Bài giảng Vô tuyến điện đại cương: Chương 15 - TS. Ngô Văn Thanh

Chương 15 - Antenna và truyền sóng. Nội dung trình bày trong chương gồm: Sóng radio, trở kháng, góc khối và hướng, antenna phát sóng, antenna thu sóng, công thức Friis, nguyên lý đảo, antenna lưỡng cực, antenna que, tầng điện ly, sóng radio trong tầng điện ly, tần số tới hạn, tần số khả dụng cực đại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vô tuyến điện đại cương: Chương 15 - TS. Ngô Văn ThanhVÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG TS. Ngô Văn Thanh Viện Vật Lý Hà Nội - 20162 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 Tài liệu tham khảo [1] David B. Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999). [2] Dennis L. Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge University Press 2011). [3] Jon B. Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge University Press 2009). [4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT [5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT [6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/votuyendien/ Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 CHƯƠNG 15. ANTENNA VÀ TRUYỀN SÓNG 1. Sóng radio 9. Antenna lưỡng cực 2. Trở kháng 10. Antenna que 3. Góc khối và hướng 11. Tầng điện ly 4. Antenna phát sóng 12. Sóng radio trong tầng 5. Antenna thu sóng điện ly 6. Công thức Friis 13. Tần số tới hạn 7. Định lý antenna 14. Tần số khả dụng cực đại 8. Nguyên lý đảo4 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Sóng radio Radio Waves  Hệ phương trình Maxwell của các sóng phằng trong không gian tự do  Đạo hàm theo thời gian của một phaso được thay bởi • : độ từ thẩm và điện môi  Giả thiết, trong mặt phẳng sóng, chỉ có dao động theo trục z  Trường điện từ biến đổi theo hàm e mũ :  Viết lại các phương trình Maxwell  Điện trường và từ trường chỉ có các thành phần theo trục x và y5 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 1. Sóng radio  Xét trường hợp phân cực tuyến tính : các trường chỉ nằm trên một trục • Quay hệ trục sao cho điện trường nằm theo trục x  Từ trường phải hướng theo trục y  Trở kháng của sóng :  Hằng số pha :  Vận tốc truyền sóng :  Mật độ công suất trung bình theo phương z • Đơn vị đo : W/m26 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2. Trở kháng Impedance Xét mạch điện mà antenna phát sóng đóng vai trò là tải  Trở kháng của tải : Z  Cường độ dòng điện : I  Công suất phát sóng  Có 2 loại công suất: • Công suất hấp thụ của vật liệu chế tạo ra antenna • Công suất phát sóng thực  Tách điện trở của antenna thành 2 thành phần điện trở • Điện trở phát sóng (radiation) : • Điện trở tiêu hao (loss) :  Tổng trở  Hiệu suất phát sóng :  Mạch tương đương Thevenin với nguồn điện áp Vo7 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 3. Góc khối và hướng Directions and Solid Angles Các tham số hướng  Zenith : đỉnh  Elevation : góc nâng  Azimuth : góc phương vị Góc khối   : góc khối là diện tích hình chiếu của mặt S lên hình cầu đơn vị (4)   : góc phẳng = hình chiếu của đường cong C lên đường tròn đơn vị (2)8 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 4. Antenna phát sóng Transmitting Antennas  Định nghĩa : độ lợi của antenna phát sóng (đại lượng không thứ nguyên) • Sr : mật độ công suất cực đại của antenna chuẩn • S : mật độ công suất có đơn vị đo : W/m2  Mật độ công suất của antenna đẳng hướng chuẩn tỷ lệ với công suất phát sóng  r : khoảng cách từ antenna  Độ lợi :  Trường hợp antenna lý tưởng (không suy hao = lossless)  Mật độ công suất tính theo đơn vị góc khối :  Viết lại tích phân9 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 5. Antenna thu sóng Receiving Antennas Đặc trưng:  Độ dài hiệu dùng và diện tích hiệu dụng  Điện áp tương đương Vo h : độ dài hiệu dụng và E là điện trường tới Antenna lưỡng cực  Gồm 1 cặp dây với tổng độ dài =   : góc tới của điện trường  Điện áp hai cực antenna :  Quay antenna theo hướng phân cực của sóng tới • Độ dài hiệu dụng của antenna10 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 5. Antenna thu sóng  Diện tích hiệu dụng của trạm thu • Pr : công suất thu được từ antenna • ...