Bài giảng Anten: Bức xạ của dây thẳng (nguồn bức xạ thẳng)

1Telecommunications Program Anten + Bức xạ của dây thẳng (nguồn bx thẳng) - Khái niệm nguồn bức thẳng - Dòng kích thích – sóng đứng Ib là biên độ dòng tại điểm bụng z x y Ri r ij r iq r q j 2 l 2 l- R ( )eI z ( ) sin 2b lI z I k zæ ö= -ç ÷ è ø ( ) 0 jhzI z I e-= - Dòng kích thích – sóng chạy I0 là biên độ dòng tại điểm z0 h = w/v là hệ số pha 2Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng chạy ( ) ( ) 2 2 cos cos 0 2 2 , l l e e jkz jhz jkz z z z l l G G i I z e dz i I e e dzq qq j - - - = = =ò ò r r r r - Trường bức xạ 0 0 sin cos 2 cos 2 sin cos 2sin cos 2 e z z e kl h kG I l i kl h k kl h kG I l i kl h k q q q q q q q é ùæ ö-ç ÷ê úè øë û= æ ö-ç ÷ è ø é ùæ ö-ç ÷ê úè øë û= - æ ö-ç ÷ è ø r r r r 0 sin cos 2sin 4 cos 2 0 jkR kl h kjk eE WI l i kl hR k E q q j q q p q - ì é ùæ ö-ï ç ÷ê úè øë ûï =ï æ öí -ç ÷ï è ø ï =ïî r r r 3Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng chạy (tt) đặt - Hàm phương hướng ( ) cos 2 kl hu k q qæ ö= -ç ÷ è ø ( ) ( )( )0 sin , sine u f WG WI l i uq q q q q j q q = = - r r r - Hàm phương hướng tổ hợp ( ) ( )( ) sin ,k u f u q q j q = 4Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng chạy (tt) - Đồ thị phương hướng hàm phương hướng tổ hợp (v = c) Với ( ) ( ) sin u u q q ( ) ( )1 cos 2 klu q q= - kl 3p2pp0 p 2p q u(q) u(q) ( ) ( ) sin u u q q - Nhận xét: 5Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng chạy (tt) - Đồ thị phương hướng của anten - Hướng bức xạ cực đại Sin(q) q 0 p/2-p/2 p-p ( ) ( )( ) sin ,k u f u q q j q = qm ( )1 cos cos 1 2 2 2M kl l p l q q- = Þ = - 6Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng ( ) ( ) 2 2 cos cos 2 2 , sin 2 l l e e jkz jkz z z z b l l lG G i I z e dz i I k z e dzq qq j - - æ ö= = = -ç ÷ è øò ò r r r r - Trường bức xạ 2 cos cos cos 2 2 2 sin e b z z kl kl IG i k q q é ùæ ö -ç ÷ê úè øê ú= ê ú ê úë û r r 2 cos cos cos 2 2 2sin sin e b kl kl IG i kq q q q q é ùæ ö -ç ÷ê úè øê ú= - ê ú ê úë û r r cos cos cos 2 2 2 sin 0 jkR b kl kl jWI eE i R E q q j q p q - ì é ùæ ö -ï ç ÷ê úè øï ê ú=ï ê úí ê úï ë û ï =ïî r r r 7Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Hàm phương hướng - Khi l £ 1.35l ( ) 2 cos cos cos 2 2 2, sin sin e b kl kl j WIf WG i kq q q q q j q q é ùæ ö -ç ÷ê úè øê ú= = - ê ú ê úë û r r r ( ) 2 cos cos cos 2 2, sin sin 1 cos 2 kl kl F i kl q q q j q q é ùæ ö -ç ÷ê úè øê ú= æ öê ú-ç ÷ê úè øë û r r 8Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Đồ thị bức xạ 900900 1800 00 2700 a) l/l = 0,5, 2q½ =800 1800 00 2700 b) l/l =1, 2q½ =440 900 1800 00 2700 c) l/l = 1,35 , 2q½ =310 900 1800 00 2700 d) l/l = 1,5 900 1800 00 2700 e) l/l =2 9Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Phân Bố dòng kích thích - Nhận xét: Phân bố dòng kích thích Đồ thị phương hướng theo chiều dài anten I V l/l = 0,5 l/l = 1 I V V l/l = 1,35 I 10 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Công suất bức xạ q j dj dq I(z) x z y dS 22 2 00 0 sin 2bx E P R d d W p p q q j= ò ò 2 2 0 cos cos cos 2 230 sinbx b kl kl P I d p q q q é ùæ ö -ç ÷ê úè øë û= ò ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 sin 2 2 2 130 cos ln 2 2 2 2 ln bx b kl Si kl Si kl klP I kl E Ci kl Ci kl E kl Ci kl é ùé ù-ë ûê ú ê ú é ùæ öê ú= + + + -ç ÷ê úê úè øë ûê ú ê úé ù+ + -ë ûê úë û 11 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) Với - Điện trở bức xạ ( ) ( ) 0 0.5772 sin cos cos x x x E ySi x dy y y yCi x dy dy y y ¥ -¥ = = = = - ò ò ò ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 sin 2 2 2 2 160 cos ln 2 2 2 2 ln bx bx b kl Si kl Si kl P klR kl E Ci kl Ci kl I E kl Ci kl é ùé ù-ë ûê ú ê ú é ùæ öê ú= = + + + -ç ÷ê úê úè øë ûê ú ê úé ù+ + -ë ûê úë û 12 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Hệ số hướng tính - Khi l £ 1.35l ( ) ( ) ( )2 2 22 0 0 , , 24, 2 bx bx E E RRD W P W P q j q j pp q j = = ( ) 2 0 cos cos cos 12 2, sin bx kl kl WD R q q j p q é ùæ ö -ç ÷ê úè øê ú= ê ú ê úë û 2 0 max 1 cos 2bx W klD Rp æ ö= -ç ÷ è ø - Điện trở vào của Anten 2 2 0 1 1 2 2bx b bx A P I R I R= = 2 2 20 sin 2 b bx A bx I RR R klI = = æ ö ç ÷ è ø 13 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Chiều dài hiệu dụng của anten - Chon Ic = I0 ta có ( ) ( ) 2 cos 2 , sin sin l e e jkz z l G G i I z e dziqq q qq j q q - = - = - ò r r r ( ) ( ), ,e H cG L I F iq q qq j q j= - r r ( ){ }max, H c G L I q q j= - ( ) 2 0 2 1 cos 12 sin 2 l H l kl L I z dzkl I l p - - = = ò LH V I0 l 14 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Điện kháng vào của anten (dùng phương pháp Moment, Công tức tích phân, Đường dây truyền sóng, ...) Với Khi Anten có kích thước bé 2sin 2 m A XX kl = æ ö ç ÷ è ø ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 22kasin 2 2 2 30 cos 2 2 2 m kl Ci kl Ci kl Ci lX kl Si kl Si kl Si kl é ùé ùæ ö - - -ê úê úç ÷ = è øê úë û ê úé ù+ - +ê úë ûë û ln 2120 120 tan tan 2 2 A m l E aX kl kl r é ù-ê úë û= = æ ö æ ö ç ÷ ç ÷ è ø è ø 15 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài anten (dipole) 16 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Sự phụ thuộc của điện kháng vào chiều dài anten (dipole) 17 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguồn bức xạ thẳng với dòng sóng đứng (tt) - Sự phụ thuộc của điện kháng vào bán kính anten (dipole) 18 Telecommunications Program Anten + Dipole ½ bước sóng - Công suất bức xạ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 1 sin 2 2 2 130 cos ln 2 2 2 2 ln ln 2 2 30 36.5 2 2 2 bx b b b Si Si P I E Ci Ci E Ci CiEI I p p p p p p p p p p p é ùé ù-ë ûê ú ê ú é ùæ öê ú= + + + -ç ÷ê úê úè øë ûê ú ê úé ù+ + -ë ûê úë û é ù = + - =ê ú ë û - Điện trở bức xạ 2 2 73bxbx b PR I = » - Hệ số hướng tính 2 0 max 1201 cos 1.64 2.15 2 73bx W klD dB Rp æ ö= - = = =ç ÷ è ø 19 Telecommunications Program Anten + Dipole ½ bước sóng (tt) - Trở kháng ngỏ vào - Dải thông của anten (theo kỹ sư Ngô Anh Ba) - Chọn chiều dài Dipole sao cho cộng hưởng 2 2 73 42.5 sin sin 2 2 bx m A A A R XZ R jX j j kl kl = + = + = + æ ö æ ö ç ÷ ç ÷ è ø è ø 02 0.64 bx A f Rf l r l D = 20 Telecommunications Program Anten + Dipole ½ bước sóng (tt) - Chọn kích thước của Dipole 0.001 0.003 0.005 0.007 3 4 5 6 7 % rút ngắn 2a/ltb 21 Telecommunications Program Anten + Dipole Gấp (folded Dipole) l/2 l/2 V I I I2 I1 ~ ~ V1 V2 ( )1 2 1 11 2 12 1 11 12 1 1122 VV V I Z I Z I Z Z I Z= = = + = + = 114 300A VZ Z I = = » W