Tải bản đầy đủ - 0trang
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



4.1.2. Hợp kim đồng [21]

4.1.2.1.



Đồng thiếc



Hợp kim đồng thiếc được gia công khá tốt bằng áp lực và cắt gọt. Độ co ngót

của nó rất nhỏ khi đúc, dưới 1%, trong khi độ co ngót của đồng thau và gang là khoảng

1,5% và thép là trên 2%.

Các dạng đồng thiếc hợp kim hóa được với kẽm, niken và phốt pho. Kẽm có thể

cho vào tới 10%, với mức độ như thế nó gần như khơng thay đổi các tính chất của đồng

thiếc, nhưng làm cho đồng thiếc trở nên rẻ tiền hơn. Chì và phốt pho làm tăng khả năng

chịu mài mòn của đồng điếu và khả năng gia cơng bằng cắt gọt.

4.1.2.2.



Đồng thau



Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm. Tỷ lệ pha chế giữa đồng và kẽm cho ta

một loạt các đồng thau đa dạng khác nhau. Đồng thau có một màu vàng, đơi khi khá

giống màu của vàng, nó có thể duy trì được độ sáng bóng trong điều kiện mơi trường

bình thường. Trong q trình nấu chảy quặng, kẽm được tách ra và hòa lẫn vào đồng

tạo thành đồng thau tự nhiên. Kẽm trong đồng thau đã giúp cho điểm nóng chảy của

đồng thau thấp xuống đáng kể.

4.1.2.3.



Hợp kim đồng hiện đại



Do giá thành cao của thiếc nên người ta đã tìm các chất thay thế cho đồng thiếc.

Các loại hợp kim đồng mới này chứa ít thiếc hơn so với đồng thiếc trước kia đã sử

dụng hoặc hồn tồn khơng chứa thiếc.

Ngày nay, tồn tại một loạt các loại hợp kim đồng không chứa thiếc, thậm chí cả

kẽm. Chúng là hợp kim kép hay nhiều thành phần của đồng với nhơm, mangan, sắt,

chì, niken,berili, silic v.v. Độ co ngót của các loại hợp kim này đều cao hơn của đồng

thiếc. Tuy nhiên, theo một vài tính chất khác thì hợp kim mới lại ưu việt hơn đồng

thiếc. Đồng nhôm, silic và đặc biệt là đồng berili có tính chất cơ khí tốt hơn, đồng

nhơm tốt hơn theo độ chống ăn mòn, còn đồng silic tốt hơn về độ chảy loãng.



54



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



Ngoài ra, độ bền của đồng nhơm và đồng berili có thể gia tăng bằng gia công

nhiệt. Cũng cần phải đề cập tới các hợp kim của đồng với phốt pho. Chúng không thể

phục vụ trong vai trò của vật liệu chế tạo cơ khí, vì thế nói chung người ta khơng gọi

nó là đồng điếu. Tuy nhiên, nó là mặt hàng được giao dịch trên thị trường thế giới và

phục vụ trong vai trò của hợp kim trung gian để sản xuất nhiều chủng loại đồng điếu có

chứa phốt pho, cũng như để khử ôxy các hợp kim trên cơ sở là nền đồng.

4.1.3. Lựa chọn vật liệu gia cơng ăng ten

Sau khi tìm hiểu các đặc tính kĩ thuật của một số loại hợp kim kim loại, tác giả

thấy rằng hợp kim của đồng có nhiều ưu thế vượt trội hơn so với hợp kim của nhơm về

đặc điểm từ tính và các tính chất dẫn cũng như. Hợp kim của đồng cứng hơn, chịu lực

tốt và dễ chế tạo hơn hợp kim nhơm nhưng giá thành chế tạo khó hơn nhơm. Sau khi

xem xét và cân bằng những thông số cần thiết nhất đối với một ăng ten trong lĩnh vực

truyền công suất cao sử dụng chùm tia vi ba, tác giả quyết định lựa chọn hợp kim đồng

để gia công thiết bị.

4.2.



Chế tạo ăng ten loa

Sau khi mô phỏng, tối ưu các thông số của ăng ten, tác giả tiến hành chế tạo thử



nghiệm ăng ten loa sử dụng vật liệu là hợp kim đồng. Cấu trúc ăng ten loa với hai bộ

phận chính là hộp cộng hưởng và phần thân ăng ten (bộ phận bức xạ sóng điện từ)

được thể hiện trên Hình 4.1.



a)



b)



55



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



c)



d)



Hình 4. 1 Cấu trúc mặt trước (phải) và mặt sau của ăng ten (trái) hoạt động tại tần số

trung tâm 2,45 Ghz

Tác giả tiến hành đo một số thơng số chính của ăng ten loa hoạt động tại tần số

trung tâm 2,45 Ghz tại Trung tâm 80, Cục tác chiến điện tử:

Các số thiết bị sử dụng trong quá trình đo ăng ten:

-



Bộ dụng cụ hiệu chuẩn 3653 bao gồm tất cả những dụng cụ và thành phần chính

xác yêu cầu để kiểm chuẩn 37377D cho 12 phép đo của thiết bị đo với kiểu

connector kiểu N-type. Các thành phần được bao gồm cho việc kiểm chuẩn cả

cổng kiểm tra đực và cái.



Hình 4. 2 Bộ hiệu chuẩn model 3653



56



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



-



Máy phát sóng chuẩn SMR-20



-



Ăng ten phát là ăng ten loa HL040



-



Thiết bị phân tích mạng véc tơ VNA 37377D đo đặc tính biên độ và pha của

mạng 4 cực bao gồm các thiết bị thụ động, vị dụ cáp, bộ lọc, ăng ten…, bộ

khuếch đại tạp âm thấp. VNA 37377D thực hiện chức năng của mình bằng cách

so sánh tín hiệu phát ra từ máy phân tích với tín hiệu truyền qua thiết bị kiểm tra

hoặc tín hiệu phản xạ từ đầu vào của nó.



Hình 4. 3 Máy phân tích mạng vector VNA 37377D

-



Máy phân tích phổ E-4407B



4.2.1. Kết quả đo S11, VSWR, trở kháng đầu vào ăng ten

Các phép đo độ suy hao do phản xạ S11, hệ số tỷ lệ sóng đứng điện áp VSWR,

trở kháng đầu vào của ăng ten:



57



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



Sơ đồ đo các thông số độ suy hao do phản xạ S11, hệ số tỷ lệ sóng đứng điện áp

VSWR, trở kháng đầu vào của ăng ten được mơ tả trên Hình 4. 4. ăng ten được nối trực

tiếp đến máy phân tích mạng (Network Analyzer VNA 37377D) thơng qua cáp đồng

trục.



Hình 4. 4: Sơ đồ đo hệ số phản xạ S11, VSWR, trở kháng đầu vào của ăng ten



Hình 4. 5 Kết quả đo độ suy hao do phản xạ S11

58



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



Hình 4. 6 Kết quả đo trở kháng trở đầu vào ăng ten



Trở kháng đầu vào của ăng ten là: Zin=42,802-j5,057 Ω. Trở kháng đầu vào thực

tế gần bằng 50 Ω nên ta thấy ăng ten phối hợp trở kháng tốt, độ tổn hao do phản xạ

giảm.

4.2.2. Đo độ tăng ích (Gain) của ăng ten



59



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



Hình 4. 7 Sơ đồ đo độ tăng ích của ăng ten

Tiến hành đo (phép đo được thực hiện tại Trung tâm 80, Cục Tác chiến điện tử):

-



Đo cơng suất tín hiệu thu được bằng ăng ten mẫu 3115;



-



Đo cơng suất tín hiệu bằng ăng ten cần kiểm tra;



-



Quay ăng ten thu và ăng ten phát theo ,  và phân cực để nhận được mức tín

'

hiệu lớn nhất. Đọc công suất P thu được từ ăng ten 3115 và công suất P

thu



được (dBm) từ ăng ten cần kiểm tra;

-



'

Xác định hệ số khuếch đại ăng ten theo công thức: G = G3115 + ( P

- P ), đơn



vị dBi với G3115 là hệ số khuếch đại của ăng ten mẫu 3115.

Thực hiện phép đo trên đối với ăng ten lưỡng cực vi dải đã chế tạo ta được kết

'

quả: P

= -18,2 dBm, P = - 29,5 dBm.



Biết G3115 = 7,3 dBi,

Ta tính được độ tăng ích của ăng ten lưỡng cực vi dải là:

G = 7,3 + (-18,2 +29,5) = 18,6 dBi

Tổng hợp các kết quả, ta được số liệu như trong Bảng 4. 1 và Hình 4.8. Theo số

liệu từ Bảng 4. 1, ta thấy rằng các thông số chế tạo thực nghiệm khá tốt so với các

thơng số của ăng ten trong q trình mơ phỏng. ăng ten loa với các thông số thực

nghiệm như trên hoàn toàn đáp ứng tốt những yêu cầu kỹ thuật của ăng ten và có thể



60



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



ứng dụng làm ăng ten thu của rectenna trong hệ truyền công suất không dây với tần số

hoạt động trung tâm 2,45 Ghz.

Bảng 4. 1: Bảng so sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm các thông số của ăng ten

Kết quả mô phỏng

S11



VSWR



-24,62 dB



1,124



Kết quả thực nghiệm



Độ tăng ích



S11



VSWR



-20,478 dB



1,21



(Gain)

20,28 dBi



Độ tăng ích

(Gain)

18,6 dBi



Hình 4. 8 Kết quả so sánh giữa mơ phỏng và thực nghiệm độ suy hao do phản xạ S11



4.3.



Xây dựng hệ truyền công suất không dây sử dụng ăng ten loa làm ăng ten

thu



61



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



4.3.1. Khối thiết bị phát

a. Máy phát cơng suất vi ba

Trong q trình thí nghiệm truyền thu công suất vi ba không dây, tác giả cùng

các cộng sự sử dụng hai loại máy phát vi ba với các thơng số chính dưới đây:

 Máy phát cơng suất vi ba tự chế tạo công suất phát 20W thông số kỹ thật cho ở

bảng 4.3



Bảng 4. 2. Bảng các thơng số kỹ thuật chính của máy phát cơng suất tự chế tạo

STT



Tên thông số



Đặc trưng kỹ thuật



1



Tên thiết bị



Máy phát công suất vi ba



2



Ký hiệu



VT/CB-03/13-15



3

4

5

6

7



Hiệu điện thế

nguồn



220V±5%, 1pha



Công suất phát



0,15W - 20W (Max 20W, sai số < 5% )



Cách thức điều



Liên tục, thay đổi tín hiệu vào khuếch đại bằng điều



chỉnh công suất



chỉnh chiết áp



Tần số



2,45 GHz ± 100 MHz (Fix)



Đầu ra công suất vi

ba



Đầu nối loại N (Female), Cáp đồng trục 50Ω



8



Công suất tiêu thụ



Phát 20W tiêu thụ cơng suất 121VA



9



Trọng lượng



8,1 Kg



10



Kích thước



36 cm x 44 cm x 12,5 cm



11



Tản nhiệt



Khơng khí



12



Độ rò rỉ



Bức xạ dò ra ngoài < 50 nW



62



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



13



Sản phẩm thử

nghiệm



Phòng Vật liệu và Linh kiện năng lượng, Viện Khoa

học Vật liệu (Sản phẩm thuộc đề tài mã số VT/CB03/13-15)



 Máy phát công suất vi ba nhập khẩu từ Pháp (Hãng Sairem)



Hình 4. 9 Máy phát công suất vi ba của Hãng Sairem với công suất phát cực đại 200W

STT



Tên thông số



Đặc trưng kỹ thuật



1



Tên thiết bị



Máy phát công suất vi ba



2



Xuất sứ



Hãng Sairem (Pháp)



3



Hiệu điện thế nguồn



220V±5%, 1pha



4



Công suất phát



1W – 200W (sai số ± 2%)



5



6



Cách thức điều chỉnh

công suất

Tần số



Điều chỉnh từng nấc, mỗi nấc tăng giảm 1W

2,43 – 2,47 GHz, có thể điều chỉnh từng bước với

100 kHz/1 bước.



63



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Hà Thị Hiền- CA140064-2014A



7



Đầu ra công suất vi ba



Đầu nối loại N (Female), Cáp đồng trục 50Ω



8



Công suất tiêu thụ



Phát 200W tiêu thụ công suất 670VA



9



Trọng lượng



11,9 Kg



Ăng ten phát được sử dụng trong hệ truyền công suất không dây ở đây là ăng ten

grid parabol với các thơng số kỹ thuật dưới đây:



Hình 4. 10 Ăng ten Grid Parabol tại phòng thí nghiệm

Bảng 4. 3. Bảng các thông số kỹ thuật của ăng ten Grid Parabol

Tần số



2,4 – 2,5 GHz



Gain



27 dBi



Phân cực



Đứng



Độ rộng chùm tia theo phương ngang



6,50



Độ rộng chùm tia theo phương thẳng 80

đứng



64