- 9 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH VÀ XU HƢỚNG SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH. - 10 1.1 Khái niệm cơ bản về truyền hình tƣơng tự và truyền hình số. - 10 1.1.1 Truyền hình tƣơng tự. - 10 1.1.2 Truyền hình số. - 11 1.2 Ƣu nhƣợc điểm của truyền hình số so với truyền hình tƣơng tự. - 12 1.3 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất. - 15 1.4.1 Xu hƣớng số hóa truyền hình tại Việt Nam. - 15 1.4.2 Tích hợp thiết bị thu truyền hình số vào tivi. - 19 2.1.3.1 Trƣờng bức xạ. - 19 2.1.3.2 Đặc tính định hƣớng của trƣờng bức xạ. - 21 1.1.3.3 Đặc tính phân cực của trƣờng bức xạ. - 32 2.2.1.4 Trƣờng bức xạ của một anten vi dải. - 66 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Cấu trúc chung của hệ thống anten 19 Hình 2.2 Bản đồ hƣớng tính không gian trong mặt phẳng theo tọa độ ,22 Hình 2.3 Giản đồ phƣơng hƣớng chuẩn hóa trong hệ tọa độ cực 24 Hình 2.4 Giản đồ phƣơng hƣớng chuẩn hóa trong hệ tọa vuông góc 24 Hình 2.5 Mạch phối hợp phối hợp trở kháng giữa trở kháng tải bất kỳ và đƣờng truyền sóng 29 Hình 2.6 Cấu hình của một anten vi dải 30 Hình 2.7 Anten vi dải hình chữ nhật 33 Hình 2.8 Trƣờng điện của anten nhìn theo chiều ngang 33 7 Hình 2.9 Trƣờng điện của anten nhìn theo chiều thẳng đứng 33 Hình 2.10 Hệ thống 3 nguồn dòng bề mặt cùng tạo ra trƣờng khu xa giống nhau 34 Hình 2.11 Hệ thống ba nguồn dòng bề mặt tƣơng đƣơng khác cùng tạo ra trƣờng khu xa nhƣ nhau. - 35 Hình 2.12 Trƣờng và mật độ dòng điện tại bờ phát xạ của anten vi dải 36 Hình 2.13: Các loại nguồn dòng 37 Hình 2.14 Một số cấu hình anten vi dải dạng mảnh khác nhau 44 Hình 2.15 Các anten vi dải sóng chạy 44 Hình 2.16 Các anten vi dải dạng khe 45 Hình 2.17 Mô hình anten đƣợc tiếp điện bằng đƣờng truyền vi dải 46 Hình 2.18: Mô hình anten vi dải đƣợc tiếp điện bằng cáp đồng trục 47 Hình 2.19 Mô hình anten vi dải đƣợc tiếp điện sử dụng dạng ống dẫn sóng đồng phẳng 47 Hình 3.1: Mô hình anten Yagi 49 Hình 3.2: Sự phụ thuộc của a và ψ vào X22 51 Hình 3.3: Đồ thị phƣơng hƣớng của cặp chấn tử chủ động và thụ động ứng với d = 0,1λ 52 Hình 3.4: Sự phụ thuộc của D vào L/λ 55 Hình 3.5: Sơ đồ anten 56 Hình 3.6: Góc θ trong mặt phẳng H và mặt phẳng E 58 Hình 3.7: Sự phụ thuộc của hệ số A vào L/λ 59 Hình 3.8: Sơ đồ tiếp điện kiểu T 60 Hình 3.9: Sơ đồ tiếp điện cho chấn tử vòng dẹt 61 Hình 3.10: Sơ đồ mắc trực tiếp cáp đồng trục vào chấn tử đối xứng 63 Hình 3.11: Sơ đồ phối hợp kiểu 64 Hình 3.12: Sơ đồ bộ biến đổi đối xứng 65 Hình 3.13 : Cấu trúc đƣờng truyền vi dải 69 Hình 3.14: đặc tính hoạt động của IC khuếch đại Max2640 70 8 Hình 3.15 : Giao diện ngƣời sử dụng phần mềm CST Microwave Studio 70 Hình 3.16 : Thiết lập thông số cho Transient solver 72 Hình 3.17 Các tín hiệu trong mô phỏng miền thời gian 73 Hình 4.1: Kích thƣớc tấm điện môi 74 Hình 4.2: Cấu trúc bộ biến đổi phối hợp trở kháng giữa cáp đồng trục và chấn tử trên mạch in (mặt trên anten) 75 Hình 4.3: Cấu trúc anten Yagi mạch in 3 chấn tử 75 Hình 4.4: Đặc tính S11 của anten 76 Hình 4.5 : Giản đồ bức xạ của anten tại tần số 700 Mhz 76 Hình 4.6: Giản đồ bức xạ tại tần số 700 Mhz theo mặt phẳng XY 77 Hình 4.7: Giản đồ bức xạ tại tần số 700 Mhz theo mặt phẳng XY 77 Hình 4.8: Mặt dƣới anten 78 Hình 4.9: Đặc tính S11 của anten 78 Hình 4.10: Giản đồ bức xạ của anten tại tần số 700 Mhz 79 Hình 4.11: Giản đồ bức xạ tại tần số 700 Mhz theo mặt phẳng XY 79 Hình 4.12: Giản đồ bức xạ tại tần số 700 Mhz theo mặt phẳng YZ 80 Hình 4.13: Giản đồ bức xạ tại tần số 730 Mhz 80 Hình 4.14: Giản đồ bức xạ tại tần số 730 Mhz theo mặt phẳng XY 81 Hình 4.15: Giản đồ bức xạ tại tần số 730 Mhz theo mặt phẳng YZ 81 Hình 4.16 Anten đƣợc chế tạo – Mặt trên anten 82 Hình 4.17 Anten đƣợc chế tạo – Mặt dƣới anten 83 Hình 4.18 Kết quả đo đặc tính anten Yagi mạch in 4 chấn tử (sử dụng máy phân tích mạng ZVL hãng Rohde & Schwarz) 83 Hình 4.19: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại sử dụng MAX2640 84 Hình 4.20: Mô phỏng mạch khuếch đại sử dụng IC MAX2640 84 Hình 4.21: Mô phỏng mạch khuếch đại sử dụng IC MAX2640 85 Hình 4.22: Layout mạch khuếch đại sử dụng IC MAX2640 85 Hình 4.23: Mạch khuếch đại đƣợc chế tạo 86 9 MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin, giải trí của con ngƣời ngày càng cao và thật sự cần thiết. - Trong cuộc sống hằng ngày chúng ta dễ dàng bắt gặp rất nhiều các hệ thống anten nhƣ: hệ thống anten dùng cho truyền hình mặt đất, vệ tinh, các BTS dùng cho các mạng điện thoại di dộng. - Trong lĩnh vực truyền hình cùng với xu hƣớng chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang truyền hình số trên thế giới thì các công nghệ ti vi, thiết bị thu sóng truyền hình cũng phát triển ngày càng đa dạng với nhiều công nghệ mới đƣợc ứng dụng nhƣ: ti vi 3D, OLED, 4K,...bên cạnh đó việc tích hợp bộ giải mã kỹ thuật số trong ti vi đã phổ biến và sẽ trở thành yêu cầu bắt buộc đối với các loại ti vi thế hệ mới đƣợc nhập khẩu và sản xuất tại một số quốc gia trên thế giới trong tƣơng lai gần. - Căn cứ theo các xu hƣớng phát triển đó, Luận văn sẽ thực hiện nghiên cứu và thiết kế giải pháp anten tích hợp trong các máy thu truyền hình trong nhà. - Mục đích của đề tài là tìm hiểu các cơ sở lý thuyết anten, từ đó thiết kế, chế tạo giải pháp anten đáp ứng khả năng thu sóng truyền hình trong nhà, có khả năng tích hợp trong các máy thu truyền hình trong nhà. - Trong quá trình thực hiện luận văn, dù gặp rất nhiều khó khăn khi tiếp cận đề tài và hƣớng nghiên cứu nhƣng tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ rất nhiệt tình của PGS.TS Đào Ngọc Chiến ngƣời chịu trách nhiệm hƣớng dẫn tôi làm luận văn tốt nghiệp Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2013 Hoàng Thanh Tùng 10 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH VÀ XU HƢỚNG SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH 1.1 Khái niệm cơ bản về truyền hình tƣơng tự và truyền hình số 1.1.1 Truyền hình tƣơng tự Là công nghệ truyền hình phổ biến nhất và hiện đang đƣợc sử dụng rộng rãi trƣớc đây. - Gọi là truyền hình tƣơng tự vì các trạm thu phát đều là thiết bị tƣơng tự, tín hiệu thu phát cũng là tín hiệu tƣơng tự. - Truyền hình tƣơng tự bao gồm: Truyền hình đen trắng: Ra đời năm 1920 và đƣợc xem nhƣ hoàn tất vào năm 1945, với sự ra đời của ống vidicon, dựa trên đặc tính quang trở của chất bán dẫn. - Truyền hình màu: Ra đời khi truyền hình đen trắng đã hoàn thiện và sự phát triển của nó gắn liền với lí thuyết 3 màu. - Dải tần của tín hiệu truyền hình gồm 2 băng tần : o VHF: 49.75 MHz ÷ 223,25 MHz o UHF: 470 MHz ÷ 958 MHz 11 1.1.2 Truyền hình số Truyền hình số là tên gọi một hệ thống truyền hình mà tất cả các thiết bị kỹ thuật từ Studio cho đến máy thu đều làm việc theo nguyên lý kỹ thuật số. - Sự chuyển đổi truyền hình tƣơng tự sang truyền hình số là một quá trình tất yếu cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đem lại những tiện ích nhiều hơn, trải nghiệm tốt hơn cho ngƣời dùng. - Truyền hình kỹ thuật số mặt đất (Tiếng Anh: Digital Terrestrial Television – DTT) là công nghệ chuyển đổi từ Analog (tƣơng tự) sang Digital (kỹ thuật số). - Ƣu điểm của phƣơng thức này là hình ảnh sắc nét, có chiều sâu, loại bỏ hoàn toàn hiện tƣợng nhiễu và bóng ma (ghost free) vốn là nhƣợc điểm của truyền hình analog thông thƣờng, loại bỏ tác hại của các tia sóng phản xạ, không bị ảnh hƣởng nhiễu phát ra do máy vi tính, mô tơ điện, sấm sét… Truyền hình kỹ thuật số mặt đất có khả năng thu cố định hoặc xách tay, thu di động trên các phƣơng tiện giao thông công cộng nhƣ ô tô, tàu hoả, máy bay. - Hiện nay có 3 tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất phổ biến trên thế giới. - DiBEG: Digital Broadcasting Expert Group (Nhật) 1.2 Ƣu nhƣợc điểm của truyền hình số so với truyền hình tƣơng tự 1.2.1 Ƣu điểm: Truyền hình số mặt đất Kỹ thuật số có sử dụng các kỹ thuật mã hóa làm tối ƣu hóa dung lƣợng cần truyền nên máy phát số phát đƣợc vài chƣơng trình số riêng biệt trên cùng 1 kênh phát , giúp tiết kiệm chi phí đầu tƣ, vận hành. - Sử dụng mã hóa kênh truyền nên có khả năng chống nhiễu, có khả năng phát hiện và sửa lỗi tốt hơn so với truyền hình tƣơng tự. - Truyền hình kỹ thuật số đòi hỏi thiết bị phức tạp và giá thành cao hơn so với truyền hình tƣơng tự (chỉ cần anten và tivi). - Và muốn sử dụng truyền hình số thì ngƣời dân phải bỏ chi phí sử dụng và phí thiết bị. - 1.3 Các tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất 1.3.1 Chuẩn ATSC Năm 1996 FCC đã chấp nhận tiêu chuẩn truyền hình số của Mỹ dựa trên tiêu chuẩn gói dữ liệu quốc tế 188 bytes Mpeg-2. - So sánh với chuẩn truyền hình số DVB-T hiện nay, tiêu chuẩn DVB-T2 gia tăng dung lƣợng tối thiểu 30% trong cùng điều kiện thu sóng và sử dụng các anten thu hiện có. - có thể sử dụng cho các kênh truyền 6, 7 và 8MHz. - o Sử dụng kỹ thuật BST-OFDM (Band Segmented OFDM). - 1.4 Sơ lƣợc lộ trình số hóa và xu hƣớng phân bổ tần số tại Việt nam 1.4.1 Xu hƣớng số hóa truyền hình tại Việt Nam Truyền hình số mặt đất ra đời và đã nhanh chóng khẳng định đƣợc vị thế trên thị trƣờng. - Chính vì những ƣu điểm vƣợt trội của truyền hình số mà hầu hết các nƣớc trên thế giới trong đó có Việt Nam đã đƣa ra lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất và ngƣng phát sóng truyền hình tƣơng tự. - Căn cứ Quyết định 2451/QĐ-TTg ngày 27 tháng 12 năm 2011 của Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt “Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020”. - Chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất từ công nghệ tƣơng tự sang công nghệ số (sau đây gọi là số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất) theo hƣớng hiện đại, hiệu quả, thống nhất về tiêu chuẩn và công nghệ nhằm nâng cao chất lƣợng dịch vụ, tăng số lƣợng kênh chƣơng trình, nâng cao hiệu quả sử dụng tần số truyền hình, đồng thời giải phóng một phần tài nguyên tần số để phát triển các dịch vụ thông tin di động và vô tuyến băng rộng. - Mở rộng vùng phủ sóng truyền hình số mặt đất nhằm phục vụ tốt nhiệm vụ phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, cung cấp các dịch vụ truyền hình đa dạng, phong phú, chất lƣợng cao, phù hợp với nhu cầu và thu nhập của ngƣời dân đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ chính trị, quốc phòng an ninh của Đảng và nhà nƣớc. - Hình thành và phát triển thị trƣờng truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất nhằm thu hút nguồn lực của xã hội để phát triển hạ tầng kỹ thuật truyền hình, trên cơ sở đảm bảo sự quản lý thống nhất, có hiệu quả của Nhà nƣớc. - 16 - Tạo điều kiện để tổ chức và sắp xếp lại hệ thống các đài phát thanh, truyền hình trên phạm vi cả nƣớc theo hƣớng chuyên môn hóa, chuyên nghiệp. - 1.4.2 Tích hợp thiết bị thu truyền hình số vào tivi Đề án số hóa truyền hình mặt đất đặt mục tiêu tới năm 2020 sẽ phủ sóng để truyền dẫn các kênh chƣơng trình phục vụ nhiệm vụ chính trị tới 80% dân cƣ. - Ngoài ra, 100% các hộ gia đình có máy thu hình trên cả nƣớc xem đƣợc truyền hình số bằng các phƣơng thức khác nhau. - Bộ TTTT yêu cầu các đơn vị cung cấp truyền hình không đƣợc khóa mã kênh truyền hình quảng bá khi triển khai số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất, các đơn vị cung cấp dịch vụ không đƣợc khóa mã các kênh truyền hình thiết yếu, phục vụ thông tin chính trị, xã hội. - Nhƣ vậy, khi phát sóng truyền hình tƣơng tự (Analog), các máy thu hình hiện nay (bắt sóng truyền hình bằng ăng-ten) sẽ không thu đƣợc tín hiệu truyền hình nữa và phải lắp thêm đầu thu hình số mặt đất. - Ban chỉ đạo Đề án số hóa truyền hình mặt đất (Bộ TTTT) đã thống nhất áp dụng phiên bản tiêu chuẩn DVB-T2 cho truyền hình số mặt đất Việt Nam và lộ trình tích hợp thiết bị thu truyền hình số mặt đất vào máy thu hình sản xuất và nhập khẩu để sử dụng tại thị trƣờng trong nƣớc. - Theo đó, tất cả các máy thu hình có kích thƣớc màn hình trên 32 inchs phải tích hợp thiết bị thu truyền hình số mặt đất kể từ ngày 1/4/2014, và kể từ ngày 1/4/2015 sẽ áp dụng với tất cả các máy thu hình. - 1.4.2 Định hƣớng quy hoạch 1.4.2.1 Băng tần VHF (174-230)MHz: a) Băng tần (174-230) MHz: Tạm thời dành cho hệ thống truyền hình số mặt đất và truyền hình tƣơng tự hiện hành. - Dịch vụ truyền hình số mặt đất di động, phát thanh số đƣợc sử dụng băng tần này. - b) Các kênh truyền hình tƣơng tự trong băng tần này đƣợc giải phóng theo lộ trình số hóa, theo điều kiện thực tế có thể đƣợc ƣu tiên sử dụng tại các khu vực lân cận, thay thế cho một số kênh truyền hình tƣơng tự băng tần UHF nhằm sử dụng băng tần UHF cho triển khai truyền hình số mặt đất ổn định lâu dài. - 17 1.4.2.2 Băng tần UHF (470-806) MHz: a) Dải tần (470-694) MHz (các kênh UHF 21-48): Dành cho các hệ thống truyền hình số mặt đất tiêu chuẩn DVB-T và các phiên bản tiếp theo sử dụng ổn định lâu dài. - b) Dải tần (694-790) MHz (các kênh UHF 49-60): Sử dụng tạm thời cho hệ thống truyền hình tƣơng tự và truyền hình số mặt đất, chuyển đổi kênh tần số theo lộ trình số hoá và các quy hoạch tần số có liên quan. - c) Không triển khai thêm máy phát sóng truyền hình mặt đất sử dụng các kênh UHF 61,62 thuộc dải tần (790-806)MHz, ngừng sử dụng hai kênh này để giải phóng băng tần ngay khi ấn định đƣợc kênh tần số thay thế 18 CHƢƠNG 2: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ANTEN VÀ ANTEN VI DẢI 2.1 Một số kiến thức cơ bản về anten 2.1.1 Mục đích, chức năng, nhiệm vụ của anten Việc truyền năng lƣợng điện từ trong không gian có thể đƣợc thực hiện theo hai cách. - Bức xạ sóng ra không gian: Sóng sẽ đƣợc truyền đi dƣới dạng sóng điện từ tự do. - Thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ hoặc thu nhận sóng từ không gian bên ngoài đƣợc gọi là anten. - Trong thông tin không dây anten làm nhiệm vụ bức xạ và hấp thụ sóng điện từ. - Với phát thanh - truyền hình làm nhiệm vụ quảng bá thông tin thì anten phát thực hiện bức xạ đồng đều trong mặt phẳng ngang của mặt đất để cho các đài thu ở các hƣớng bất kỳ đều có thể thu đƣợc tín hiệu của đài phát. - Trong thông tin mặt đất hoặc vũ trụ, thông tin chuyển tiếp vô tuyến điều khiển thì yêu cầu anten phát bức xạ với hƣớng tính cao. - Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trong các lĩnh vực thông tin, nhận dạng, rađa điều khiển v.v…cũng đòi hỏi anten không chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ bức xạ hay thu sóng điện từ mà còn tham gia vào quá trình gia công tín hiệu. - trong đó chủ yếu nhất là hệ thống bức xạ hoặc cảm thụ sóng, bao gồm các phần tử anten (dùng để thu hoặc phát), hệ thống cung cấp tín hiệu đảm bảo việc phân phối năng lƣợng cho các phần tử bức xạ với các yêu cầu khác nhau (trƣờng hợp anten phát), hoặc hệ thống gia công tín hiệu (trƣờng hợp anten thu). - Sơ đồ chung của hệ thống vô tuyến điện cùng với thiết bị anten nhƣ sau: Hình 2.1 Cấu trúc chung của hệ thống anten 2.1.3 Các thông số đặc trƣng của anten 2.1.3.1 Trường bức xạ Để khảo sát đặc tính trƣờng của dòng, ta thƣờng chia không gian khảo sát làm hai khu vực chính: trường gần và trường xa. - Hệ thống cung cấp tín hiệu Hệ thống bức xạ Hệ thống cảm thụ bức xạ Hệ thống gia công tín hiệu Thiết bị điều chế Thiết bị xử lý tin Máy thu Máy phát Anten phát Anten thu Hệ thống phát Hệ thống thu 20 Trường gần là miền không gian bao quanh hệ thống dòng, có bán kính r khá nhỏ so với bƣớc sóng (r > λ). - Điện trƣờng và từ trƣờng của khu xa luôn đồng pha nhau, do đó năng lƣợng bức xạ đƣợc dịch chuyển từ nguồn vào không gian xung quanh. - Trƣờng ở khu vực này có đặc tính sóng lan truyền nên trƣờng xa còn đƣợc gọi là khu sóng, hay khu bức xạ. - Khi khảo sát các bài toán bức xạ thì chúng ta thƣờng chỉ quan tâm đến trƣờng xa. - Trƣờng bức xạ có dạng sóng chạy, lan truyền từ nguồn ra xa vô tận. - Sóng bức xạ thuộc loại sóng điện-từ ngang. - Các hàm số này phụ thuộc vào phân bố dòng điện và dòng từ trong không gian của hệ thống bức xạ. - 21 2.1.3.2 Đặc tính định hướng của trường bức xạ a) Đồ thị phƣơng hƣớng biên độ và pha Gọi hàm số đặc trƣng cho sự phụ thuộc của cƣờng độ trƣờng bức xạ theo hƣớng khảo sát, ứng với khoảng cách R không đổi, là hàm phƣơng hƣớng của hệ thống bức xạ và kí hiệu là ),(f. - b) Hàm phƣơng hƣớng biên độ Nếu định nghĩa hàm phƣơng hƣớng biên độ là hàm số biểu thị quan hệ tƣơng đối của biên độ cƣờng độ trƣờng bức xạ theo các hƣớng khảo sát khi R không đổi, thì nó chính là biên độ của hàm phƣơng hƣớng phức. - Biểu diễn 3-D: Giản đồ phƣơng hƣớng đƣợc thiết lập bằng cách lấy một mặt cầu bao bọc nguồn bức xạ. - Hình 2.2 Bản đồ hướng tính không gian trong mặt phẳng theo tọa độ. - Giản đồ phƣơng hƣớng 3-D có thể đƣợc xây dựng từ hai giản đồ 2-D này. - Để có đƣợc giản đồ bức xạ 2-D, hệ anten đƣợc đo giản đồ phƣơng hƣớng trong hai mặt phẳng E và H của anten (mặt phẳng cắt). - Khi đem chiếu phần mặt cầu có các đƣờng đẳng trị nói trên lên mặt phẳng ta sẽ nhận đƣợc giản đồ phƣơng hƣớng của trƣờng bức xạ. - Tuy nhiên, khi biểu diễn giản đồ phƣơng hƣớng, cần phải chọn các mặt phẳng cắt sao cho nó phản ánh đƣợc đầy đủ nhất đặc tính phƣơng hƣớng của hệ thống bức xạ. - Giản đồ phƣơng hƣớng 2-D có thể biểu diễn trong hệ toạ độ cực hoặc hệ toạ độ vuông góc. - Hệ tọa độ vuông góc đƣợc sử dụng để biểu thị giản đồ phƣơng hƣớng hẹp một cách chi tiết. - Dƣới đây là ví dụ về giản đồ phƣơng hƣớng chuẩn hoá trong hệ tọa độ cực và hệ tọa độ vuông góc: 24 Hình 2.3 Giản đồ phương hướng chuẩn hóa trong hệ tọa độ cực Hình 2.4 Giản đồ phương hướng chuẩn hóa trong hệ tọa vuông góc Để so sánh giản đồ phƣơng hƣớng của các anten khác nhau, ta đƣa ra khái niệm độ rộng của giản đồ phương hướng. - Độ rộng của giản đồ phƣơng hƣớng đƣợc định nghĩa là góc giữa hai hƣớng, mà theo hai hƣớng đó cƣờng độ trƣờng hoặc công suất bức xạ giảm đến một giá trị nhất định. - Thƣờng thì độ rộng của giản đồ phƣơng hƣớng đƣợc xác định ở hai mức: 25 - Độ rộng của giản đồ phương hướng theo mức không là góc giữa hai hƣớng mà theo đó cƣờng độ trƣờng bức xạ bắt đầu giảm đến không. - 1.1.3.3 Đặc tính phân cực của trường bức xạ Ta đã biết ba đặc tính cơ bản của trƣờng bức xạ là đặc tính phƣơng hƣớng biên độ, đặc tính phƣơng hƣớng pha và đặc tính phân cực. - Ở phần này ta sẽ xem xét về đặc tính phân cực của trƣờng bức xạ. - Khi ở tất cả các hƣớng đều nhận đƣợc trƣờng phân cực thẳng, ta nói anten bức xạ sóng phân cực thẳng. - 27 1.1.3.4 Hệ số định hướng và hệ số tăng ích Hệ số định hướng của anten ở một hƣớng đã cho là tỷ số của mật độ công suất bức xạ bởi anten ở điểm nào đó nằm trên hƣớng ấy, trên mật độ công suất bức xạ bởi anten chuẩn cũng tại hƣớng và khoảng cách nhƣ trên, khi công suất bức xạ của hai anten là giống nhau. - Anten chuẩn có thể là một nguồn bức xạ vô hƣớng giả định, hoặc một nguồn nguyên tố nào đó đã biết. - Nếu lấy anten chuẩn là nguồn vô hƣớng thì hệ số định hƣớng có thể đƣợc định nghĩa: hệ số định hƣớng là một hƣ số biểu thị mật độ công suất bức xạ của anten ở hƣớng và khoảng cách đã cho, lớn hơn bao nhiêu lần mật độ công suất bức xạ cũng ở khoảng cách nhƣ trên khi giả thiết anten bức xạ vô hƣớng, với điều kiện công suất bức xạ giống nhau trong hai trƣờng hợp. - S0 là mật độ công suất cũng tại hƣớng và khoảng cách nhƣ trên, với giả thiết anten bức xạ đồng đều theo các hƣớng. - (2.9) Trong đó: Dmax là hệ số định hƣớng ở hƣớng bức xạ cực đại. - ),(F2m là hàm phƣơng hƣớng chuẩn hoá . - Hệ số tăng ích của anten cũng đƣợc xác định bằng cách so sánh mật độ công suất bức xạ của anten thực ở hƣớng khảo sát và mật độ công suất bức xạ của anten chuẩn (thƣờng là anten vô hƣớng) ở cùng hƣớng và khoảng cách nhƣ trên, với giả thiết công suất đặt vào hai anten bằng nhau, còn anten chuẩn có hiệu suất bằng 1. - Nó đƣợc xác định bằng tỉ số của công suất bức xạ trên công suất đặt vào anten: 0PPA. - (2.10) Trong đó: P là công suất bức xạ P0 là công suất đặt vào anten Đối với anten có tổn hao thì P < P0 nên 1A. - Trƣờng hợp hai anten có công suất đặt vào nhƣ nhau, thì anten thực (có 1A) sẽ có công suất bức xạ 0PA. - Nhƣ vậy, so với khi công suất bức xạ bằng nhau thì trong trƣờng hợp này tỷ số mật độ công suất sẽ giảm đi, với hệ số giảm bằng A. - Ta có biểu thức hệ số tăng ích của anten DSSAA (2.11) Hệ số tăng ích của anten là một thông số biểu thị đầy đủ hơn cho đặc tính bức xạ của anten so với hệ số định hƣớng vì nó không chỉ biểu thị đơn thuần đặc tính định hƣớng của anten mà còn biểu thị tổn hao trên anten. - Nội dung của phối hợp trở kháng đƣợc minh hoạ ở hình 2.5, trong đó sử dụng một mạch phối hợp đặt giữa tải và đƣờng truyền dẫn sóng . - Hình 2.5 Mạch phối hợp phối hợp trở kháng giữa trở kháng tải bất kỳ và đường truyền sóng 2.1.4.2 Ý nghĩa của việc phối hợp trở kháng Sự phối hợp trở kháng hay điều chỉnh là quan trọng vì những lí do sau. - Hình 2.6 Cấu hình của một anten vi dải Mảnh phát xạ làm bằng các chất dẫn điện, thông thƣờng là đồng và vàng, có thể sử dụng bất kỳ hình dạng nào, nhƣng những hình dạng thƣờng đƣợc sử dụng là những hình dạng sao cho việc phân tích dễ dàng và tính toán thiết kế hiệu quả
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt