báo cáo bài tập lớn anten và truyền sóng đề tài anten loga chu kỳ

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

ĐẠ<b>I H C BÁCH KHOA HÀ N I </b>ỌỘ

<b>Đề tài: Anten Loga Chu k </b>ỳ

<b>Giảng viên hướng dẫn: TS. Đoàn Thị Ngọc Hi n </b>ề TS. T ạ Sơn Xuất

<b>Nhóm th c hi</b>ự <b>ện: </b>

<b>Hà N i, ộ tháng 2 năm 2023 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

2

<b>Mục l c </b>ụ

<b>LỜI M Ở ĐẦU ... 4 </b>

<b>Bảng phân công công việc ... 4 </b>

<b>CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUY T ANTEN VÀ TRUY N SÓNG</b>Ế Ề ... 5

<b>1.1. Vai trị của Antenna trong thơng tin vơ tuyến ... 5 </b>

<b>1.2. Hệ phương trình Maxwell, khảo sát trường bức xạ Anten ... 5 </b>

<b>1.3. Các đặc trưng cơ bản của Anten ... 6 </b>

<b>CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VỀ ANTEN LOGA CHU KỲ ... 15 </b>

<b>CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG ANTEN LOGA CHU KỲ B NG ANSYS</b>Ằ ... 20

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Anten Loga Chu k ỳ

3

Hình 1.1: Các d ng ch n tạ ấ ử i xđố ứng... 7

Hình 2.1: K t c u c a Anten loga chu k ế ấ ủ ỳ ... 9

Hình 2.2: Quan hệ giữa 2θ1/2 với các thông s ố τ và α ...12

Hình 2.3: M t s ộ ố loại Anten loga chu k khácỳ ...13

Hình 2.4: K t c u anten loga chu kì ế ấ ... 13

Hình 3.1: Đường bao của tính định hướng không đổi so với σ và τ ... 15

Hình 3.2: Tr ở kháng đặc tính tương đối của phần tử lưỡng c c (Za/Rin) ự ... 17

Hình 3.3: Các thơng s theo u c u ố ầ ... 17

Hình 3.4: Các thơng s ố thu được ... 18

Hình 4.1: S ố liệu v Boom ... 20 ẽHình 4.2: V ẽ elements và đục lỗ trên boom ... 21

Hình 4.3: V ẽ các elements đối xứng trên boom ... 21

Hình 4.4: S ố liệu v u Anten ... 22 ẽ đầHình 4.5: V u tiẽ đầ ếp điện fide c a Anten ủ ... 22

Hình 4.6: S ố liệu v u tiếp điện còn lại ... 23 ẽ đầHình 4.7: Đầu tiếp điện cịn lại ... 23

Hình 4.8: Vùng tiêu điểm của Anten ... 24

Hình 4.9: Vùng tiêu điểm của Anten ... 24

Hình 4.10: Chạy ở ần s 2.5GHz t ố ... 25

Hình 4.11: Đồ thị 3D... 26

Hình 4.12: Đồ thị ở mặt phẳng xOy ... 26

Hình 4.13: Đồ thị 2D ở mặt phẳng yOz ... 26

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

4

<b>LỜI MỞ ĐẦU </b>

Xã h i ngày càng phát tri n t ộ ể ừ đó nhu cầu cao đối với thông tin ngày càng tăng dẫn đến sự bùng n cổ ủa công ngh vô tuy n, các h ệ ế ệ thống thu và phát sóng vơ tuyến. Bằng cách s d ng các h ử ụ ệ thống thu phát, thu vô tuyến đã phần nào đáp ứng được nhu c u c p nh t thông tin cầ ậ ậ ủa con người ở các kho ng cách xa m t cách ả ộchính xác và nhanh chóng.

Trong cuộc sống hàng ngày ta có th ể thấy b t c m t h ấ ứ ộ ệ thống nào cũng phải sử dụng anten để phát hoặc thu tín hi u, chúng ta có th d dàng b t gệ ể ễ ắ ặp rất nhiều hệ thống anten như: anten thu phát cho Tivi, đài radio, bộ đàm, trạm thu phát tín hiệu của các nhà mạng như Viettel, VNPT, …

Khi nghiên c u v lý thuy t và k thu t anten giúp ta có th ứ ề ế ỹ ậ ể năm được các cơ sở lý thuy t, nguyên lý làm viế ệc và cơ sở tính tốn, phương pháp đo các thơng số cơ bản v các lo i anten ph ề ạ ổ biến hiện nay. Để có thể hiểu hơn và hình dung một cách tr c quanự , chúng em đã được phân cơng và tìm hiểu về đề tài “ANTEN LOGA CHU KỲ” nhờ đó qua quá trình tìm hiểu và những ki n th c trên gi ng ế ứ ảđường mà m i thành viên trong nhóm em có th ỗ ể hiểu hơn về Anten.

Học kỳ 20221, chúng em được học môn Anten và Truy n sóng ề do cơ Đồn Thị Ngọc Hi n và th y T ề ầ ạ Sơn Xuất giảng dạy và hướng dẫn những ki n th c lý ế ứthuyết cơ bản. Tuy nhiên trong quá trình làm bài bài t p lậ ớn cũng khơng thể tránh khỏi nh ng sai sót do ki n th c và k ữ ế ứ ỹ năng còn hạn chế, rất mong th y và cơ góp ý ầđể sau này nhóm chúng em có th hoàn thành tể ốt hơn. Chúng em xin trân trọng cảm ơn cô và thầy!

<b>Bảng phân công công vi c </b>ệ

1 Nguyễn Minh Quân 20172729 Lý thuy t Anten ế2 Trần H ng Quân ồ 20203521 Mô phỏng 3 Lê Văn Quyết 20200519 Nguyên lý bức xạ4 Ngơ Vũ Trường Sơn 20203560 Đặc tính và ng dứ ụng

5 Nguyễn Ngọc Thái Sơn 20203562 Tính tốn trong Anten loga chu k ỳ

7 Nguyễn Đình Tài

(leader) ^{20203564 Báo cáo, Slide, L ch s}chỉnh sửa. ^ị ^{ử, tổng hợp}

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Anten Loga Chu k ỳ

5

<b>CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG </b>

<b>1.1. Vai trị của Antenna trong thơng tin vơ tuy n </b>ế

Anten là một thi t b linh ki n khá quan trế ị ệ ọng, có kh ả năng bức xạ và thu nhận sóng điện từ.

Một s ố loại anten: anten lưỡng cực, anten mảng, anten đẳng hướng, anten loga chu k , ỳ …

Trong m t h ộ ệ thống thơng tin vơ tuyến, ăng-ten có hai chức năng cơ bản. - Chức năng chính là để bức xạ các tín hiệu RF t ừ máy phát dưới dạng sóng vơ tuy n ế hoặc đ chuyển đổi sóng vơ tuy n thành tín hiể ế ệu RF đểxử lý máy thu. ở

- Chức năng khác của ăngten là để hướng năng lượng b c x theo mứ ạ ột hay nhiều hướng mong mu n, hoố ặc "cảm nh n" tín hi u thu t m t hay ậ ệ ừ ộnhiều hướng mong muốn còn các hướng cịn lại thường b khóa l i. ị ạViệc truyền năng lượng điện từ trong không gian có th ể thực hi n theo 2 cách ệlà dùng đường truyền định hướng và đường truyền vô tuyến.

- Dùng đường truyền định hướng như đường dây song hành, đường truyền sóng đồng trục, ống

Anten có vai trị khơng th thi u trong h ể ế ệ thống thông tin vô tuyến.

<b>1.2. Hệ phương trình Maxwell, kh</b>ảo sát trườ<b>ng bức xạ Anten </b>

- Hệ phương trình Maxwell:

𝑟𝑜𝑡 𝐻 = 𝐽<small>𝑒</small>+ ⅈ𝜔_𝑃𝐸

𝑑ⅈ𝑣 𝜀𝐸 = 𝜌^𝑒𝑑ⅈ𝑣 𝜇𝐻 = 𝜌<small>𝑚</small>

- Trong đó:

𝐸 Biên độ phức của vector cường độ điện trường (V/m) 𝐻 Biên độ phức của vector cường độ từ trường (A/m) 𝜀_𝑝= 𝜀(1 − ⅈ ^𝜎

𝜔𝜀) Hệ s ố điện th m ph c cẩ ứ ủa môi trường 𝜀 Hệ s ố điện th m tuyẩ ệt đố ủa môi trường (F/m) i c𝜀 = 𝜀_𝑜=¹⁰

36𝜋 ^{Đối với chân không (F/m)}

𝜇 Hệ s tố ự thẩm của môi trường (H/m) 𝜇 = 𝜇 = 4𝜋_𝑜 10<small>−7</small> Đối với chân không (H/m)

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

6 𝜎 Điện d n su t cẫ ấ ủa môi trường (Si/m)

𝐽<small>𝑒</small> Biên độ phức của vector mật độ dòng điện (A/m2) 𝜌<small>𝑒</small> Mật độ khối c a di n tích (C/m3) ủ ệ

𝐽<small>𝑚</small> Biên độ phức của vector mật độ dịng từ (V/m2) 𝜌<small>𝑚</small> Mật độ khối của từ tích (Vb/m3)

- Khảo sát trường bức xạ anten:

• Phương pháp: giải hệ phương trình Maxwell đầy đủ để tìm nghi m t ng ệ ổquát.

• Cách làm: Tách h ệ phương trình Maxwell đầy đủ thành 2 hệ con: ch có ỉnguồn điện và ch có ngu n tỉ ồ ừ, gi i 1 h r i dùng ả ệ ồ nguyên lý đổi lẫn, tổng nghiệm c a 2 h ủ ệ được nghiệm c a h ủ ệ phương trình Maxwell đầy đủ:

𝐸 = −

^𝑖𝐾<small>4𝜋</small>

Trong đó: 𝑓 (𝜃, 𝜑) = (𝑊𝐺<small>𝑒</small>_𝜙+ 𝐺_𝜑<small>𝑚</small>)𝑖 <small>𝜃</small>+ (𝑊𝐺<small>𝑒</small>_𝜑− 𝐺_𝜃<small>𝑚</small>)𝑖 _𝜑 là hàm phương hướng bức x ạ

Với: 𝐺<small>𝑒</small>= ∫ 𝐽_𝑉<small>𝑒</small>𝑒<small>𝑖𝐾𝜌𝑐𝑜𝑠𝜃</small>𝑑𝑉 và 𝐺<small>𝑚</small>= ∫ 𝐽_𝑉<small>𝑚</small>𝑒<small>𝑖𝐾𝜌𝑐𝑜𝑠𝜃</small>𝑑𝑉

<b>1.3. Các đặc trưng cơ bản của Anten </b>

- Về mặt đặc trưng hướng của anten thì có nghĩa là sự nén lại của sự phát x ạtheo các hướng không mong mu n ho c là s ố ặ ự loạ ỏ ựi b s thu t ừ các hướng ông khmong muốn. Các đặc trưng hướng của m t anten là n n tộ ề ảng để hiểu anten được sử dụng như thế nào trong h ệ thống thơng tin vơ tuyến. Các đặc trưng có liên hệ với nhau này bao g m ồ Tăng ích tính định hướ, ng, mẫu bức xạ anten, và phân c c. Các ựđặc trưng khác như búp sóng, độ dài hiệu d ng, góc m ụ ở hiệu dụng được suy ra từ bốn đặc trưng cơ bản trên. Trở kháng u cuđầ ối (đầu vào) là một đặc trưng cơ bản khác khá quan tr ng. Nó cho ta bi t tr kháng cọ ế ở ủa anten để kết hợp một cách hiệu quả công suất đầu ra của máy phát v i anten hoớ ặc để kết hợp m t cách hi u qu ộ ệ ảcông su t t anten vào máy thu. Tấ ừ ất cả các đặc trưng anten này đều là m t hàm cộ ủa tần s . ố

- Hàm phương hướng bức xạ (PHBX)𝑓(𝜃, 𝜑 biể) u th sị ự phụ thu c cộ ủa trường b c x ứ ạ vào hướng kh o sát ng v i khoả ứ ớ ảng cách R không đổi.

- Hàm phương hướng biên độ (PHBĐ) 𝑓<small>𝑚</small>(𝜃, 𝜑 biểu th s ) ị ự phụ thuộc của biên độ trường bức xạ vào hướng khảo sát ứng v i khoớ ảng cách R không đổi

𝑓<small>𝑚</small>(𝜃, 𝜑)<small> = </small>|𝑓(𝜃, 𝜑)| (1.3)- Hàm phương hướng biên độ chu n hóa: ẩ

𝐹

_𝐾𝑁

(𝜃, 𝜑) =

^{|𝑠𝑖𝑛(}<small>𝑁𝛼</small>

<small>𝑁|𝑠𝑖𝑛</small>^𝛼₂<small>|</small> (1.4)

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Anten Loga Chu k ỳ

7 Với: F<small>KN </small>là hàm phương hướng bức xạ ủ c a N ph n t . ầ ử

- Đồ thị phương hướng bức xạ của anten: là đồ thị vẽ trong không gian biểu thị ự s phụ thuộc biên độ trường bức x ạ vào hướng kh o sát ng vả ứ ới kho ng cách R ảkhông đổi và thường vẽ theo hàm phương hướng biên độ chuẩn hóa 𝐹_𝐾𝑁(𝜃, 𝜑 . )

• Độ rộng đồ thị phương hướng b c x theo m c 0 (ký hi u 2 ) là góc giứ ạ ứ ệ 𝜃<small>0</small> ữa 2 hướng mà theo 2 hướng đó cơng suất bức x ạ giảm v 0. ề

• Độ rộng đồ thị phương hướng b c x ứ ạ theo hướng nửa công su t (ký hiấ ệu 2𝜃<small>1/2</small>) là góc giữa 2 hướng mà theo 2 hướng đó cơng suất bức xạ giảm đi một n a. ử

- Hiệu su t bấ ức xạ là t s công su t b c x và công suỷ ố ấ ứ ạ ất đặt vào anten

𝜀 =

^{𝑃𝑟𝑎𝑑}_𝑃

- Hệ s ố định hướng 𝐷 𝜃( , 𝜑) của một anten theo hướng (𝜃, 𝜑) nào đólà t s ỷ ốgiữa công su t b c x cấ ứ ạ ủa anten theo hướng (𝜃, 𝜑) và công su t b c x cấ ứ ạ ủa một anten đẳng hướng với hiệu su t b ng 1 (anten chuấ ằ ẩn)

𝐷(θ, φ) =

^𝑆(θ,φ)_𝑆

- Anten chu n là anten bẩ ức xạ đẳng hướng và hi u su t bệ ấ ức xạ = 1. 𝜀- Hệ số tăng ích: 𝐺 = 𝜎. 𝐷 (𝜎: ℎⅈệ𝑢 𝑠𝑢ấ𝑡). (1.7) - Hầu h t các anten ch ỉhoạt động trong một d i t n nhế ả ầ ất định vì vậy để có th ể

truyền năng lượng với hiệu su t cao t ấ ừ máy phát đến anten c n ph i hầ ố ợp tr ởkháng giữa đầu ra máy phát và đầu vào của anten.

<small>- </small>Dải t n làm vi c anten: là m t d i tầ ệ ộ ả ầ ừn t 𝑓<small>min</small>đến 𝑓<small>max</small>mà trong đó anten làm việc với các thông s ố cơ bản không đổi hoặc thay đổi trong phạm vị cho phép.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

8

<b>1.4.2. Khảo sát trường bức x ạ chấn t i xử đố ứng</b>

- Để tìm trường bức xạ ta c n bi t phân b ầ ế ố dòng điện trên ch n tấ ử, điều này sẽ trở nên phức tạp. Ta ch ỉ xét phương pháp gần đúng để xác định dòng điện phân b trên ch n t . ố ấ ử

- Coi ch n tấ ử đố i xứng tương đương đường dây song hành, h m ch mà trên ở ạđường dây song hành đó dịng điện phân bố theo quy luật sóng đứng, cho nên trường b c x c a ch n tứ ạ ủ ấ ử i x ng giđố ứ ống với trường b c x c a dân dứ ạ ủ ẫn thẳng có dịng điện sóng đứng.

- Thự ế đểc t anten thu có th hể ứng được tốt năng lượng từ anten phát thì anten phát ph i b c x ả ứ ạ năng lượng cực đại theo một hướng càng h p càng tẹ ốt. Do đó ta ph i dúng h ả ệ thống bức xạ (gồm nhi u ph n t b c x ) d ề ầ ử ứ ạ ể có được đồ thị phương hướng bức xạ như mong muốn.

- Một ph n t b c x ầ ử ứ ạ có trường:

𝐸 = −

^𝑖𝐾<small>4𝜋</small>

- Trường b c xạ do N phần t t o ra là: ứ ử ạ

𝐸 = ∑

<small>𝑁</small>

𝐸

_𝑛<small>𝑛=1</small>

= −

^𝑖𝐾

<small>4𝜋</small>

∑

^𝑒^{−𝑖𝐾𝑅𝑛}<small>𝑅𝑛𝑁</small>

<small>𝑛=1</small>

𝑓

_𝑛

(𝜃, 𝜑)

(1.9) - Giả ử s các ph n t ầ ử giống nhau v hình dề ạng, k t cế ấu, cùng hướng và dòng

điện trong các ph n tầ ử có quan h : ệ

<small>𝐼</small>₁

= | |𝑎

_𝑛

. 𝑒

<small>𝑖𝜑𝑛</small>

. 𝑒

<small>𝑖𝐾𝑟𝑛𝑐𝑜𝑠𝜃𝑛</small> (1.10) thì 𝑓_𝑛(𝜃, 𝜑) = 𝑓₁(𝜃, 𝜑). ∑<small>𝑁</small> |𝑎_𝑛|. 𝑒<small>𝑖𝜑𝑛</small>. 𝑒<small>𝑖𝐾𝑟𝑛𝑐𝑜𝑠𝜃𝑛</small>

- Hàm b c x t h p chu n hóa là: ứ ạ ổ ợ ẩ

𝐹

_𝐾

(𝜃, 𝜑) =

^|𝑓<small>𝐾(𝜃,𝜑 |)|𝑓</small>_𝐾<small>(𝜃,𝜑 |)</small>_𝑚𝑎𝑥

=

¹

<small>𝑁</small>

. |

^sin<small>𝑁𝛼</small>

<small>sin</small>^𝛼₂

|

(1.12) Với: 𝛼 = 𝜑 +𝐾𝑑cos 𝜃

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Anten Loga Chu k ỳ

- Anten log chu k là mỳ ột trong những lo i Anten không ph thu c vào t n s , ạ ụ ộ ầ ốcòn được gọi là m ng log chu k ả ỳ hoặc anten chu k log, là m t Anten nh ỳ ộ địhướng, đa thành phần được thi t k ế ế để hoạt động trên m t d i tộ ả ần số rộng. - Anten loga chu k ỳ 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 li u mật". Đại học Illinois t i Urbana-ệ ạ Champaign đã cấp bằng sáng ch cho anten Isbell và Mayes-Carrel và cế ấp phép thi t k ế ế như một gói dành riêng cho JFD Electronics New York. Channel Master và BlonderởTongue Labs đã bỏ qua các b ng sáng ch và s n xu t m t lo t các anten dằ ế ả ấ ộ ạ ựa trên thi t k này. Các v ế ế ụ kiện liên quan đến bằng sáng ch anten mà Qu UI ế ỹđã mất, đã phát triển thành H c thuyọ ết Blonder-Tongue năm 1971. Tiền lệ này chi ph i ki n t ng b ng sáng ch . ố ệ ụ ằ ế

<b>2.2. Nguyên lý b c x </b>ứ ạ

• Anten được tạo b i t p h p c c ph n t c kở ậ ợ á ầ ử ó ích thước v kho ng cà ả ách khác nhau v à được tiếp điện t mừ ột fiđe song hành chung như hình 2.1, các chấ ửn t nhận dòng t ừ fiđe theo cách tiếp điện chéo:

Hình 2.1: K t c u c a Anten loga chu kế ấ ủ ỳ

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

10 • Kích thước của các ch n tử àấ v kho ng c ch giả á ữa chúng biến đổi dần theo một

tỉ lệ, tỉ lệ này được gọ ài l chu k c a kì ủ ết cấu:

𝜏 =

^𝑙<small>𝑛𝑙</small>_𝑛+1

=

^𝑅<small>𝑛</small>

<small>𝑅</small>_𝑛+1

=

^ⅆ<small>𝑛ⅆ</small>_𝑛+1

=

^𝑠<small>𝑛</small>

• Đặ íc t nh k t c u c a anten loga chu k ế ấ ủ ỳ được xác định b i hai thơng sở ố chính là 𝜏 và 𝛼

• Nếu m y ph t l m viá á à ệc ở ần số 𝑓 t ₀ nào đó, tần s n y l i l tố à ạ à ần số cộng hưởng của một trong c c ch n tá ấ ử ì th trở kh ng của ch n tá ấ ử đó ẽ à ệ s l đi n tr thuở ần.• Các chấn tử khác vẫn c n th nh phò à ần điện kháng, giá trị điện kh ng c ng lớn á à

khi độ dài ch n t n y khấ ử à ác càng xa v i ch n t c ng hớ ấ ử ộ ưởng, t c l ch n t ứ à ấ ửnày c ng xa ch n t cà ấ ử ộng hưởng thì chấn tử cộng hưởng đó đượ c k ch th ch í ímạnh nhất.

• Các chấn tử khơng cộng hưởng có dịng điện chạy qua nh ỏ nên trường bức xạ của anten được quyết định ch y u b i b c x củ ế ở ứ ạ ủa chấ ử ộn t c ng hưởng à ột v msố chấn t lân cử ận đó. Những chấn tử n y t o nên mi n bà ạ ề ức xạ ủ c a anten. Dòng điện trong c c ch n t c a miá ấ ử ủ ền bức xạ ó được do ti p nh n tr c ti p t c ế ậ ự ế ửfiđe và hình th nh do cà ảm ứng điện trường của chấ ử ộng hưởng. n t c

• Các chấn tử ở phía trước chấn tử cộng hưởng có chi u d i nh ề à ỏ hơn, sẽ ó c dung kh ng v o, d ng cá à ò ả ứm ng trong c c ch n t ná ấ ử ày ch m pha so v i d ng ậ ớ ịtrong các chấ ử ó độ ài hơn nó. Và ngượ ạn t c d c l i, các chấ ử ở phía sau chấn n t tử cộng hưởng c chió ều d i là ớn hơn, sẽ có cảm kh ng vá ào, d ng cò ảm ứng trong ch n t nấ ử ày s m pha so v i d ng trong cớ ớ ị ác chấ ử ó dn t c độ ài hơn nó. Các chấn tử nhận d ng t ò ừ fiđe theo cách tiếp điện ch o nên 2 ch n t k nhau é ấ ử ềcó dịng điện l ch pha nhau ệ 180<small>0</small> cộng v i gớ óc lệch pha do truy n sề óng trên đoạn fiđe mắc giữa 2 ch n t . Ta nhấ ử đó ận được dịng tổng h p trong c c chấn ợ átử c a miủ ền b c x c gứ ạ ó óc lệch pha gi m d n theo chi u gi m kả ầ ề ả ích thước anten.

• Các chấn tử c quan h ó ệ pha như trên, nên chấn tử đứng trước chấn t c ng ử ộhưởng s thỏa mãn điều kiện chấn tử d n xạ, còn chấn tử đứng sau s ẽ ẽ thỏa mãn điều kiện của chấn t ử phản xạ. Bức xạ của anten ch y u do chủ ế ấn t cử ộng hưởng quyết định v sà ẽ được định hướng theo tr c anten, v ụ ề phía c c chá ấn t ửnhỏ hơn.

• Nế ấu t n số m y ph t giá á ảm đi, cò à 𝜏𝑓n l ₀ ( 𝜏 nhỏ hơn 1) thì vai trị của chấn t ửcộng hưởng sẽ được d ch chuy n sang ch n tị ể ấ ử có d i lớn hơn kế đó, v độ à àngượ ạc l i, n u tần s ế ố tăng lên bằng ^𝑓<small>0</small>

<small>𝜏</small> thì chấ ử ộng hưởng s chuy n sang n t c ẽ ểchấ ửn t ngắn hơn kế đó.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Anten Loga Chu k ỳ

11 • Chấ ửn t 𝑙₁ cộng hưởng v i t n s ớ ầ ố 𝑓₁, ta c ó 𝑙₁=^𝜆<small>1</small>

<small>2</small>. Nế ầu t n số m y ph t giá á ảm xuống 𝑓 = 𝜏 𝑓₁→ 𝜆 =^𝜆<small>1</small>

<small>𝜏</small> , chấ ử ộng hưởng mới có độ à àn t c d i l

𝑙

^′

=

^𝜆^′<small>2</small>

=

^𝜆<small>1</small>

<small>2𝜏</small>

=

^𝑙<small>1𝜏</small>

= 𝑙

_2.

•  các tần số 𝑓_𝑛= 𝜏<small>𝑛−1</small> 𝑓

thì á c c chấn t cử ộng hưởng có độ dài tương ứng l : à 𝑙_𝑛= ^𝑙<small>1</small>

<small>𝜏𝑛−1</small> (2.3) trên anten cũng s xu t hi n mi n bẽ ấ ệ ề ức xạ à chấ ử phản x c d i ch m n t ạ ó độ à ính là 𝑙_𝑛. Trong đó:

𝑛 l s à ố thứ ự ác chấn t t c ử𝑓_𝑛 l cà ộng hưởng c a ch n t ủ ấ ử thứ 𝑛 𝑙_𝑛 l d i c a ch n t à độ à ủ ấ ử thứ 𝑛

• Miền b c x cứ ạ ủa anten s d ch chuy n khi t n s công tẽ ị ể ầ ố ác thay đổi, nhưng hướng b c x cứ ạ ực đạ ẫn gi nguyên. i v ữ

Lấy loga hai v c a bi u th c (1.6) ta c : ế ủ ể ứ ó

𝑙𝑛𝑓_𝑛= (𝑛 − 1)𝑙𝑛𝜏 +𝑙𝑛𝑓₁ (2.4) • Ta th y khi bi u th t n sấ ể ị ầ ố trên thang đo logarit th t n s cì ầ ố ộng hưởng của

anten s ẽ được lặ ạp l i qua c c kho ng giá ả ống nhau l à 𝑙𝑛𝜏, chính v ì thế à người m ta g i anten l anten Lôga- chu k . ộ à ì

• Khi anten hoạt động ở ầ t n số cộng hưởng thì c c thơng s á ố điện như đồ thị phương hướng, tr ở kháng vào, … sẽ không c s ó ự thay đổi. Nhưng ứng với các tần s trung tâm giố ữa các tần s cố ộng hưởng 𝑓₁÷ 𝑓₂, 𝑓₂ ÷ 𝑓₃, … . . . , 𝑓_𝑛−1÷ 𝑓_𝑛 , các tần s c a anten số ủ ẽ b ị thay đổi nh . Ta cỏ ũng c ó thể ấ ạ c u t o anten sao cho trong kho ng gi a 2 t n sả ữ ầ ố k nhau c c thông s ề á ố biến đổi trong m t gi i hộ ớ ạn chấp nhận đượ c.

• Đồ ị th phương hướng của anten được xác định bởi số lượng ch n t c a miấ ử ủ ền bức xạ tác dụng, thông thường là kho ng 3 ÷ 5, v bởi tương quan biên độ và ả àpha c a dủ òng điện trong các chấn t y. Cử ấ ác đại lượng này lại ph thu c vụ ộ ào các thơng số h nh hì ọc 𝜏 v à 𝛼 của kế ất c u anten.

• Với 𝛼 xác định, tăng 𝜏 thì số chấn tử thu c miộ ền b c x tứ ạ ác dụng cũng tăng, do đó đồ thị phương hướng h p lẹ ại. Nhưng nếu tăng 𝜏 quá lớn th c tính ì đặphương hướng l i xạ ấu đi vì úc đó ích thướ l k c miền bức xạ á t c d ng gi m do ụ ảcác chấn tử quá gần nhau. Gi nguyên , giữ 𝜏 ảm 𝛼 đến một giới h n nhạ ất định nào đó sẽ làm hẹp đồ thị ì khi đó v kho ng c ch giả á ữa các ch n t lấ ử ại tăng và do đó tăng kích thước miền bức xạ t c d ng. á ụ

• Các giá trị giới h n cạ ủa 𝜏 v à 𝛼 thường l à 𝜏_𝑚𝑎𝑥≈ 0,95; 𝛼_min ≈10<small>𝑜</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

12 • Đồ ị th quan h giữa góc n a cơng su t trong hai m t ph ng E và H ng vệ ử ấ ặ ẳ ứ ới

các thông số τ và α khác nhau được chỉ ra trong hình 6.6. T có th ừ đồ thị ể thấy rằng đồ thị phương hướng của anten trong m t ph ng H rặ ẳ ộng hơn trong mặt phẳng E (đó là do tính hướng của m i ch n tỗ ấ ử h p thành anten). ợ

Hình 2.2: Quan h ệ giữa 2θ1/2 với các thơng s ố τ và α

• Anten loga chu k ngoài lo i ch n t có k t c u là dây d n th ng cịn có th ỳ ạ ấ ử ế ấ ẫ ẳ ểđược thực hi n theo mệ ộ ốt s cách khác khi k t cế ấu ch n t có d ng tùy ý: ấ ử ạkhung dây d n th ng hình thàn ho c tam giác, các phi n kim lo ẫ ẳ ặ ế ại, … Đặc tính bức xạ ủ c a Anten loại này cũng khác so với Anten mà ch n t làm hàng ấ ửdây d n th ng (hình 2.3). ẫ ẳ

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Anten Loga Chu k ỳ

13 Hình 2.3: Mộ ốt s loại Anten loga chu k khác ỳ

<b>2.3. Đặc tính và ng d</b>ứ <b>ụng2.3.1. Đặc tính </b>

- Anten Loga chu k ỳ hay thường được g i là LPDA (Log-Periodic Dipole Arrayọ ) là m t lo i angten d i r ng có th ộ ạ ả ộ ể thu đồng đều các tần số có độ bao trùm rất lớn, có dải tần siêu r ng, m i tộ ở ỗ ần số ch có một khu v c trên anten tham ra ỉ ựbức xạ hoặc nhận sóng điệ ừ, đây là đặc trưng đặn t c biệt của LPDA. - Về mặt điện, Anten loga chu kì mơ ph ng m t lo t các anten Yagi Uda g m 2 ỏ ộ ạ ồ

hoặc 3 ph n t ầ ử được k t n i v i nhau, mế ố ớ ỗi anten được điều chỉnh m t t n sở ộ ầ ố riêng.

- Có c u tấ ạo phức tạp, nhi u chân t , tiề ử ếp điện đan chéo từng cặp một và được tiếp điện từ 1 đường fide song hành chung, c u tấ ạo này cũng hơi giống anten yagi uda, tuy nhiên chúng hoạt động theo các cách khác nhau, vi c thêm cáệ c phầ ửn t vào Yagi s ẽ làm tăng hệ số tăng ích hoặc tính định hướng, còn khi thêm vào LPDA thì s ẽ tăng đáp ứng tần số hoặc băng thơng của nó.

Hình 2.4 : K t c u anten loga chu kìế ấ

Đặc tính của Anten loga chu k ỳ chủ ếu được xác định bởi 2 thông s : chu y ốkỳ k t cế ấu

𝜏

và h s góc : ệ ố

α

𝜏 =

^𝑙¹𝑙₂

=

^𝑙<small>3</small>

𝑙₄

= ⋯ =

^𝑙<small>𝑛−1</small>

</div>