dẫn
dòng nạp. Để thực hiện điều này, trước tiên phải xác định trở kháng đặc tính trung bình của các
phần tử được đưa ra bởi:

Trong đó ln/dn là tỷ lệ chiều dài trên đường kính của phần tử thứ n của mảng.
16


ANTEN LOGA CHU KỲ

Đối với thiết kế loga chu kỳ lý tưởng, tỷ lệ này phải giống nhau cho tất cả các phần tử của mảng.
Tuy nhiên, trên thực tế, các phần tử thường được chia thành một, hai, ba hoặc nhiều nhóm với tất
cả các phần tử trong mỗi nhóm có cùng đường kính nhưng khơng cùng chiều dài. Số lượng nhóm
được xác định bởi tổng số phần tử của mảng. Thơng thường phải đủ ba nhóm (cho các phần tử
nhỏ, trung bình và lớn).
Hiệu năng của các phần tử lưỡng cực trên dòng đầu vào được đặc trưng bởi các đồ thị cho trong
Hình 3.2. Trong đó:
�’ = �/ : Khoảng cách trung bình tương đối
Za: Trở kháng đặc tính trung bình của các phần tử
Rin: Trở kháng vào (thực)
Zo: Trở kháng đặc tính dịng nạp
Khoảng cách giữa tâm s của hai thanh của dòng nạp, mỗi thanh có đường kính giống hệt nhau,
được xác định bằng:

17


ANTEN LOGA CHU KỲ

Hình 3.2: Trở kháng đặc tính tương đối của dòng nạp như một hàm của trở kháng đặc tính
tương đối của phần tử lưỡng cực

Yêu cầu đề bài: Dải tần hoạt động từ 2- 4 GHz và Hệ số tăng ích > 6dBi.

Trang web dùng để tính toán: />Cụ thể:

18


ANTEN LOGA CHU KỲ

INPUT
Lowest frequency f₁ = 2000 MHz
Highest frequency fₙ = 4000 MHz
Diameter of the shortest element ⌀ = 1 mm
Characteristic input impedance Zc_in = 50 Ω
Taper τ = 0.930
Optimal relative spacing σₒₚₜ = 0.175
Chosen relative spacing σ = 0.160

19


ANTEN LOGA CHU KỲ

RESULTING DESIGN
Number of elements [N]= 16
Dipole element lengths:
dipole ℓ₁ = 0.075 m
dipole ℓ₂ = 0.070 m
dipole ℓ₃ = 0.065 m
dipole ℓ₄ = 0.060 m
dipole ℓ₅ = 0.056 m
dipole ℓ₆ = 0.052 m

dipole ℓ₇ = 0.048 m
dipole ℓ₈ = 0.045 m
dipole ℓ₉ = 0.042 m
dipole ℓ₁₀ = 0.039 m
dipole ℓ₁₁ = 0.036 m
dipole ℓ₁₂ = 0.034 m
dipole ℓ₁₃ = 0.031 m
dipole ℓ₁₄ = 0.029 m
dipole ℓ₁₅ = 0.027 m
dipole ℓ₁₆ = 0.025 m
Sum of all dipole lengths ℓₜₒₜ = 0.735 m

Distances between the element centres
and their position along the boom:
20


ANTEN LOGA CHU KỲ

d₁,₂ = 0.024 m, h₂ = 0.024 m
d₂,₃ = 0.022 m, h₃ = 0.046 m
d₃,₄ = 0.021 m, h₄ = 0.067 m
d₄,₅ = 0.019 m, h₅ = 0.086 m
d₅,₆ = 0.018 m, h₆ = 0.104 m
d₆,₇ = 0.017 m, h₇ = 0.121 m
d₇,₈ = 0.016 m, h₈ = 0.136 m
d₈,₉ = 0.014 m, h₉ = 0.151 m
d₉,₁₀ = 0.013 m, h₁₀ = 0.164 m
d₁₀,₁₁ = 0.012 m, h₁₁ = 0.177 m
d₁₁,₁₂ = 0.012 m, h₁₂ = 0.188 m

d₁₂,₁₃ = 0.011 m, h₁₃ = 0.199 m
d₁₃,₁₄ = 0.010 m, h₁₄ = 0.209 m
d₁₄,₁₅ = 0.009 m, h₁₅ = 0.219 m
d₁₅,₁₆ = 0.009 m, h₁₆ = 0.227 m

Boom length L = 0.227 m
Length of the terminating stub ℓ_Zterm = 0.019 m
Required characteristic impedance of the feeder
connecting the elements Zc_feed = 68.6 Ω

21


ANTEN LOGA CHU KỲ

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ANTEN LOGA CHU KỲ BẰNG HFSS
4.1 Vẽ boom
Số liệu:

Hình 4.1

Hình 4.2

22


ANTEN LOGA CHU KỲ

4.2 Vẽ các elements và đục lỗ trên boom

Hình 4.3
Các elements có thơng số như đã tính toán theo lý thuyết.
Tương tự, ta vẽ boom 2 và các elements đối xứng.

Hình 4.4

23


ANTEN LOGA CHU KỲ

4.3 Stud ở đầu chứa element dài nhất
Số liệu:

Hình 4.5

Hình 4.6

24


ANTEN LOGA CHU KỲ

4.4 Tiếp điện ở đầu còn lại
Số liệu:

Hình 4.7

Hình 4.8

25