Khảo sát đặc tính anten parabol (mô phỏng)

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
--------------o0o-------------

Khảo sát đặc tính anten Parabol
(Mô phỏng)

GVHD:
SVTH :

Ths.Hoàng Mạnh Hà
nhóm 2

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 5/2012

1


Nội dung
1. Xây dựng mô hình mô phỏng anten parabol.
2. Tìm hiểu lý thuyết và các vấn đề liên quan đến anten parabol.
3. Chọn lựa các chương trình mô phỏng.
4. Xây dựng mô hình mô phỏng, thu thập kết quả, dữ liệu.
5.Tính toán, phân tích dữ liệu, so sánh với lý thuyết.
6.Rút ra nhận xét.

1.Xây dựng mô hình mô phỏng anten parabol :

2

Ta sẽ khảo sát anten parapol với phần tử kích thích là anten loa. Với các thông số
như: đuờng kính đĩa parapol D=1m , tiêu cự OF= 0,45m.Tần số f=10Ghz. Khảo
sát phân bố trừờng ở miền gần và miền xa của anten khi anten hoạt động như anten
phát từ đó suy ra các loại đặc tính của anten này và đưa ra các nhận xét.

2.Tìm hiểu lý thuyết các vấn đề liên quan:
a. Khái niệm Anten parabol :
-Một Anten parabol cơ bản bao gồm một mặt phản xạ parabol với một Anten
nguồn nhỏ đặt tại tiêu điểm, hướng về mặt phản xạ.
-Do có hướng tính rất cao,nên nó được sử dụng trong truyền thông vô tuyến ,trong
thông vi ba và thông tin vệ tinh.
-Một mặt phản xạ Parapol: nếu các tia tới là song song thì phản xạ hội tụ tại tiêu
điểm, cùng cách như thế nếu ta đặt nguồn tại tiêu điểm và ta có các chùm tia song
song sau khi phản xạ ở mặt phản xạ parabol.

b. Phần tử kích thích- anten loa:
- Phần tử kích thích anten parabol là anten loa nên ta khảo sát anten này.

3


 Một số tính chất của anten loa:
 Trường bức xạ từ phía miệng ODS về phía miệng loa có dạng mặt
sóng trụ tròn
 Để trường ở miệng loa gần đồng pha thì góc mở ϕ phải nhỏ.
 Độ lợi và kiểu bức xạ sẽ giống với miệng bức xạ đồng pha, nếu lượng
sai khác về pha ở rìa miệng loa và tâm loa ≤ π/4
 Vậy để có miệng loa rộng thì góc mở ϕ nhỏ → hạn chế phạm vi sử
dụng( vì loa dài).

4


 Cách xác định các thông số kích thước của anten loa,với các kí hiệu như
trên:

 Trường vùng gần trên anten loa: ta có thể xấp xỉ các thành phần trường E,H
tại góc mở của anten như sau

5


 Mật độ dòng tương đương:

 Thành phần trường vùng xa của E có thể tính như sau :

6


c. Anten phản xạ Parabol:
 Có hai kiểu anten parabol:
 Feed đặt phía trước
 Feed đặt phía sau

 Minh họa một số mặt parabol :

7


 Mặt phản xạ:

 Hệ số định hướng:

8


Với G là hàm định hướng của bộ kích thích theo hướng θ’.

3.Chương trình mô phỏng dùng cho anten có rất nhiều:Ở đây nhóm dùng chương
trình mô phỏng là CST2011.
4. Kết quả mô phỏng:
*Mô hình mô phỏng của anten parabol mà nhóm em làm:
Port signal:

9


E- field port của anten loa:

Ta thấy,Trường điện phân cực tuyến tính ở phần cấp nguồn, cực đại ở pha 0 độ và
cực đại hướng ngược lại ở180 độ, cực tiểu ở pha 90 độ và 270 độ
H field Port:

Trường từ phân cực tròn, nửa mặt phảng bên trái phân cực tròn phải, 1 nữa bên
phải phân cực tròn trái, trường từ đạt cực đại ở pha 0 độ, 180 độ, cực tiểu ở 90 độ
và 270 dộ
10


Field Energy (dB):

*Hàm độ lợi theo các hướng xét: 00, 450,900
Gain =00

11


Gain =450

Gain =900

12


*Độ lợi lớn nhất theo tần số

Ở lần mô phỏng này ta xét f=10GHz nên độ lợi đạt được là 16,4 dB

*Khuếch đại trường xa của anten loa:

13


*Băng thông của anten parabol:

Theo lý thuyết,Băng thông của anten parabol có công thức là: ứng với các giá trị đề
bài cho mình tính được:

Và ta tính được BW=2,1GHz.Nhìn vào kết quả mô phỏng ta thu được cũng gần
giống như lý thuyết.

*Khuếch đại trường xa khi đặt vào mặt phản xạ Parabol:

14


Độ lợi đạt được sau khi đặt mặt phản xạ parabol vào là 26,4dB, độ lợi tăng lên rất
nhiều sau khi đặt mặt phản xạ, độ hướng tính về 1 hướng rất cao, và búp sóng
hướng chính nhỏ lại, phù hợp với lý thuyết đã học.
Nhưng mặt khác ta thấy còn có các búp sóng phụ ở anten loa cùng góc mở anten
loa nằm ngoài tiêu điểm của parabol, rìa parabol ảnh hưởng đến phản xạ, nên sẽ
tạo ra các búp song phụ không hướng theo phương song song với trục chính .

15