Ảnh hưởng tương hổ của các phần tử trong hệ anten phức tạp

Ảnh hưởng tương hỗ của các anten trong hệ anten phức tạp

Trường ĐH Giao Thông Vận

Tải TPHCM Bài thuyết trình môn anten

truyền sóng

• Ảnh hưởng tương hổ

của các phần tử

trong hệ anten phức

tạp.

Nội dung:

I Tính trở kháng tương hỗ của hệ anten theo phương pháp

suất điện động cảm ứng

II Trở kháng vào và trở kháng bức xạ của hệ hai chấn tử

III Chấn tử thụ động và chấn tử chủ động

IV Trở kháng tương hỗ của chấn tử thẳng và anten dây có hình

dạng tùy ý

Dẫn nhập:

• Khi 2 chấn tử đặt gần nhau chúng sẽ ảnh hưởng lẫn nhau

(tương tác điện và các tham số khác) Trường bức xạ của phần

tử này sẽ tác động lên phần tử kia, tạo ra suất điện động cảm ứng trên chúng Sức điện động này sẽ làm biến đổi phân bố dòng, công suất bức xạ, do đó biến đổi trở kháng bức xạ và trở kháng vào của phần tử ấy

• Để nghiên cứu các tham số của hệ như trở kháng bức xạ, trở kháng vào cần khảo sát ảnh hưởng tương hỗ của các phần tử

mà đặc trưng là trở kháng tương hỗ giữa chúng

I Trở kháng tương hỗ của hệ anten theo

phương pháp sức điện động cảm ứng

• Tại bề mặt chấn tử 1, 2, thành phần tiếp tuyến của cường độ điện trường là:

= +

= +

: thành phần tiếp tuyến của điện trường

tạo bởi dòng điện trên chấn tử 1, 2.

• Sức điện động đầu vào của mỗi chấn tử khi có

xét đến ảnh hưởng của trường tạo bở chấn tử thứ

2 được xác định theo công thức.

Đối với chấn tử 1:

=

= (1.1)

•

Đối với chấn tử 2:

=

= (1.2)

nếu kí hiệu:

= (1.3)

= (1.4)

ta có thể viết lại (1.1) và (1.2) dưới dạng

= + (1.7)

, : trở kháng riêng của chấn tử 1 và 2 khi đứng đơn độc không có chấn

tử kia.

, : trở kháng tương hỗ (luôn bằng nhau)

• Khi tính trở kháng tương hỗ giữa hai chấn tử ta có thể sử dụng tùy

ý một trong hai công thức (1.4) và (1.6) Các công thức này

có thể được viết dưới dạng ttổng quát cho 2 chấn tử j và n bất kỳ.

= (1.9)

hoặc

=

:thành phần tiếp tuyến của điện trường trên bề mặt chấn tử j, do dòng điện của chấn tử n gây ra, và ngược lại

Trường hợp hệ anten gồm N chấn tử:

= +

= +

……….……… (1.10)

= +

……….

= +

………

Với j =

Từ các phương trình của hệ (1.10) ta có thể xác định trở kháng vào của mỗi chấn tử trong hệ anten theo công thức:

Trong trường hợp tổng quát, trở kháng vào cảu chấn tử là đại lượng phức:

công suất bức xạ của chấn tử:

II Trở kháng vào và trở kháng bức xạ của hệ hai

chấn tử.

Nếu quan hệ đầu vào của hệ 2 chấn tử được biểu thị bởi công thức

= a (2.0)

chia lần lượt (1.7) và (1.8) cho ta được trở kháng vào của mỗi chấn tử khi kể đến ảnh hưởng tương hổ của chấn tử kia.

= = + a

(2.1)

= = +

Biểu diễn dưới dạng phức:

= +i = +i = +i

= +a( 𝛹- + a( 𝛹+

= +a( 𝛹+ - ( 𝛹-

 Nhận xét:

+ Từ công thức ta thấy trở kháng vào của mỗi chấn tử sẽ bằng trở kháng vào riêng của mỗi chấn tử cộng với trở kháng phản ánh của chấn tử kia vào nó Trường hợp dòng điện của 2 chấn tử có biên độ và pha khác nhau thì trở kháng phản ánh cũng khác nhau + Trị số của trở kháng phản ánh phụ thuộc vào tỉ số dòng điện và các kích thước hình học của hệ thống.

+ Nếu dòng điện của 2 chấn tử có biên độ và pha giống nhau (a

=1) thì trở kháng phản ánh bằng trở kháng tương hổ.

Theo công thức (2.1) ta có thể thiết lập sơ đồ tương đương của 2 chấn

tử như hình sau.

Nếu coi bức xạ của các chấn tử là 100% thì công suất của máy phát cung cấp cho chấn tử 1 và bức xạ bởi chấn tử bằng:

công suất máy phát cung cấp cho chấn tử 2 và bức xạ bởi chấn tử

bằng:

Công suất bức xạ của hệ thống sẽ bằng tổng công suất công suất bức

xạ riêng lẽ, nghĩa là:

= + = + 𝛹]

Do đó điện trở bức xạ của hệ thống (tính theo dòng điện ở điểm cấp điện của chấn tử 1) là:

Không phụ thuộc vào điện kháng riêng và điện kháng tương hỗ của hai chấn tử

III Chấn tử thụ động và chấn tử chủ động

• Định nghĩa : chấn tử được nối với nguồn được gọi là chấn tử chủ động, chấn tử không được nối với nguồn được gọi là chấn tử thụ động.

• Sơ đồ chấn tử và mạch tương đương:

Để tính dòng điện trong chấn tử thụ động ta áp dụng hệ phươg trình kirchhoff

•

= + (3.1)

: điện kháng điều chỉnh mắc ở đầu vào chấn tử thụ động

từ phương trình (3.2) ta rút ra được:

(3.3)

so sánh (3.3) với (2.0) ta được:

Kết hợp (3.3), (2.0)và (2.1) ta được biểu thức tính tổng trở kháng vào của chấn tử chủ động (chấn tử nguồn).

Tổng trở kháng vào chủa chấn tử nguồn có giá trị bằng 0 ()

Điện trở bức xạ của cả hệ thống sẽ được xác định theo công thức (2.4) Trong đó a và 𝛹 được xác định theo (3.4) và (3.5).

𝛹 ≈ 𝛹

nghĩa là dòng trong hai chấn tử bằng nhau về biên độ nhưng ngược pha, bức xạ của hệ thống sẽ triệt tiêu.

IV Trở kháng tương hỗ của anten thẳng và

anten dây có dạng tùy ý

• Ta khảo sát tương hỗ của 2 anten, trong đó anten 1 là chấn tử thẳng độ dài l, có dòng điện phân bố theo quy luật hình sin Anten 2 là anten dây, có dạng 1 đường cong tùy

ý, hàm phân bố dòng điện là hàm thực đã biết

=

.

+ Y(t) + Z(t)

theo công thức (1.9)

là thành phần tiếp tuyến của

điện trường do anten 1 tạo ra

trên đoạn anten 2.

: dòng điện trên anten 2.

dòng điện tại điểm cấp điện.

•

Nếu ký hiệu là cường độ điện trường do anten 1 tạo ra tại phần

tử ds của anten 2 thì:

Trong đó là thành phần tiếp tuyến đơn vị tại phần tử ds.

Các thành phần trong hệ tọa độ được xác định theo hình 6.5 là:

là thành phần dọc và thành phần hướng tâm của điện trường tạo bởi chấn tử ở khu gần.

Tài liệu tham khảo :

• Lý thuyết và kỹ thuật anten _ GS.TSKH.Phan Anh

Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý

theo dõi