Phân cực sống và aten trong vệ tinh

  • 42 trang
  • file .pdf
CHƯƠNG 3
PHÂN CỰC SÓNG VÀ ANTEN
TRONG THÔNG TIN VỆ TINH
ThS. Trần Bá Nhiệm
Các chủ đề
• Các dạng phân cực sóng được sử dụng
trong thông tin vệ tinh
• Các anten loa được sử dụng làm anten thông
tin vệ tinh hay làm các bộ tiếp sóng cho các
bộ phản xạ
• Các anten parabol sử dụng bộ phản xạ đơn
và bộ phản xạ kép trong các hệ thống thông
tin vệ tinh
• Dàn loa tiếp sóng
• Bài tập
Phân cực sóng
• Vùng trường xa là vùng tại khoảng cách
lớn hơn 2D2/λ so với anten, trong đó D là
kích thước một chiều lớn nhất của anten
còn λ là bước sóng.
• Trong vùng trường xa của một anten phát,
sóng điện từ có dạng sóng điện từ ngang
(TEM).
Quy tắc bàn tay phải
Phân cực sóng
• , và tuân theo quy tắc
bàn tay phải. Với :
phương truyền sóng, :
vector điện trường, :
vector từ trường
Quan hệ giữa E và H: E = H.Zw, trong đó
Zw=120 ()
Phân cực sóng
• Hầu hết truyền dẫn vô tuyến sử dụng
phân cực tuyến tính, trong đó:
– phân cực đứng có vector điện trường vuông
góc với mặt đất
– phân cực ngang có vector điện trường song
song với mặt đất.
Phân cực sóng
• Vector điện trường phân cực đứng:
= â Eysinωt
â là vectơ đơn vị theo phương đứng và Ey là
giá trị đỉnh theo phương này
• Vector điện trường sóng phân cực ngang:
= â Exsinωt
â là vectơ đơn vị theo phương ngang và Ex là
giá trị đỉnh theo phương này
Phân cực sóng
• Xét trường hợp khi cả hai trường đều có
mặt đồng thời. Chúng sẽ cộng với nhau
theo vectơ và trường tổng sẽ là vectơ ,
hợp với trục ngang một góc được xác
định như sau:
 = arctang
Các thành phần ngang và đứng
của phân cực tuyến tính
Anten Yagi
• Sử dụng rộng rãi ở băng sóng ngắn cũng
như băng sóng cực ngắn. Ưu điểm về thông
số điện, đơn giản về cấu trúc, rất thích hợp
với các loại TV gia đình
Anten Yagi
• Quan hệ về dòng điện trong chấn tử chủ động I1
và chấn tử thụ động I2 được biểu thị qua biểu
thức:
với:
– R12 và X12 là điện trở và điện kháng tương hỗ của
chấn tử chủ động lên chấn tử thụ động;
– R22 và X22 là điện trở và điện kháng của bản thân
chấn tử thụ động
Anten Yagi
• Đồ thị phương hướng với 8 chấn tử
Anten loga
• Cấu tạo từ nhiều chấn tử có độ dài khác
nhau và đặt ở khoảng cách khác nhau.
Anten được tiếp điện bằng fide đối xứng
hay cáp đồng trục
Anten loga
• Kích thước và khoảng cách của các chấn
tử biến đổi dần theo một tỷ lệ nhất định.
Hệ số tỷ lệ này được gọi là chu kỳ của
anten, theo hệ thức:
di là khoảng cách giữa các chấn tử còn li là
chiều dài chấn tử
Anten khe
• Anten khe được sử dụng chủ yếu ở băng vi
ba. Trong thực tế khe bức xạ có dạng chữ
nhật (khe thẳng) hoặc hình tròn (khe hình
vành khăn) và được cắt trên các mặt kim
loại có hình dạng và kích thước khác nhau:
trên thành hốc cộng hưởng, thành ống dẫn
sóng hình chữ nhật hoặc tròn, trên các tấm
kim loại phẳng, cánh máy bay....kích thước
của mặt kim loại có thể khá lớn so với bước
sóng nhưng cũng có thể chỉ vào khoảng vài
bước sóng công tác
Anten khe - khe nửa sóng
• Nếu trên thành ống dẫn sóng hay hốc
cộng hưởng cắt một khe hẹp có chiều dài
bằng một nửa bước sóng công tác thì
chúng ta sẽ có một anten khe nửa sóng,
nghĩa là khe chỉ bức xạ vào một nửa
không gian
Anten khe - khe nửa sóng
• Dưới tác dụng của sức điện động đặt vào
khe, trong khe sẽ xuất hiện các đường
sức điện trường hướng vuông góc với hai
mép khe. Điện áp giữa hai mép khe bằng
tích của cường độ điện trường với độ
rộng của khe (U = E.b). Ta có thể coi gần
đúng mỗi nửa khe giống như một đoạn
đường dây song hành mà hai nhánh dây
là hai mép khe được nối tắt đầu cuối (tại
 = ± ⁄ ).
Anten gain
• Gain (độ lợi) của anten phụ thuộc vào
effective surface - bề mặt tác động (do đó
phụ thuộc vào kích thước và dạng anten)
G = 4  Ae/λ2
hoặc GdB = 10 log10(4  Ae/λ2)
với G là gain, Ae là effective surface và λ là
bước sóng
• Ví dụ: anten cầu có Ae = λ2/(4 ), anten
parabol có bề mặt A =  r2 và Ae = 0,56A
Anten gain
• Thông thường đơn vị đo gain của anten
là dBi.
• Với anten lưỡng cực (dipole) thì đơn vị là
dBd.
• Gain có giá trị âm thì cho biết điều gì?
– Gain < 0 thì chính là Loss
dB so sánh với dBm
• Nếu đơn vị đo công suất là Wat thì gain là
dB
• Ngược lại nếu đo công suất là miliWat thì
gain là dBm
• Mối tương quan giữa dB và dBm được
thể hiện qua công thức:
x = 10log10(1000P)
Hay x = 10log10P + 30
Với P tính bằng Wat và x tính bằng dBm