Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
4 Các kỹ thuật tiếp điện cho anten vi dải

4 Các kỹ thuật tiếp điện cho anten vi dải

Tải bản đầy đủ - 0trang

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



13



Feed



Hình 1.8 Tiếp điện dùng đường truyền vi dải

1.4.2



Tiếp điện bằng probe đồng trục

Cấp nguồn qua probe là một trong những phương pháp cơ bản nhất để truyền



tải công suất cao tần. Phương pháp này, phần lõi của đầu feed được nối với patch,

phần ngoài nối với mặt phẳng đất của anten vi dải.

 Ưu điểm:

-



Đơn giản trong q trình thiết kế.



-



Có khả năng feed tại mọi vị trí trên tấm patch do đó dễ phối hợp trở

kháng.



 Nhược điểm:

-



Vì dùng đầu feed hàn vào patch nên có phần dư ra phía ngồi làm anten

khơng hồn tồn phẳng và mất tính đối xứng.



-



Khi cần cấp nguồn trong thiết kế mảng sẽ đòi hỏi số lượng đầu nối tăng

lên gây khó khăn cho việc thiết kế và giảm độ tin cậy.



-



Khi cần tăng băng thông của anten đòi hỏi phải tăng bề dày lớp nền dẫn

đến bức xạ rò và điện cảm của probe tăng lên và tăng chiều dài lõi cáp.



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



14



Hình 1.9 Tiếp điện dùng cáp đồng trục

1.4.3



Tiếp điện bằng phương pháp ghép khe (Aperture Coupling)

Phương pháp này cũng thường được sử dụng nhằm loại bỏ bức xạ không cần



thiết của đường vi dải. Cấu trúc gồm hai lớp điện môi, patch được đặt trên cùng,

mặt phẳng đất ở giữa có một khe hở nhỏ, khe ghép ln đặt dưới và chính giữa bản

kim loại nhằm giảm phân cực chéo do tính đối xứng, đường tiếp điện ở lớp điện

môi dưới.



Hình 1.10 Tiếp điện dùng phương pháp ghép khe

 Ưu điểm: thông thường lớp điện mơi trên có hằng số điện mơi thấp hơn lớp

điện môi dưới nên hạn chế bức xạ khơng mong muốn.

 Nhược điểm: phương pháp khó thực hiện do phải làm nhiều lớp, làm tăng độ

dày của anten. Phương pháp sử dụng cho băng hẹp.

1.4.4



Tiếp điện bằng phương pháp ghép gần (Proximity Coupling)

Bản chất của phương pháp là ghép điện dung giữa đường cấp nguồn và



patch. Cấu trúc này gồm hai lớp điện môi, đường patch nằm ở miếng điện môi trên

đường tiếp điện ở giữa hai lớp điện mơi.



GVHD: Ts. Hồng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hồi



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



15



Hình 1.11 Tiếp điện bằng phương pháp ghép gần

 Ưu điểm:

-



Loại bỏ bức xạ không mong muốn trên đường tiếp điện.



-



Cho băng thông rộng (khoảng 13%).



 Nhược điểm:

-



Khó khăn trong việc thiết kế và thi cơng vì đường tiếp điện nằm trong

hai lớp điện mơi và làm anten có chiều dày hơn.



1.5



Anten patch hình chữ nhật

Anten patch hình chữ nhật là một anten phẳng cơ bản nhất, nó bao gồm một



phiến dẫn điện bằng phẳng bên trên một mặt phẳng đất. Có nhiều phương pháp tiếp

điện cho anten, nhưng thông thường tiếp điện bằng cáp đồng trục hoặc đường

truyền vi dải. Phần tiếp điện đưa năng lượng điện tử vào hoặc ra khỏi patch.



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



16



(a)



(b)



(c)



Hình 1.12 Anten patch hình chữ nhật

(a)



Phân bố trường ở mode cơ bản



(b)



Phân bố dòng trên bề mặt patch



(c)



Phân bố điện áp (U), dòng (I) và trở kháng (Z) theo chiều dài patch



Hình 12. a, điện trường bằng khơng ở tâm patch, đạt cực đại (dương) ở một

cạnh và đạt cực tiểu (âm) ở cạnh đối diện. Tuy nhiên sự biến đổi giữa cực đại và cực

tiểu xảy ra liên tục do pha tức thời của tín hiệu đặt vào anten. Điện trường mở rộng

ra cả bên ngoài mặt phân giới điện mơi- khơng khí. Thành phần điện trường mở

rộng này được gọi là trường viền (fringing field) và nó làm cho patch bức xạ. Một

số phương pháp phân tích anten vi dải phổ biến dựa trên khái niệm hốc cộng hưởng

rò. Do đó, mode cơ bản khi sử dụng lý thuyết hóc cộng hưởng là mode TM10.

Kí hiệu này thường gây ra nhầm lẫn. TM tượng trung cho phân bố từ trường

ngang, có 3 thành phần, đó là: điện trường theo hướng z, từ trường theo hướng x và

y trong hệ tọa độ Đề các, trục x và y song song với mặt phẳng đất, trục z vng góc

với mặt phẳng đất. Giá trị z hầu như bị bỏ qua do sự biến đổi của điện trường theo



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



17



trục z coi như khơng đáng kể. Do đó, kí hiệu TM nm chỉ sự biến đổi của trường theo

hướng x và y, sự biến đổi của trường theo hướng y không đáng kể nên m=0, trường

biến đổi chủ yếu theo hướng x nên ở mode cơ bản n=1.

Hình 12- b,c thể hiện sự biến đổi dòng (từ trường) và điện áp (điện trường)

trên patch, dòng đạt cực đại tại tâm patch và cực tiểu gần các cạnh trái và phải,

trong khi điện trường bằng 0 tại tâm patch và đạt cực đại gần cạnh trái, cực tiểu gần

cạnh phải. Từ biên độ của dòng áp ta có thể tìm được trở kháng. Trở kháng đạt cực

tieru ở giữa patch và cực đại ở gần hai cạnh. Có một điểm nằm ở vị trí dọc theo trục

x tại đó trở kháng là 50 Ohm ta có thể đặt tiếp điện tại đó.

1.6



Nguyên lý bức xạ anten vi dải

Lựa chọn đế điện mơi sử dụng có bề mặt mỏng và hệ số điện môi tương đối



cao giúp bức xạ anten vi dải tốt hơn với hiệu suất bức xạ cao hơn. Vì thế, trong một

anten vi dải, người ta sử dụng các nền điện mơi có hệ số từ thẩm thấp. Bức xạ anten

vi dải có thể được xác định từ phân bố trường giữa patch và mặt phẳng đất hay dưới

dạng phân bố dòng điện mặt trên bề mặt của patch.

Xem anten vi dải như một mảng gồm hai khe bức xạ hẹp, mỗi khe có chiều

rộng W, chiều cao h và cách nhau một khoảng L, trường bức xạ anten vi dải chính là

tổng trường bức xạ từ hai phần tử mảng, trong đó mỗi phần tử biểu diễn cho một

khe. Khi hai khe giống nhau ta có thể tính trường tổng cộng bằng cách dùng hệ số

mảng cho hai khe.

Trường điện vùng xa bức xạ bởi mỗi khe được tính theo mật độ dòng tương

đương như sau:

(1-1)

(1-2)

(1-3)

(1-4)



Với

Khi chiều cao rất nhỏ (k0h <<1), công thức trên được rút gọn còn:



GVHD: Ts. Hồng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hồi



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



18



(1-5)



Trong đó V0 = hE0 là điện áp qua khe.

Hệ số mảng cho hai thành phần cùng biên độ và pha lệch nhau một khoảng

cách Le dọc theo hướng y là :

(1-6)

Với Le là chiều dài hiệu dụng. Khi đó tổng trường điện cho hai khe (cũng như

cho anten vi dải) là :

(1-7)



Với



Khi (k0h << 1) thì cơng thức trên trở thành:

(1-8)

 E - plane )

Đối với anten vi dải, mặt phẳng x-y () là mặt phẳng I chính và trong mặt

phẳng này trường bức xạ ở công thức trên trở thành:

(1-9)

 H - plane

Mặt phẳng H chính của anten vi dải là mặt phẳng x-z (



) và trong mặt



phẳng này trường bức xạ ở (1.35) trở thành :



(1-10)



GVHD: Ts. Hoàng Thị Phương Thảo



SVTH: Lê Thị Hoài



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

4 Các kỹ thuật tiếp điện cho anten vi dải

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×