Anten và truyền sóng P2

Anten
Các thông số cơ bản của anten
(phần 2)


Nội dung
 Đồ

thị bức xạ.
 Mật độ công suất bức xạ.
 Cường độ bức xạ.
 Hệ số định hướng.
 Độ lợi.
 Hiệu suất anten.
…


2.3 Mật độ công suất bức xạ (Radiation Power
Density)
Vec-tơ Poynting tức thời được xác định như sau:
Thứ nguyên là mật
độ công suất

Công suất đi qua toàn bộ môt bề mặt kín S:
Tổng công suất tức
thời
Vec-tơ đơn vị trên bề
mặt S

Diện tích vi phân

Mật độ công suất bức xạ (2)
Biểu diễn trong miền thời
gian:

Mật độ công suất trung bình:

Công suất bức xạ (trung bình) của anten có thể được tính
như sau:
Wrad  Wav ở vùng xa và
được gọi là mật độ bức xạ
(radiation density)

Nhận xét: Công suất bức xạ của anten có thể được tính từ mật độ bức xạ (nghĩa là
từ E và H).


Mật độ công suất bức xạ (3)
Nguồn bức xạ vô hướng là nguồn bức xạ lý tưởng, không có
trong thực tế. Nó bức xạ ra mọi hướng bằng nhau, nó được
dùng để các nguồn bức xạ khác tham chiếu. Nguồn bức xạ này
là hình cầu nên tổng công suất bức xạ là:

Mật độ công suất, phân phối đều trên bề mặt cầu có bán kính r


2.4 Cường độ bức xạ (radiation intensity)
Định nghĩa: cường độ bức xạ ở một hướng cho trước được xác định là công suất
được bức xạ từ anten trên một đơn vị góc khối

Ở vùng xa:

Trở kháng nội trung bình của anten


Cường độ bức xạ (2)
Công suất bức xạ của anten có thể được tính như sau:

Nhận xét:
- Công suất bức xạ của anten có thể được tính từ cường độ bức xạ (nghĩa
là từ E và H).
- Cường độ bức xạ phụ thuộc hướng khảo sát ( , ).
- Cường độ bức xạ ko phụ thuộc cự ly r từ điểm khảo sát tới anten.


Cường độ bức xạ (3)
Đối với nguồn bức xạ vô hướng (isotropic), U độc lập
với góc θ và φ, ta có Prad:

Cường độ bức xạ của nguồn vô hướng (isotropic source)


Nội dung
 Đồ

thị bức xạ.
 Mật độ công suất bức xạ.
 Cường độ bức xạ.
 Hệ số định hướng.
 Độ lợi.

 Hiệu suất anten.
…


2.5 Hệ số định hướng (Directivity): định nghĩa
Định nghĩa: Hệ số định hường của anten được định nghĩa như là tỉ số của của
cường độ bức xạ ở một hướng cho trước trên cường độ bức xạ trung bình ở
mọi hướng.
Cường độ bức xạ ở một
hướng cho trước

Công suất bức xạ trung bình
Cường độ bức xạ trung bình
ở mọi hướng

Cường độ bức xạ của
anten vô hướng cùng công
suất


Hệ số định hướng (2): hệ số định hướng cực
đại
Nếu hướng không được xác định, hệ số định hướng ám chỉ hướng cực đại:


Hệ số định hướng (3): hệ số định hướng
từng phần
Với anten có các thành phần phân cực trực giao, hệ số định hướng từng phần
(partial directivity) của anten được xác định như sau:

Với


Hệ số định hướng (3): VD: Đồ thị cường độ bức
xạ ba chiều
H 2.15: Đồ thị 3
chiều với các giá
trị cường độ bức
xạ U khác nhau


Hệ số định hướng (4): Hệ số định hướng của
anten dipole /2 và anten vô hướng

H 2.16 a: Đồ thị 2
chiều

H 2.16 b: Đồ thị
3 chiều


Hệ số định hướng: Công thức khác
Tổng công suất bức xạ Prad:

(2.22)


2.5.1 Hệ số định hướng (5): xét các bức xạ định hướng
(Directional patterns), góc khối bức xạ (1)
Định nghĩa:

Hệ số định hướng có thể
tính

(2.26)
Góc khối búp sóng
(Beam solid angle) ΩA :
Được định nghĩa là
toàn bộ công suất của
H 2.17 b: Góc khối bức anten được truyền
H 2.17 a: Góc khối bức
xạ với đồ thị đối xứng trong đó với cường độ
xạ với đồ thị ko đối xứng
bức xạ U là cực đại và
Giả sử các búp phụ rất bé so với búp chính.
là hằng số. Gía trị U
bằng nhau ở mọi góc
Góc khối bức xạ (beam solid angle), ký hiệu:
trong ΩA.

A


Hệ số định hướng (5): cho bức xạ định hướng
(Directional patterns), góc khối bức xạ (1)
Xấp xỉ Kraus:

(2.26)

Hoặc xấp xỉ Tai & Pereira:

Hệ số định hướng (5): cho đồ thị bức xạ định
hướng (Directional patterns), góc khối bức xạ(1)

Với

Tính theo rad

(2.30 a)
Tính theo độ


Hệ số định hướng (5): Đồ thị định hướng
(Directional patterns), góc khối bức xạ (2)

Hệ số hướng tính với cường độ bức xạ:


H 2.18: So sánh giá trị hướng tính chính xác và gần đúng của trường hợp
bức xạ định hướng với


2.5.2 Hệ số định hướng (6): đồ thị bức xạ
đẳng hướng (1)
Đồ thị được xấp xỉ theo biểu thức

Tính theo McDonald:

H 2.19 a: Đồ thị đẳng hướng có
búp phụ

H 2.19 b: Đồ thị đẳng hướng không
có búp phụ

Tính theo Pozar:


Hệ số định hướng (6): Bức xạ đẳng hướng (2)

H 2.20: So sánh giá trị hướng tính chính xác và gần đúng của trường hợp bức
xạ định hướng với


2.6 Phương pháp số (Numerical techniques)
Dùng cho những anten có đồ thị bức xạ phức tạp.
Tính công suất bức xạ Prad, hệ số định hướng Do
dùng các công thức như: Kauros; Tai and pereira;
Mc Donald hay Pozar sẽ không chính xác. Nên ta
dùng các phương pháp số để khảo sát các giá trị
trên.
Tổng quát:

Directivity
Với

Hằng số


Phương pháp số (Numerical techniques)
Viết lại:

Ta có

(2.38 b)

(2.38 c)


Phương pháp số (Numerical techniques)
Tương tự

Và