Bài giảng Kỹ thuật anten truyền sóng - Chương 2: Các đặc tính của anten

Chia sẻ: Kiếp Này Bình Yên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

262
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2 trình bày các đặc tính của anten. Chương này gồm có các nội dung như: Trở kháng vào của anten, hiệu suất của anten, trường điện từ bức xạ từ anten, công suất trường điện từ bức xạ từ anten, sự phân cực, đồ thị bức xạ, độ rộng nửa công suất, độ rộng giữa các giá trị không đầu tiên,...và một số nội dung khác. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật anten truyền sóng - Chương 2: Các đặc tính của anten

CHƯƠNG 2 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ANTEN 1. TRỞ KHÁNG VÀO CỦA ANTEN VS , Z S ~ Anten RS jX S IA RA VS ~ VA jX A Z A  RA  jX A Z A  ZS 2 1 VS PA  qt .PS qt  1   2  PA  RA 2 ZS  Z A Z A  ZS
2. HIỆU SUẤT CỦA ANTEN PR e PA VS , Z S ~ Anten PD  PA  PR  (1  e) PA RS jX S IA 1 PA  .RA . I A 2 RR 2 1 Z A  RA  jX A PR  .RR . I A 2 2 VS ~ VA RD Z A   RR  RD   jX A 1 jX A PD  .RD . I A 2 2 PR RR RR e   PA RA RR  RD
3. TRÖÔØNG ÑIEÄN TÖØ BÖÙC XAÏ TÖØ ANTEN Tröôøng ñieän ôû mieàn xa anten, moät caùch toång quaùt coù daïng e  j .k .r  E (r )   F ( ,  ).ˆ  F ( ,  ).ˆ  r 2 k  .   
e  j .k .r  ˆ  F ( ,  ).ˆ  E (r )  F ( ,   ). r     Cöôøng ñoä tröôøng ñieän phuï thuoäc höôùng böùc xaï:  ,  Cöôøng ñoä trường ñiện tæ leä nghòch vôùi r (cöôøng ñoä tröôøng caøng giaûm khi caøng xa anten) Khi ñieåm quan saùt ñuû xa anten, tröôøng böùc xaï töø anten coù theå ñöôïc xem laø soùng phaúng. Khi ñoù tröôøng töø H coù theå ñöôïc tính: 1 H (r )   rˆ  E (r )    zC : Laø trôû khaùng soùng cuûa moâi tröôøng  1 e jkr  H (r )  . ˆ  F ( ,  ).ˆ  rˆ  F ( ,  ).ˆ  r  r   1 e jkr  ˆ  F ( ,  ).ˆ  H (r )  . F ( ,  ).  r    
e  j .k .r  ˆ  F ( ,  ).ˆ  E (r )  F ( ,   ). r     1 e jkr  ˆ  F ( ,  ).ˆ  H (r )  . F ( ,  ).  r     Tröôøng ñieän vaø tröôøng töø ôû vuøng xa anten thì vuoâng goùc gôùi nhau vaø vuoâng goùc vôùi chieàu truyeàn soùng.
4. COÂNG SUAÁT TRÖÔØNG ÑIEÄN TÖØ BÖÙC XAÏ TÖØ ANTEN Vector Poynting ñöôïc ñònh nghóa: 1 S (r )  .  E (r )  H * (r )  2 Phaàn thöïc cuûa vector Poynting ñaëc tröng cho doøng coâng suaát cuûa tröôøng ñieän töø. Noù ñöôïc goïi laø vector maät ñoä coâng suaát: W (r )  Re  S (r )   e  j .k .r ˆ ˆ 1 e  jkr ˆ ˆ * W (r )  Re   F ( ,  ).  F ( ,  ).   .  F ( ,  ).  F ( ,  ).      r    r  W (r )  1  F ( ,  ) 2  F ( ,  ) 2  rˆ 2..r 2    
1  2  rˆ W (r )       2 F ( , ) F ( , ) 2..r 2     Vector maät ñoä coâng suaát coù höôùng cuûa vector r. Nhö vaäy ôû mieàn xa anten coâng suaát chaûy theo chieàu tia xa daàn anten Maät ñoä coâng suaát: 1  2  W (r )  W (r )       2 F ( , ) F ( , ) 2..r 2     Maät ñoä coâng suaát tæ leä nghòch vôùi bình phöông cuûa r.
Goùc khoái: Goùc tính theo radian: dl d  (rad ) r Goùc khoái tính theo steradian: dS d  2 ( sr ) r Vi phaân dieän tích: dS  (r.d ).(r.sin  .d )  d   sin  .d .d
Cöôøng ñoä böùc xaï ñöôïc ñònh nghóa:Cường ñộ bức xạ U của anten theo một hướng cho trước laø coâng suất bức xạ treân moät ñôn vò goùc khoái theo hướng ñoù.  Coâng suaát böùc xaï göûi qua dieän tích dS: dS W (r ).dS  W (r ).d .r 2 r  U (r )  r 2 .W (r ) Mặt cầu 1  2  U ( ,  )  r .W (r )       2 2 F ( , ) F ( , ) 2.     Cöôøng ñoä böùc xaï khoâng phuï thuoäc vaøo r maø chæ phuï thuoäc  ,  . Coâng suaát böùc xaï töø anten: PR   W (r ).dS S
Choïn S laø maët caàu baùn kính r raát lôùn bao truøm toaøn boä anten PR   W (r ).dS S PR   W (r ).rˆ.dS S 2  dS  (r.d )(r.sin  .d ).rˆ PR    W (r ).rˆ.(r.d )(r.sin  .d ).rˆ 0 0 2  rˆ PR    0 0 W (r ).  r 2 .sin  .d .d   M ˆ 2  r ˆ PR    U ( , ).sin  .d .d  0 0  PR   U ( , ).d  S
5. SÖÏ PHAÂN CÖÏC Khi quan saùt tröôøng böùc xaï ôû raát xa anten. Taïi vò trí quan saùt coù theå xem nhö tröôøng böùc xaï cuûa anten laø soùng phaúng: vector tröôøng ñieän E vaø tröôøng töø H vuoâng goùc vôùi nhau vaø vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn soùng. Tuy nhieân theo thôøi gian vector tröôøng coù theå coù phöông coá ñònh hoaëc quay khi quan saùt doïc theo höôùng truyeàn soùng.  Neáu vector tröôøng coù phöông coá ñònh : phaân cöïc tuyeán tính.  Neáu vector tröôøng veõ thaønh 1 ñöôøng troøn : phaân cöïc troøn.  Neáu vector tröôøng veõ thaønh 1 ellip: phaân cöïc ellip. Chieàu quay coù theå laø cuøng chieàu kim ñoàng hoà (right hand polarization) hoaëc ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà (left hand polarization).
Ví duï: vector tröôøng ñieän cuûa anten ôû vuøng xa coù bieåu thöùc: e  j .k .r  ˆ  j.sin  .ˆ  E (r )  sin  .cos   . r   Xaùc ñònh söï phaân cöïc cuûa tröôøng anten doïc theo: a) +x b)-x c)+y d)-y a) Doïc theo truïc +x:    ,   0, r  x; ˆ   zˆ, ˆ  yˆ 2 e  j .k . x E (r )    zˆ  j. yˆ  x  E (r , t )  Re  E (r ).e j t    e jkx j t j. e  jkx j t  E (r , t )  Re   zˆ. .e  yˆ.e . 2 .e  Ñieåm quan saùt x  x x   ˆ  yˆ cos( t  kx  ) z cos( t  kx) 2 E (r , t )   zˆ.  yˆ. x x r  Soùng phaân cöïc troøn tay traùi (quay ngöôïc chieàu E (r , t ) kim ñoàng hoà) y ˆ   zˆ anten
Tröôøng böùc xaï töø anten coù caùc kieåu phaân cöïc khaùc nhau tuøy theo höôùng. Ngöôøi ta theå hieän söï ñaëc tröng phaân cöïc cuûa anten baèng moät vector phaân cöïc: F ( ,  ).ˆ  F ( ,  ).ˆ pˆ ( ,  )  F ( ,  ) 2 F ( ,  )  F ( ,  )  F ( ,  ) 2 e  j .k .r  E (r )  F ( ,  ). pˆ ( ,  ) r e  j .k .r  H (r )  F ( ,  ). rˆ  pˆ ( ,  )  .r
6. ÑOÀ THÒ BÖÙC XAÏ  Ñoà thò veà cöôøng ñoä tröôøng E hoaëc H.  Ñoà thò veà coâng suaát, maät ñoä coâng suaát tröôøng böùc xaï.  Ñoà thò cöôøng ñoä böùc xaï U.  Ñoà thò veà ñoä ñònh höôùng D .  Ñoà thò ôû daïng 3 D  Ñoà thò ôû daïng 2D: Heä toaï ñoä cöïc hoaëc heä toaï ñoä decard. Thöôøng caùc ñoà thò ñöôïc veõ theo haøm ñaõ chuaån hoaù: F ( ,  ) Fn ( ,  )  Fmax U ( ,  ) U n ( ,  )  U max
90o o 120 60o 150o 30o  180o 0.5 1 0o -150o -30o -120o -60o o -90 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 50 100 150 200 250 300 350
7. ÑOÄ ROÄNG NÖÛA COÂNG SUAÁT, ÑOÄ ROÄNG GIÖÕA CAÙC GIAÙ TRÒ KHOÂNG ÑAÀU TIEÂNÏ (-) HPBW left HP  right HP 1 1 U n ( HP left ) U n ( HP right ) 2 2
BWFN left null  right null