thiết kế mô phỏng anten yagi tần số uhf bằng feko - tiểu luận môn phân tích thiết kế anten bằng ph

Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Nội Dung
1. LÝ THUYÊT ANTEN 3
1.1. Giới thiệu về anten 3
1.2. Yêu cầu cơ bản của anten. 3
2. ANTEN YAGI 4
2.1. Cấu trúc của anten Yagi 4
2.2. Phương pháp tính các đặc trưng tham số của anten 7
2.3. Vấn đề tiếp điện và phối hợp trở kháng 10
2.3.1. Tiếp điện cho chấn tử bằng dây song hành 10
2.3.2. Tiếp điện cho chấn tử đối xứng bằng cáp đồng trục 12
3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 16
4. KẾT LUẬN. 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 24


1. LÝ THUYÊT ANTEN
1.1. Giới thiệu về anten
Anten là những hệ thống cho phép truyền và nhận năng lượng điện từ. Ngày nay, cùng với sự phát triển của kỹ thuật vô tuyến, Anten đã trở thành bộ phận quan trọng không thể thiếu của bất kỳ hệ thống vô tuyến điện nào.

Trong hệ thống thống tin, anten phát đóng vai trò như là thành phần bức xạ sóng điện từ, chuyển tín hiệu điện thành năng lượng điện từ lan truyền trong không gian. Tại phía thu, Anten thu có nhiệm vụ ngược với anten phát, chuyển hóa năng lượng điện từ thành tín hiệu điện ở dạng ban đầu khi phát. Ngày nay hiệm vụ của anten không chỉ đơn giản là biến đổi năng lượng điện từ cao tần thành sóng điện từ tự do, mà phải bức xạ sóng theo những hướng nhất định, với các yêu cầu kỹ thuật cho trước và còn tham gia vào quá trình gia công tín hiệu.
1.2. Yêu cầu cơ bản của anten.
Những yêu cầu cơ bản đối với anten được xác định bởi nhiệm vụ của thiết bị vô tuyến điện, chẳng hạn yêu cầu về:
- Tính định hướng:
Anten của các đài truyền thanh, truyền hình phải phát xạ đều theo mọi phía dọc mặt đất, còn trong radar thông tin cần phát xạ trong một hình quạt hẹp nhằm để tập trung năng lượng về phía đài đối. Anten cũng phải có tính chất thu định hướng, cùng với độ chọn lọc của máy thu, tính chọn lọc theo hướng của anten là phương tiện chống nhiễu có hiệu quả.

- Phối hợp trở kháng
Anten phải bảo đảm phát và thu năng lượng cực đại. Do đó mà có thể xem anten như một thiết bị phối hợp giữa fide và không gian tự do.

- Dải tần:
Dao động điện từ biến điệu mang tin tức từ máy phát qua fide tới anten. Để thông tin không bị méo, anten phải có một dải tần nhất định. Để chống nhiễu thường dùng phương pháp chuyển tần số công tác hay để phù hợp với điều kiện chuyển sóng mà các đài liên lạc sóng ngắn phải làm việc ở các dải tần số khác nhau vào ban ngày và ban đêm. Do đó anten phải làm việc ở các dải tần khác nhau mà không có sự thay đổi đáng kể về chất lượng.

- Tính phân cực:
Anten phải đặt trên vật thể bay phát xạ trường phân cực tuyến tính ( hướng vectơ điện trường không thay đổi theo thời gian) thì để thu được trường này anten thu phải có phân cực tròn hay phân cực elip (đầu mút vectơ E trong một chu kỳ dao động vẽ nên đường tròn hay elip). Ngoài ra, để đảm bảo khả năng thông tin theo kiểu tán xạ từ các miền bất đồng nhất của tầng đối lưu có độ tin cậy cao thì đặc trưng hướng của anten phải thay đổi theo một chương trình nhất định.
Để đánh giá được anten thực hiện nhiệm vụ và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật đề ra như thế nào ta thường dùng các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của anten sau đây:
- Nhóm các đặc trưng: Đặc trưng hướng, đặc trưng pha, đặc trưng phân cực.
- Nhóm các tham số: Hệ số tác dụng định hướng, hiệu suất, hệ số khuếch đại, chiều dài hiệu dụng, diện tích hiệu dụng, trở kháng vào…

2. ANTEN YAGI
2.1. Cấu trúc của anten Yagi
Sơ đồ của anten được vẽ ở hình 2.1. Gồm một chấn tử chủ động thường là chấn tử nửa sóng (driven energized element) , một chấn tử phản xạ thụ động (reflector), và một số chấn tử dẫn xạ thụ động (director). Thông thường thì các chấn tử phản xạ và dẫn xạ thụ động được gắn trực tiếp với thanh đỡ kim loại. Nếu chấn tử chủ động là chấn tử vòng dẹt thì nó cũng có thể gắn trực tiếp với thanh đỡ và kết cấu anten sẽ trở nên đơn giản. Việc gắn trực tiếp các chấn tử lên thanh kim loại thực tế sẽ không ảnh hưởng gì đến phân bố dòng điện trên anten vì điểm giữa của các chấn tử cũng phù hợp với nút của điện áp. Việc sử dụng thanh đỡ bằng kim loại cũng không ảnh hưởng gì đến bức xạ của anten vì nó được đặt vuông góc với các chấn tử.

Hình 2.1 Cấu trúc anten Yagi
Xét một anten dẫn xạ gồm ba phần tử: Chấn tử chủ động A, chấn tử phản xạ P và chấn tử dẫn xạ D. Chấn tử chủ động được nối với máy phát cao tần. Dưới tác dụng của trường bức xạ tạo bởi A, trong P và D sẽ xuất hiện dòng cảm ứng và các chấn tử này sẽ bức xạ thứ cấp. Như đã biết, nếu chọn được chiều dài của P và khoảng cách từ A đến P một cách thích hợp thì P sẽ trở thành chấn tử phản xạ của A. Khi ấy, năng lượng bức xạ của cặp A-P sẽ giảm yếu về phía chấn tử phản xạ và được tăng cường theo hướng ngược lại ( hướng +z). Tương tự như vậy, nếu chọn được độ dài của D và khoảng cách từ D đến A một cách thích hợp thì D sẽ trở thành chấn tử dẫn xạ của A. Khi ấy, năng lượng bức xạ của hệ A-D sẽ được tập trung về phía chấn tử dẫn xạ và giảm yếu theo hướng ngược ( hướng –z). Kết quả là năng lượng bức xạ của cả hệ sẽ được tập trung về một phía, hình thành một kênh dẫn sóng dọc theo trục của anten, hướng từ chấn tử phản xạ về phía chấn tử dẫn xạ. Theo lý thuyết chấn tử ghép, dòng điện trong chấn tử chủ động ( I1) và dòng điện trong chấn tử thụ động (I2) có quan hệ dòng với nhau bởi biểu thức:
1. KẾT LUẬN.
Qua các kết quả mô phỏng đạt được ta thấy rằng Anten là một hệ thống phức tạp, khi thay đổi một vài thông số kỹ thuật trong khi thiết kế thì sẽ dẫn đến ảnh hưởng đến chất lượng của Anten. Chẳng hạn như, khi tăng khoảng cách giữa các chấn tử lớn dần, hay chọn số thanh dẫn xạ nhiều quá, thì sự bức xạ hướng tính của Anten càng tăng, đồng thời số bức xạ phụ tăng lên. Làm cho tín hiệu thu không được tốt hay rất khó thu. Nếu muốn thu được tín hiệu truyền hình tốt thì ta sẽ phải điều chỉnh anten thu hướng một cách chính xác về hướng anten phát của đài cần thu. Vì vậy cần điều chỉnh các thông số trên sao cho phù hợp để có được sự bức xạ tốt nhất, số bức xạ phụ nhỏ thì anten thu sẽ thu được tín hiệu tốt mà không gặp phải khó khăn trong việc điều chỉnh hướng của anten thu theo một hướng chính xác về phía anten phát vì khi đó độ rộng bức xạ chính là lớn.
Bên cạnh đó, kết quả mô phỏng anten Yagi-Uda khá tốt,sát với kết quả mô phỏng trong bài báo []. Ngoài ra trên anten đã được thiết kế, ta có thể mở rộng dải tần để thu được nhiều kênh hơn bằng cách ghép song song các chấn tử dẫn xạ và dùng chấn tử vòng để cấp điện cho anten.



Xem link download tại Blog Kết nối!
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©