Thiết kế chấn tử anten mạch dải hình chữ nhật băng X

Bài báo đề cập đến việc thiết kế chấn tử anten mạch dải hình chữ nhật trong dải tần số băng X. Việc thiết kế và tính toán được áp dụng cho tần số 9.7 GHz. Sau đó tính toán các tham số của chấn tử anten như là độ rộng, hằng số điện hiệu dụng, độ dài điện và độ dài thực tế, trở kháng đầu vào anten và phối hợp với cáp 50 Ohm. Sau khi tính toán, sử dụng phần mềm CST để mô phỏng các kết quả của việc thiết kế. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế chấn tử anten mạch dải hình chữ nhật băng XKỹ thuật điện tửTHIẾT KẾ CHẤN TỬ ANTEN MẠCH DẢI HÌNH CHỮ NHẬT BĂNG X Lê Ngọc Uyên1*, Phạm Khắc Lanh1, Trần Thị Trâm1, Cao Văn Vũ1 Tóm tắt: Bài báo đề cập đến việc thiết kế chấn tử anten mạch dải hình chữ nhật trong dải tần số băng X. Việc thiết kế và tính toán được áp dụng cho tần số 9.7 GHz. Sau đó tính toán các tham số của chấn tử anten như là độ rộng, hằng số điện hiệu dụng, độ dài điện và độ dài thực tế, trở kháng đầu vào anten và phối hợp với cáp 50 Ohm. Sau khi tính toán, sử dụng phần mềm CST để mô phỏng các kết quả của việc thiết kế. Từ khóa: Anten mạch dải chữ nhật, Trở kháng, Tổn hao phản hồi, Hệ số sóng đứng. 1. MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây việc phát triển và chế tạo anten mạch dải đã đượcứng dụng nhiều trong công nghệ thông tin và truyền thông. Việc thiết kế dựa trênviệc phân tích các tính năng của anten dạng hình chữ nhật, hình tròn, hình tamgiác, hình elip và một số dạng phổ biến khác. Trong đó việc thiết kế theo dạnghình chữ nhật được sử dụng rộng dãi nhất. Bài báo sẽ tập trung phân tích tính toánvà thiết kế các tham số anten mạch dải hình chữ nhật [1,2,3,4,5] 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Về một chấn tử anten mạch dải ta có thể xem xét như là sự kết hợp mắc songsong của các điện trở R, điện cảm L, và điện dung C như hình 1. Các giá trị của R,L, C được tính theo công thức mở rộng được trình bày ở phần dưới. Rp Xp R L C Hình 1. Sơ đồ mạch điện tương đương của chấn tử anten. Ở đây. các giá trị Rp và Xp được thêm vào là để tính phối hợp trở kháng với đầuvào cấp điện cho chấn tử. Các giá trị R, L, C được tính theo công thức như sau:  elW y0 C  0 cos 1 ( ) (1) 2h l 1 (2) L  2C Qr R (3) C250 L.N.Uyên, P.K.Lanh, Tr.T.Trâm, C.V.Vũ, “Thiết kế chấn tử anten … chữ nhật băng X.”Nghiên cứu khoa học công nghệ r c Qr  (4) 4 fh Ở đây : c : Vận tốc ánh sáng ω=2πf f: Tần số cần bức xạ của anten cần thiết kế l Độ dài điện của chấn tử anten W Độ rộng của chấn tử anten εo Hằng số điện môi không khí h Độ dày của tấm điện môi2.1. Tính toán các tham số của chấn tử anten Các tham số của anten như là độ rộng, hằng số điện môi hiệu dụng, độ dài điện,độ dài mở rộng, độ dài thực tế được tính trong các công thức sau: Độ rộng của chấn tử anten tính theo công thức (5): c W (5) r 1 2f 2  r  1  r 1 12h  12 e   (1  ) (6) 2 2 W c leff  (7) 2 f e W ( e  0.3).(  0.264)  l  0.412 h h (8) W ( e  0.258).(  0.8) h l  leff  2.l (9)Trong đó: leff : Độ dài hiệu dụng của chấn tử anten; l : Độ dài thực tế của chấn tử anten.2.2. Phối hợp trở kháng anten Trở kháng vào của anten được thu được theo hình 1 là: R 2 L2  jR 2 ( L   3 L2C ) Zin  (10) XVới giá trị: X  R 2 (1   2 LC )2   2 L2 (11)2.3. Tính toán vị trí cấp điện cho chấn tửTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 10 - 2015 251 Kỹ thuật điện tử Vị trí cấp điện phải phối hợp tốt nhất với chấn tử anten để đảm bảo ít tổn haophản hồi. Thông thường để đưa vị trí cấp điện về giữa chấn tử anten ta dùng cấpđiện dạng khe: Ở đây, giá trị W0 phụ thuộc vào giá trị trở kháng của nguồn cấp điện cho chấntử anten. Để xác định giá trị y0 cho Z in = Z0 (Trở kháng của cáp cấp điện. Thông thườngchọn cáp 50 Ohm). Từ đó tính được C và tính ra giá trị y0.2.4. Trường bức xạ Bức xạ của chấn tử anten được tính theo các công thức sau:   k 0W   -jk 0 r    sin  sin   ...