Download - 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3
![Page 1: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/1.jpg)
KỸ THUẬT ANTEN
TRUYỀN SÓNG
![Page 2: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/2.jpg)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN – LÊ TIẾN THƯỜNG, TRẦN VĂN SƯ
2. LÝ THUYẾT VÀ KỸ THUẬT ANTEN – PHAN ANH
3. ANTENNA THEORY ANALYSIS AND DESIGN – CONSTANTINE A.
BALANIS
![Page 3: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/3.jpg)
Phần 1 Anten
• Chương 1 Giới Thiệu Về Anten
• Chương 2 Các Đặc Tính Của Anten
• Chương 3 Lý Thuyết Anten
• Chương 4 Hệ Thống Bức Xạ
• Chương 5 Các Loại Anten
![Page 4: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/4.jpg)
Phần 2 Truyền Sóng
• Chương 6 Truyền Sóng Trên Đường Dây dẫn
• Chương 7 Truyền Sóng Qua Ống dẫn Sóng
• Chương 8 Truyền Sóng Vô Tuyến
![Page 5: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/5.jpg)
Phần 1 Anten
Chương 1 Giới Thiệu Về Anten
![Page 6: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/6.jpg)
I. GIỚI THIỆU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ANTEN
Định nghĩa Anten:
Anten là thiết bị dùng để bức xạ và (hoặc) thu nhận năng lượng điện từ.
Anten là thiết bị dùng để truyền năng luợng điện từ giữa máy phát và máy thu mà không cần phương tiện truyền dẫn tập trung.
Lịch sử phát triển của anten:
1886 Heinrich Hertz (Đức) đã kiểm tra sự tồn tại của sóng điện từ. Ông đã phát triển các dipole đơn giản, các anten vòng và các anten có thanh phản xạ đơn giản.
1897 Alexader Popov (Nga) Đã thiết lập tuyến anten thật đầu tiên với khoảng cách 3 dặm.
1901 Marconi đã thực hiện thông tin vô tuyến xuyên đại tây dương (tần số 60KHz).
![Page 7: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/7.jpg)
1916 lần đầu tiên tiếng nói được truyền đi bằng vô tuyến (điều biên).
1920 các hệ thống có thể đạt được đến tần số 1MHz, do đó kích thước
anten được giảm nhỏ.
1930 các nguồn phát dao động có thể đạt đến tần số hàng GHz (Klistron,
magnetron).
1934 hệ thống vô tuyến thương mại đầu tiên giữa Pháp và Anh được thiết
lập (1,8GHz).
1940-1945 nhằm phục vụ thế chiến thứ 2 nhiều phát minh trong việc phát
triển Rada, các anten phản xạ, các anten thấu kính.
1945- nay: kỷ nguyên của anten hiện đại, với nhiều công nghệ và kỹ thuật
mới đáp ứng cho Mạng lưới thông tin vô tuyến có tính toàn cầu và tốc độ
cao, băng thông rộng : (GPS, Wireless, GSM, CDMA, UWB, WiMax,
MIMO…).
![Page 8: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/8.jpg)
II. CÁC LOẠI ANTEN
![Page 9: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/9.jpg)
• Anten dây (thanh):
Dipole Anten vòng : tròn, vuông
Anten Helix
![Page 10: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/10.jpg)
• Anten khe
Anten dạng loa kèn hình chóp
Anten dạng loa kèn hình nón (cone)
Ống dẫn sóng với đầu cuối hở
![Page 11: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/11.jpg)
• Anten vi dải (patch - microstrip antennas):
Anten vi dải vuông, kích thích bằng đường truyền vi dải
Anten vi dải tròn, kích thích bằng cáp đồng trục
![Page 12: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/12.jpg)
• Anten phản xạ
Mặt phản xạ parabol với nguồn
kích thích đặt phía trước
2 Mặt phản xạ parabol với nguồn
kích thích đặt phía sau
Mặt phản xạ phẳng
![Page 13: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/13.jpg)
• Anten thấu kính
Hệ số khúc xạ n>1
Hệ số khúc xạ n<1
lồi – phẳng lồi – lồi lồi – lõm
Lõm – phẳng Lõm – lõm Lõm – lồi
![Page 14: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/14.jpg)
• Hệ thống bức xạ (array antenna)
Anten Yagi Mảng các khe bức xạ
Mảng anten vi dải Mảng các khe trên ống dẫn sóng
![Page 15: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/15.jpg)
Hình minh họa một số anten
Anten dipole nửa bước
sóng (λ/2=5mm)
f=29,9GHz
Cường độ điện trường đo tại mặt cầu cách anten 100m
![Page 16: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/16.jpg)
Anten Yagi
Với chấn tử kích
thích l= λ/2=5mm
f=29,9GHzCường độ trường điện đo tại mặt cầu cách anten 100m
![Page 17: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/17.jpg)
Anten Helix
D=4mm, f=1GHz
Cường độ điện trường đo tại mặt cầu cách anten 100m
![Page 18: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/18.jpg)
III. MỘT SỐ HỆ THỨC GIẢI TÍCH VETOR
332211 ... iAiAiAA
• Vector:
r
• Hệ toạ độ cầu:
![Page 19: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/19.jpg)
M
ri
i
i
• Hệ toạ độ cầu:
Tọa độ điểm M xác định bởi: ),,( rM
Các vector đơn vị:
iiiiiiiii rrr
,,
321 ,, uuru
.sin .cos ,
.sin .sin ,
.cos
x r
y r
z r
Các hệ số Larmor (metric):
sin.,,1 321 rhrhh
![Page 20: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/20.jpg)
Vector dịch chuyển:
idridridrdl r
..sin....
2 2 2
. .sin .dl dr r d r d
Vi phân diện tích:
idrdrdS
idrdrdS
idrdrdS rr
)..)((
)..sin.)((
)..sin.)(.(
Vi phân thể tích:
).sin.)(.)(( drdrdrdV
![Page 21: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/21.jpg)
• Một số hệ thức vector
Tích vô hướng 2 vector: 332211 .... BABABABA
Tích vector:
321
321
321
BBB
AAA
iii
BA
Gradient: (tác động lên vô hướng):
3
33
2
22
1
11
.1
.1
.1
. iu
f
hi
u
f
hi
u
f
hffgrad
Divergence:
)()()(
1. 321
3
213
2
132
1321
Ahhu
Ahhu
Ahhuhhh
AAdiv
0
.
lim S
V
A dS
divAV
![Page 22: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/22.jpg)
Toán tử Laplace:
Tác động lên vô hướng: 2. .f f f div grad f
Tác động lên vector: AAA
)..(
Curl:
332211
321
332211
321
1
AhAhAh
uuu
ihihih
hhhAArotAcurl
0
.
. lim ln
S
A dl
curlA iS
![Page 23: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/23.jpg)
IV.BỨC XẠ ĐIỆN TỪ
• Từ những vùng có điện tích hay dòng điện biến thiên có thể bức xạ sóng
điện từ lan truyền trong không gian. Các vùng có điện tích hay dòng điện
biến thiên đó gọi là nguồn bức xạ.
• Chúng ta chỉ xét trường điện từ biến thiên điều hoà với tần số ω . Các đại
lượng của trường được biểu diễn bằng các biên độ phức.
• Thông thường, để xác định trường bức xạ, chúng ta phải giải phương trình
sóng để tìm thế vector A . Các vector điện trường và từ trường được suy ra
từ thế vector nay.
Phương trình sóng: 2A k A J
2k
v
Với:
1v
Nghiệm phương trình này:
'
1 ( ').( ) '
4
jkR
V
J r eA r dv
R
![Page 24: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/24.jpg)
V’
'
1 ( ').( ) '
4
jkR
V
J r eA r dv
R
'
',1
( , ) '4
V
RJ r t
vA r t dv
R
![Page 25: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/25.jpg)
1,
',1
( , ) .4
i
i N i
RJ r t
vA r t v
R
1 'J r
2 'J r
3 'J r1 'r 2 'r
3 'r
r
M
y
x
z
1R
2R
3R
![Page 26: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/26.jpg)
C’
'
1 ( ').( ) '
4
jkR
C
I r eA r dl
R
Nếu nguồn là dòng điện phân bố dài trên một đoạn cong C’, với dòng
điện thì nghiệm trở thành: )'(rI
![Page 27: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/27.jpg)
• Bức xạ điện từ của nguyên tố anten thẳng
![Page 28: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/28.jpg)
'
1 .'.
4
jkR
z
C
I eA dl i
R
. .
'
. .
1 .'.
4
.. . .
4 .
j k r
z
C
j k r
z z z
I eA dl i
r
l Ie i A i
r
iAiAA rr
..
. .
. .
..cos . .cos
4 .
..sin . .sin
4 .
j k r
r z
j k r
z
l IA A e
r
l IA A e
r
H A rotA iHH.
![Page 29: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/31.jpg)
Công suất bức xạ:
![Page 32: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/33.jpg)
Một số nhận xét:
1) Từ biểu thức: với rr itPtP.)()( 0)( tPr
Như vậy ở miền xa năng lượng điện từ luôn luôn
truyền từ nguồn ra không gian chung quanh
theo hướng vector .ri
2) Từ biểu thức:
2. . . .. . . . .sin
sin . .4 . 2. .
j k r j k rI l k j j I lH e e
k r r
Hzer
klIjE C
rkj ..sin..4
... ..2
Suy ra : các vector E, H cùng pha, vuông
góc với nhau và vuông góc với
phương truyền ri
3) Biên độ của E, H tỉ lệ nghịch với khoảng cách r. Còn mật độ
công suất bức xạ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách r.
![Page 34: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/34.jpg)
Suy ra Các mặt đẳng pha E, H là các mặt cầu có bán kính r=const
5) Từ biểu thức:
22
3
..
lIzP mC
bx
Công suất bức xạ tỉ lệ nghịch với bình phương bước sóng (tức tỉ lệ thuận với
bình phương tần số f. Công suất bức xạ càng lớn khi tần số càng cao.
4) Từ biểu thức: )2
..cos(.2
sin..)(
rkt
r
lItH m )(.)( tHztE C
6) Từ biểu thức:
2. . . .. . . . .sin
sin . .4 . 2. .
j k r j k rI l k j j I lH e e
k r r
Hzer
klIjE C
rkj ..sin..4
... ..2
![Page 35: 1.Chuong 1 Gioi Thieu Ve Anten 3](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042603/568c36ce1a28ab0235996b8e/html5/thumbnails/35.jpg)
Các nhận xét 1, 2, 3, 4 được rút ra đối với nguyên tố anten thẳng , nhưng có
thể chứng minh rằng chúng cũng đúng với nguồn bức xạ phân bố bất kỳ.