Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo anten bức xạ siêu cao tần làm việc ở dải rộng băng sóng VHF tần số 174-230MHZ dùng cho máy phát hình

Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo anten bức xạ siêu cao tần làm việc ở dải rộng băng sóng VHF tần số 174-230MHZ dùng cho máy phát hình





MỤC LỤC: TRANG

Lời nói đầu 2

PHẦN I> KHÁI QUÁT VỀ MÁY PHÁT HÌNH .4

I. Sơ đồ khối và chức năng của máy phát hình .4

1. Sơ đồ khối máy phát hình .4

2. Chức năng từng khối trong máy phát hình .5

II. Vai trò và vị trí của khối anten trong máy phát hình 6

PHẦN II> CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ ANTEN VÀ DÂY DẪN

CAO TẦN 7

I. Cơ sở lí thuyết về anten nói chung và anten chấn tử cũng

như anten phát hình nói riêng 7

1. Định nghĩa cơ bản về anten .8

2. Chấn tử đối xứng và các thông số cơ bản của anten chấn tử .8

2.1. Sơ lược về độ dài của chấn tử nủa sóng . 9

2.2. Sơ lược dải tần công tác của anten chấn tử .10

2.3 Sơ lược về trở kháng vào anten chấn tử .10

2.4. Sơ lược về độ định hướng và độ tăng ích của an ten chấn tử .11

3. Phối hợp trở kháng anten chấn tử đối xứng 12

3.1. Trở kháng sóng của chấn tử đối xứng 12

3.2. Công suất bức xạ và điện trở bức xạ của chấn tử đối xứng .17

3.3. Trở kháng vào của chấn tử .24

4. Tiếp điện cho anten chấn tử đơn giản .28

4.1 Tiếp điện cho anten chấn tử bằng dây song hành .28

4.2 Tiếp điện cho anten chấn tử bằng cáp đồng trục 32

5. Vấn đề đồ thị phương hướng, hệ số định hướng và hệ số tăng

ích của anten chấn tử .38

5.1. Đặc tính hướng của trường bức xạ . 38

5.2. Hệ số định hướng và hệ số tăng ích . 45

5.2.1 Hệ số định hướng của anten .46

5.2.2 Hệ số tăng ích của anten . 48

6. Một số anten làm việc ở dải rộng thực tế sử dụng cho máy

 phát hình 49

6.1 Dàn anten 4 chấn tử lưỡng cực nửa sóng K52335 do

 hãng KHTHREIN (Đức) sản xuất làm việc ở dải rộng của

 băng III VHF (174 – 230MHz) . 49

6.2 Anten ground plane 54

II. Dây dẫn cao tần cáp đông trục .54

1. Chức năng .54

2. Cấu tạo .55

3. Trở kháng đặc tính của fide đồng trục .56

4. Độ suy giảm của fide .57

 

 

 

PHẦN III> PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ANTEN

DẢI RỘNG CHO MÁY PHÁT HÌNH 58

I. Phương án thiết kế và chế tạo .58

1. Chỉ tiêu kỹ thuật .58

2. Tính toán kỹ thuật 59

3. Phương án thưc thi .59

4. Kết quả chế tạo 63

II. Trương trình mô phỏng anten bằng matlap 64

1. ý tưởng của trương trình mô phỏng .64

2. Kết quả chạy trương trình 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO .69

 

 





Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:


pháp đó giới thiệu trong bài toán sau đây :
Tính trở kháng sóng của một dây dẫn hình trụ có chiều dài h, bán kính a (hình I.3.1), với giả thiết điện tích phân bố đều theo dây dẫn với độ dài .
Khi ấy điện tích trên một đoạn vi phân sẽ là . Thế của điện tích ấy tại điểm O nằm trên trục dây dẫn được xác định bởi :
(I.3.4)
Hình I.3.1
Trong đó :
Vị trí của điểm O trên dây dẫn xác định bởi khoảng cách từ điểm đó đến hai đầu dây dẫn và .
Thế tạo bởi các điện tích phân bố trên dây dẫn tại điểm O sẽ là :
(I.3.5)
Vì nên để tính gần đúng có thể bỏ qua số 1 nằm trong các căn số của công thức trên. Ta có :
(I.3.6)
Khảo sát đồ thị hàm (biểu thức (I.3.6)), ta thấy ở gần hai đầu dây dẫn , điện thế dây dẫn cần tính trị trung bình của trong khoảng . Vì chỉ hai số hạng cuối trong (I.3.6) phụ thuộc vào nên cũng chỉ cần lấy trung bình đối với hai số hạng này. Với khoảng lấy trung bình bằng đơn vị, giá trị trung bình sẽ chính bằng tích phân xác định của các hàm số trong khoảng . Do đó :
Sau khi thực hiện tích phân sẽ có :
(I.3.7)
Điện dung đoạn dây sẽ là :
(I.3.8)
Điện dung phân bố của đoạn dây dẫn sẽ có giá trị bằng
(I.3.9)
Thay (I.3.9) vào (I.3.2) ta được trở khấng sóng của đoạn dây đơn :
(I.3.10)
Nếu môi trường là không gian tự do thì , ta có :
(I.3.11)
Đối với chấn tử đối xứng, điện dung tĩnh giữa hai nhánh chấn tử được tính bằng tỷ số điện tích của một trong hai nhánh chia cho điện thế giữa hai nhánh ấy. Trong trường hợp này, vì điện thế của hai nhánh trái dấu nhau nên hiệu điện thế sẽ lớn gấp đôi so với điện thế của một nhánh (gấp hai lần trị số xác định theo (I.3.7). Do đó điện dung phân bố của chấn tử đối xứng sẽ giảm đi một nửa, và trở kháng sẽ tăng gấp đôi so với dây dẫn đơn.
Chú ý rằng, trong trường hợp này h = l/2 (độ dài của một nhánh chấn tử), ta có
(I.3.12)
Trở kháng sóng của chấn tử tính theo (I.3.12) sẽ đạt độ chính xác cho phép khi độ dài chấn tử tương đối ngắn so với bước sóng (khi ). Khi tăng độ dài chấn tử sai số sẽ tăng theo.
Công thức chính xác hơn để tính trở kháng sóng của chấn tử khi độ dài là công thức Kesenic :
(I.3.13)
Trong đó E = 0,577 là hằng số ơler.
3.2 Công suất bức xạ và điện trở bức xạ của chấn tử đối xứng
Công suất bức xạ của chấn tử đối xứng có thể được xác định theo phương pháp Véctơ Poynting, theo phương pháp này ta cần tính thông lượng tổng cộng của vectơ Poynting qua một mặt cầu bao bọc chấn tử khi mặt cầu có bán kính khá lớn so với bước sóng.
Ta chọn một mặt cầu có toạ độ như hình vẽ (hình I.3.2) với tâm chấn tử đặt tại gốc toạ độ và trục z trùng với trục chấn tử.
Hình I.3.2
Lấy một diện tích vi phân ds trên mặt cầu, giá trị của nó bằng :
(I.3.14)
Công suất bức xạ của chấn tử truyền qua phần tử ds bằng :
(I.3.15)
Thay Stb (mật độ công suất bức xạ) trong công thức trên bởi
Trong đó :
- . là hàm bức xạ của dây dẫn có dòng điện sóng đứng trong trường hợp này chỉ có thành phần và giá trị của nó tính theo công thức :
Còn . Là trở kháng sóng của môi trường;
Ta được :
(I.3.16)
Vì biểu thức trong dấu tích phân không có quan hệ với nên tích phân theo (từ 0 đến ) sẽ nhận được kết qủa bằng. Ta có công thức đơn giản của (I.3.16) là
(I.3.17)
Ta định nghĩa điện trở bức xạ của chấn tử là đại lượng biểu thị mối quan hệ giữa công suất bức xạ và bình phương dòng điện trên chấn tử.
(I.3.18)
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trong trường hợp này dòng điện có biên độ phân bố không đều dọc theo chấn tử. Vì vậy khi biểu thị công suất bức xạ qua biên độ dòng điện tại một vị trí nào đó của chấn tử (Ví dụ qua dòng điện đầu vào I0, hay qua dòng điện ở điểm bụng sóng Ib v.v) thì tương ứng sẽ có giá trị điện trở bức xạ ứng với dòng điện ở điểm vào () hay điện trở bức xạ ứng với điện trở ở điểm bụng ().
Thay bởi (I.3.17) vào công thức trên ta nhận được
(I.3.19)
Thực hiện tích phân ở (I.3.19) ta nhận được kết quả sau :
(I.3.20)
Trong đó
E = 0,5772 . hằng số Ơler
. tích phân sin
. tích phân cosin
Tích phân sin và cosin có thể được biểu thị theo chuỗi, ta có :
Giá trị các tích phân sin và cosin thường được cho sẵn trong các bảng tính. Từ công thức (I.3.20) có thể nhận thấy rằng điện trở bức xạ của chấn tử đối xứng tính theo dòng điện ở điểm bụng chỉ có quan hệ với tích số kl (độ dài điện của chấn tử) mà không phụ thuộc vào đường kính chấn tử. Công thức trên chỉ là gần đúng bởi vì khi tính toán đã dựa vào giả thiết phân bố dòng điện hình sin trên chấn tử ; giả thiết này chỉ gần đúng khi chấn tử có đường kính rất nhỏ. Tuy nhiên, những kết quả nhận được cũng khá phù hợp với thực nghiệm ngay cả khi chấn tử có đường khính tương đối lớn . Đó là do khi tính công suất và điện trở bức xạ ta tính theo trường ở khu xa, mà trường ở khu xa thì lại ít biến đổi khi đường kính chấn tử thay đổi.
Độ biến thiên của điện trở bức xạ theo độ dài chấn tử được biểu diễn ở hình I.3.3.
Hình I.3.3
Khảo sát đồ thị hình I.3.3 ta thấy lúc đầu khi tăng độ dài chấn tử, điện trở bức xạ cũng tăng theo. Tại (chấn tử nửa sóng) có và đạt tới cực đại ở gần với . Sau đó dao động, có cực đại ở gần các giá trị l bằng bội số chẵn của , cực tiểu ở gần các giá trị bằng bội số lẻ của .
Đặc tính biến đổi nói trên có thể được giải thích từ mối quan hệ giữa công suất bức xạ (và điện trở bức xạ) với quy luật phân bố dòng điện trên chấn tử. Khi nhỏ thì khi tăng l sẽ tăng số phần tử dòng điện đồng pha, do đó tăng công suất và điện trở bức xạ. Nhưng khi , trên chấn tử sẽ xuất hiện khu vực dòng điện ngược pha làm giảm công suất và điện trở bức xạ của chấn tử.
Ta xét riêng với trường hợp lưỡng cực điện
Ta có là hàm bức xạ, được tính theo công thức : ;
Trong đó là hàm phổ mật độ dòng điện, chỉ xác định khi là khả tích. Ta khảo sát 3 trường hợp sau :
. Là hàm không đổi (đồng biên đồng pha)
Là hàm tuyến tính (hàm sóng chạy)
. Là hàm điều hoà (hàm sóng đứng)
- là hàm phương hướng khảo sát, góc là góc hợp bởi Oz, mặt phẳng là mặt phẳng chứa trục Oz. góc là góc hợp bởi Ox, mặt phẳng là mặt phẳng chứa trục xOy. Hai mặt phẳng này luôn vuông góc với nhau tức là : . Ta có :
(I.3.21)
Có :
Suy ra : (I.3.22)
Trong đó :

Nên (I.3.23)
Từ , ta được :
(I.3.24)
Điện trở bức xạ (ở đây lưỡng cực điện là đồng biên, đồng pha)
3.3 Trở kháng vào của chấn tử
Chúng ta khảo sát trở kháng vào của chấn tử bằng cách áp dụng phương pháp suất điện động cảm ứng và nguyên lý tương hỗ đối với mạng hai cửa tuyến tính .
Gọi e1, I2 lần lượt là sức điện động ở cửa 1 và dòng điện ở cửa hai của mạch trạng thái a ; còn e2, I1 lần lượt là sức điện động ở cửa 1 và dòng điện ở cửa hai của mạch trạng thái b (hình I.3.4).
Theo nguyên lý tương hỗ, ta có quan hệ giữa sức điên động và dòng điện ở hai trạng thái (trên cùng một mạng hai cửa tuyến tính) được biểu thị bởi :
e1/I2 = e2/I1 (I.3.25)
Hình I.3.4
Bây giờ ta áp dụng nguyên lý trên cho chấn tử đối xứng (hình I.3.5) và giả thiết dòng điện trên chấn tử phân bố theo quy luật hình sin.
Hình I.3.5
Nếu đặt sức điện động de vào phần tử dz của chấn tử thì ở đầu vào chấn tử có dòng I0 ; còn khi đặt ở đầu vào chấn tử sức điện động de thì ở phần tử dz sẽ có dòng I(z). Vì chấn tử được coi là hệ tuyến tính nên có thể coi đầu vào của chấn tử và điểm đặt sức điện động de trên chấn tử như các đầu của một mạng hai cửa tuyến tính.
áp dụng công thức (I.3.21) ta có thể viết :
Hay :
(I.3.26)
Nếu thay đổi vị trí điểm đặt suất điện động de (nghĩa là thay đổi vị trí đầu thứ hai của mạng) thì dòng điện I0 và I(z) cũng thay đổi. Giả sử dòng I(z) phân bố theo quy luật :
(I.3.27)
Lấy tích phân (I.3.16) theo độ dài chấn tử sẽ nhận được công thức chính xác sức điện động ở đầu vào chấn tử khi biết sức điện động phân bố trên các phần tử và tỷ số của dòng điện trên các phần tử ấy với dòng điện ở đầu vào chấn tử.
Theo phương pháp sức điện động cảm ứng ta có de = - EZT.dz; do đó :
(I.3.28)
Trở kháng vào của chấn tử; theo định nghĩa được xác định bởi :
(I.3.29)
Đối với chấn tử nửa sóng ta nhận được :
(I.3.30)
Như vậy trở kháng vào của chấn tử nửa sóng sẽ là một đại lượng phức, phần điện kháng của nó có đặc tính cảm kháng. Để điều chuẩn cộng hưởng cần rút ngắn độ dài mỗi nhánh chấn tử một đoạn . Khi ấy điện kháng vào của chấn tử có độ dài được coi gồm hai phần : bằng và Xl’ có giá trị bằng điện kháng vào của đường dây song hành hở mạch không tổn hao dài .
- trở kháng sóng anten
Độ dài cộng hưởng của chấn tử được xác định từ phương trình :
Thay ta có :
Khi khá nhỏ () thì có thể thay thế gần đúng :
Ta nhận được :
(I.3.31)
Độ dài cộng hưởng chấn tử sẽ bằng :
(I.3.32)
Quan hệ giữa chiều dài cộng hưởng với đường kính chấn tử nửa sóng được vẽ ở hình (I.3.6)
Hình I.3.6
Tiếp điện cho anten chấn tử đơn giản
Vấn đề tiếp điện cho anten luôn đi đôi với vấn đề phối hợp trở kháng. Chấn tử đơn giản được ứng dụng phổ biến nhất là chấn tử nửa sóng (. Để tiếp điện cho chấn tử ở dải sóng cực ngắn có thể dùng dây song hành hay đồng trục, còn ở dải sóng ngắn người ta thường dùng dây song hành.
4.1 Tiếp điện cho chấn tử bằng d...

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©