Báo cáo môn học anten và truyền sóng nghiên cứu về anten yagi – uda

Môn học: Anten và Truyền sóng Giảng viên: Nguyễn Thanh Hãi Ho Chi Minh City, ngày 29 tháng 7 năm 2021 Mục lục Phần 1: Giới thiệu về anten Yagi – Uda 1 Phần 2: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 2 1. Cấu tạo 2 2. Nguyên lý hoạt động 2 Phần 3: Các tham số cơ bản của anten Yagi – Uda 6 1. Hệ số sóng chậm 6 2. Đặc trưng hướng 8 3. Trở kháng vào của chấn tử chủ động 10 4. Hệ số định hướng 10 5. Dải thông của anten Yagi 11 Phần 4: Đặc tính bức xạ 12 1. Độ lợi (Gain) và hệ số chùm tia (beamwidth factors) 12 2. Các yếu tố ảnh hưởng tới độ lợi 13 3. Tỉ lệ Front to Back của anten Yagi 14 Phần 5: Ưu điểm và nhược điểm của anten Yagi – Uda so với các anten khác 14 Phần 6: Ứng dụng 15 Phần 7: Mô phỏng anten Yagi – Uda với Matlab và HFSS: 16 1. Matlab: 16 2. HFSS: 19 Tài liệu tham khảo (References) 22 Mục lục hình ảnh Hình 1: Anten Yagi Uda 1 Hình 2: Cấu tạo của Anten Yagi Uda 2 Hình 3: Nguyên lí hoạt động của Anten Yagi Uda 3 Hình 4: Mô hình anten Yagi 8 Hình 5: Góc θ trong mặt phẳng H và mặt phẳng E 10 Hình 6: Sự phụ thuộc của hệ số A vào 11 Hình 7: Độ lợi của Anten Yagi 12 Hình 8: Bảng độ lợi của Anten dựa vào các chấn tử 13 Hình 9: Mô phỏng Anten Yagi – Uda 17 Hình 10: Mô hình năng lượng bức xạ Anten YagiUda 17 Hình 11: Mô hình năng lượng bức xạ Anten YagiUda theo độ cao (Elevation) 18 Hình 12: Mô hình năng lượng bức xạ Anten YagiUda theo phương vị (Azimuth) 18 Hình 13: Mô hình bức xạ Anten YagiUda 19 Hình 14: Anten YagiUda thiết kế trên HFSS 19 Hình 15: Mô phỏng năng lượng bức xạ 3D 20 Hình 16: Mô phỏng vùng bức xạ 3D 20 Hình 17: Mô phỏng 2D 21 Phần 1: Giới thiệu về anten Yagi – Uda Anten Yagi Uda là loại anten định hướng rất phổ biến bởi vì chúng dễ chế tạo. Các anten định hướng như Yagi thường sử dụng trong những khu vực khó phủ sóng hay ở những nơi cần vùng bao phủ lớn hơn vùng bao phủ của anten omnidirectional. Anten YagiUda (do 2 người Nhật là Hidetsugu Yagi và Shintaro Uda chế tạo vào năm 1926 thuộc Đại học Hoàng gia Tohoku, Nhật Bản) được biết đến như là một anten định hướng cao được sử dụng trong truyền thông không dây. Loại anten này thường được sử dụng cho mô hình điểm điểm và đôi khi cũng dùng trong mô hình điểmđa điểm. Anten YagiUda được xây dựng bằng cách hình thành một chuỗi tuyến tính các anten dipole song song nhau. Anten Yagi Uda được dùng rộng rãi trong vô tuyến truyền hình, trong các tuyến thông tin chuyển tiếp và trong các đài rada sóng mét. Anten này đươc dùng phổ biến như thế vì nố có tính định hướng tương đối tốt mà kích thước và trọng lượng không lớn lắm, cấu trúc lại đơn giản, dễ chế tạo. Hình 1: Anten Yagi Uda Phần 2: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 1. Cấu tạo Anten Yagi Uda gồm: một chấn tử chủ động (driven element) thường là chấn tử nửa sóng, một chấn tử phản xạ (reflector) và một số chấn tử dẫn xạ thụ động (directors) được gắn trực tiếp với thanh đỡ kim loại. Nếu chấn tử chủ động là trấn tử vòng dẹt thì nó cũng có thể gắn trực tiếp với thanh đỡ và kết cấu anten sẽ trở nên đơn giản. Việc gắn trực tiếp các chấn tử lên thanh kim loại thực tế sẽ không ảnh hưởng gì đến phân bố dòng điện trên anten vì điểm giữa các chấn tử cũng phù hợp với nút của điện áp. Việc sử dụng thanh đỡ bằng kim loại cũng không ảnh hưởng gì đến bức xạ của anten vì nó được đặt vuông góc với các chấn tử. Hình 2: Cấu tạo của Anten Yagi Uda 2. Nguyên lý hoạt động Xét một anten Yagi Uda đơn giản gồm 3 chấn tử: một chấn tử chủ động (DE), hai chấn tử thụ động gồm: chấn tử phản xạ (R) và chấn tử dẫn xạ (D). Chấn tử chủ động (DE) được nối với máy phát cao tần. Dưới tác dụng của trường bức xạ tạo bởi DE, trong R và

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH MẠNG VIỄN THÔNG

Môn học :

Anten và Truyền sóng

Giảng viên: Nguyễn Thanh Hãi

Ho Chi Minh City, ngày 29 tháng 7 năm 2021

Mục lục

Phần 1: Giới thiệu về anten Yagi – Uda 1

Phần 2: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 2

1 Cấu tạo 2

2 Nguyên lý hoạt động 2

Phần 3: Các tham số cơ bản của anten Yagi – Uda 6

1 Hệ số sóng chậm 6

2 Đặc trưng hướng 8

3 Trở kháng vào của chấn tử chủ động 10

4 Hệ số định hướng 10

5 Dải thông của anten Yagi 11

Phần 4: Đặc tính bức xạ 12

1 Độ lợi (Gain) và hệ số chùm tia (beamwidth factors) 12

2 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ lợi 13

3 Tỉ lệ Front to Back của anten Yagi 14

Phần 5: Ưu điểm và nhược điểm của anten Yagi – Uda so với các anten khác 14

Phần 6: Ứng dụng 15

Phần 7: Mô phỏng anten Yagi – Uda với Matlab và HFSS: 16

1 Matlab: 16

2 HFSS: 19

Tài liệu tham khảo (References) 22

Mục lục hình ản

Hình 1: Anten Yagi - Uda 1

Hình 2: Cấu tạo của Anten Yagi - Uda 2

Hình 3: Nguyên lí hoạt động của Anten Yagi - Uda 3

Hình 4: Mô hình anten Yagi 8

Hình 5: Góc θ trong mặt phẳng H và mặt phẳng E 10

Hình 6: Sự phụ thuộc của hệ số A vào L  11

Hình 7: Độ lợi của Anten Yagi 12

Hình 8: Bảng độ lợi của Anten dựa vào các chấn tử 13

Hình 9: Mô phỏng Anten Yagi – Uda 17

Hình 10: Mô hình năng lượng bức xạ Anten Yagi-Uda 17

Hình 11: Mô hình năng lượng bức xạ Anten Yagi-Uda theo độ cao (Elevation) 18

Hình 12: Mô hình năng lượng bức xạ Anten Yagi-Uda theo phương vị (Azimuth) 18

Hình 13: Mô hình bức xạ Anten Yagi-Uda 19

Hình 14: Anten Yagi-Uda thiết kế trên HFSS 19

Hình 15: Mô phỏng năng lượng bức xạ 3D 20

Hình 16: Mô phỏng vùng bức xạ 3D 20

Hình 17: Mô phỏng 2D 21

Phần 1: Giới thiệu về anten Yagi – Uda

Anten Yagi - Uda là loại anten định hướng rất phổ biến bởi vì chúng dễ chế tạo.Các anten định hướng như Yagi thường sử dụng trong những khu vực khó phủ sóng hay

ở những nơi cần vùng bao phủ lớn hơn vùng bao phủ của anten omni-directional AntenYagi-Uda (do 2 người Nhật là Hidetsugu Yagi và Shintaro Uda chế tạo vào năm 1926thuộc Đại học Hoàng gia Tohoku, Nhật Bản) được biết đến như là một anten định hướngcao được sử dụng trong truyền thông không dây Loại anten này thường được sử dụngcho mô hình điểm- điểm và đôi khi cũng dùng trong mô hình điểm-đa điểm Anten Yagi-Uda được xây dựng bằng cách hình thành một chuỗi tuyến tính các anten dipole songsong nhau

Anten Yagi - Uda được dùng rộng rãi trong vô tuyến truyền hình, trong các tuyếnthông tin chuyển tiếp và trong các đài rada sóng mét Anten này đươc dùng phổ biếnnhư thế vì nố có tính định hướng tương đối tốt mà kích thước và trọng lượng không lớnlắm, cấu trúc lại đơn giản, dễ chế tạo

Hình 1: Anten Yagi - Uda

Phần 2: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Anten Yagi - Uda gồm: một chấn tử chủ động (driven element) thường là chấn tửnửa sóng, một chấn tử phản xạ (reflector) và một số chấn tử dẫn xạ thụ động (directors)được gắn trực tiếp với thanh đỡ kim loại Nếu chấn tử chủ động là trấn tử vòng dẹt thì

nó cũng có thể gắn trực tiếp với thanh đỡ và kết cấu anten sẽ trở nên đơn giản Việc gắntrực tiếp các chấn tử lên thanh kim loại thực tế sẽ không ảnh hưởng gì đến phân bốdòng điện trên anten vì điểm giữa các chấn tử cũng phù hợp với nút của điện áp Việc sửdụng thanh đỡ bằng kim loại cũng không ảnh hưởng gì đến bức xạ của anten vì nó đượcđặt vuông góc với các chấn tử

Hình 2: Cấu tạo của Anten Yagi - Uda

Xét một anten Yagi - Uda đơn giản gồm 3 chấn tử: một chấn tử chủ động (DE), haichấn tử thụ động gồm: chấn tử phản xạ (R) và chấn tử dẫn xạ (D) Chấn tử chủ động (DE)

chọn được độ dài của R và khoảng cách từ DE đến R một cách thích hợp thì R sẽ trởthành chấn tử phản xạ của DE Khi ấy năng lượng bức xạ của cặp DE – R sẽ giảm yếu vềphía chấn tử phản xạ và được tăng cường theo hướng ngược lại (hướng +z) Tương tựnhư vậy, nếu chọn được độ dài của D và khoảng cách từ D đến DE một cách thích hợpthì D sẽ trở thành chấn tử dẫn xạ của DE Khi ấy, năng lượng bức xạ của hệ DE – D sẽđược tập trung về phía chấn tử dẫn xạ và giảm theo hướng ngược lại (hướng –z) Kếtquả là năng lượng bức xạ của cả hệ sẽ được tập trung về một phía, hình thành một kênhdẫn sóng dọc theo trục anten, hướng từ phía chấn tử phản xạ về phía chấn tử dẫn xạ.

Hình 3: Nguyên lí hoạt động của Anten Yagi - Uda

Theo lý thuyết chấn tử ghép, dòng điện trong chấn tử chủ động (I1) và dòng điệntrong chấn tử thụ động (I2) có quan hệ với nhau bởi biểu thức:

2 1

iI

ae I

a: tỷ số biên độ dòng điện của chấn tử 2 và chấn tử 1

φ: góc sai pha của dòng điện trong chấn tử 2 so với chấn tử 1

Chấn tử chủ động: được nối trực tiếp với nguồn và tự bức xạ sóng điện từ

Chấn tử thụ động: không được cấp nguồn, hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ, trờ thành nguồn bức xạ thứ cấp.

R: điện trở bức xạ X: điện kháng riêng

Bằng cách thay đổi độ dài của chấn tử thụ động, có thể biến đổi độ lớn và dấu củađiện kháng riêng X22 và do đó sẽ biến đổi được a và  .

Càng tăng khoảng cách d thì biên độ dòng trong chấn tử thụ động càng giảm Tínhtoán cho thấy với d  (0,1 0,25) λthì khi điện kháng của chấn tử thụ động mang tínhcảm kháng sẽ nhận được I2 sớm pha hơn so với I1 Trong trường hợp này chấn tử thụđộng sẽ trở thành chấn tử phản xạ Ngược lại khi điện kháng của chấn tử thụ động mangtính dung kháng thì dòng I2 sẽ chậm pha so với I1 và chấn tử th ụ động sẽ trở thành chấn

tử dẫn xạ

Khi

22 22

arctg X 0

R  Thì chấn tử thụ động trở thành chấn tử phản xạ.

có X22>0, còn khi độ dài chấn tử nhỏ hơn độ dài cộng hưởng sẽ có X22<0 Vì vậy chấn tử

phản xạ thường có độ dài lớn hơn 2



còn chấn tử dẫn xạ thường có độ dài nhỏ hơn 2



.Thông thường, ở mỗi anten Yagi chỉ có một chấn tử làm nhiệm vụ phản xạ Đó là vìtrường bức xạ về phía ngược lại bị chấn tử này làm yếu đáng kể, nếu có thêm một chấn tửnữa đặt tiếp xúc sau đó thì chấn tử phản xạ thứ hai sẽ được kích thích rất yếu và do đó nócũng không phát huy được tác dụng Để tăng cường hơn nữa hiệu quả phản xạ, trong một

số trường hợp có thể sử dụng mặt phản xạ kim loại, lưới kim loại, hoặc một tập hợp vàichấn tử đặt ở khoảng cách giống nhau so với trấn tử chủ động, khoảng cách giữa chấn tửchủ động và chấn tử phản xạ thường được chọn trong giới hạn (0,15÷ 0,25) 

Trong khi đó, số lượng chấn tử dẫn xạ có thể khá nhiều Vì sự bức xạ của antenđược định hướng về phía các chấn tử dẫn xạ nên các chấn tử này được kích thích vớicường độ khá mạnh, và khi số chấn tử dẫn xạ đủ lớn sẽ hình thành một kênh dẫn sóng Sốchấn tử dẫn xạ có thể từ 2 10, đôi khi có thể lớn hơn (tới vài chục) Khoảng cách giữachấn tử chủ động và chấn tử dẫn xạ đầu tiên, cũng như giữa các chấn tử dẫn xạ đượcchọn trong khoảng (0,1 0,35)  Để có hệ số định hướng cực đại theo hướng bức xạchính, kích thước của các chấn tử dẫn xạ và khoảng cách giữa chúng cần được lựa chọnthích hợp sao cho đạt được quan hệ xác định đối với dòng điện trong các chấn tử Quan

hệ tốt nhất cần đạt được với các dòng điện này là tương đối đồng đều về biên độ, với giátrị gần bằng biên độ dòng điện của chấn tử chủ động, và chậm dần về pha khi di chuyểndọc theo trục anten, từ chấn tử chủ động về phía các chấn tử dẫn xạ Khi đạt được quan

hệ nói trên, trường bức xạ tổng của các chấn tử sẽ được tăng cường theo một hướng(hướng của các chấn tử dẫn xạ) và giảm nhỏ theo các hướng khác Thường điều kiện để

đạt được cực đại của hệ số định hướng về phía các chấn tử dẫn xạ cũng phù hợp với điềukiện để đạt được bức xạ cực tiểu về phía các chấn tử phản xạ Do vậy, khi anten dẫn xạđược điều chỉnh tốt thì bức xạ của nó sẽ trở thành đơn hướng Vì đặc tính bức xạ củaanten có quan hệ rất mật thiết với các kích thước tương đối của anten (kích thước so vớibước sóng) nên anten Yagi thuộc loại anten dải hẹp Dải tần số của anten, khi hệ số địnhhướng ở hướng chính biến đổi dưới 3 dB, đạt được khoảng vài phần trăm Khi số lượngchấn tử dẫn xạ khá lớn, việc điều chỉnh thực nghiệm đối với anten sẽ rất phức tạp vì khithay đổi độ dài hoặc vị trí của mỗi chấn tử sẽ dẫn đến sự thay đổi biên độ và pha củadòng điện trong tất cả các chấn tử.

Phần 3: Các tham số cơ bản của anten Yagi – Uda

Việc xác định sơ bộ các kích thước và thông số của anten có thể được tiến hànhtheo phương phương pháp lý thuyết anten sóng chậm (anten sóng chậm có vận tốc phanhỏ hơn vận tốc ánh sáng) Giả thiết các chấn tử dẫn xạ có độ dài bằng nhau và gần bằngmột nửa bước sóng, chúng được đặt cách điện đều nhau dọc theo trục và tạo thành một

cấu trúc sóng chậm (sóng mặt), với hệ số sóng chậm ε= c

v>1.Giả thiết dòng trong các chấn tử có biên độ bằng nhau nhưng lệch pha nhau ∆φ.Nếu d là khoảng cách giữ hai chấn tử thì hệ số pha của sóng chậm sẽ được xác định bởi:

Hệ số sóng chậm ε phụ thuộc vào độ dài l của các chấn tử và khoảng cách

d giữa chúng Bảng 2.1 dẫn ra các giá trị của hệ số sóng chậm ε ứng với các độ dài khác

nhau của chấn tử, tính theo ba thông số

d

l khi bán kính của chấn tử a 0,01

l  Qua

phân tích cũng đã xác nhận rằng nếu kết cấu có độ dài hữu hạn thì sẽ xuất hiện sóng phản

xạ ở đầu cuối, với hệ số phản xạ theo công suất không quá 15% Do sự phản xạ khôngđáng kể nên có thể coi gần đúng kết cấu hữu hạn gồm các chấn tử dẫn xạ có độ dài bằngnhau và đặt cách đều nhau tương đương với một hệ thống thẳng liên tục, bức xạ trục Hệ

số chậm của sóng trong hệ thống được xác định theo bảng 2.1

Với độ dài của anten L Nd đã biết, có thể xác định được hệ số chậm tốt nhất(ứng với bước sóng công tác trung bình 0) theo công thức:

ε opt=1+ λ0

2 L (2.2)Sau đó, áp dụng công thức của lý thuyết anten sóng chậm có thể tính được sự phụ

thuộc của hệ số định hướng với tần số và xác định được dải thông tần 0

f f



mà trong đó

hệ số định hướng biến đổi không quá 3 dB

Ta hãy khảo sát một ví dụ: Giả sử cần thực hiện một anten dẫn xạ để làm việctrong dải tần 200 ÷ 10MHz, độ dài anten cho trước là 3m, sao cho sẽ nhận được hệ sốđịnh hướng là cực đại khi số phần tử của anten là ít nhất

Trường hợp này, độ dài của anten là L / 0= 2 và dải thông tần yêu cầu bằng10% Ta cần chọn thông số d l  / 0,5để nhận được hệ số định hướng gần bằng 12dB.

Đồng thời, với độ dài anten đã cho sẽ tính được hệ số sóng chậm tốt nhất ε opt=1.25 Từ

d

l  ) Từ đó suy ra

2 Đặc trưng hướng

Hình 4: Mô hình anten Yagi

Ta chọn mô hình anten Yagi (như hình 4) là một tập hợp các chấn tử nửa sónggiống nhau, chấn tử chủ động A được đặt ở gốc tọa độ Vị trí của các chấn tử thụ động

trên trục z được đặc trưng bởi các tọa độ zn, với n = 1, N

( N là số chấn tử dẫn xạ)

và bởi tọa độ zp đối với chấn tử phản xạ

Việc điều chỉnh đối với mỗi chấn tử thụ động sẽ được thực hiện bởi các điệnkháng biến đổi được iXp, iX1, iX2, , iXn ứng với vị trí cố định của các chấn tử và với giátrị của các điện kháng điều chỉnh đã chọn, biên độ phức tạp của dòng điện trong mỗi chấn

tử sẽ được xác định khi giải hệ phương trình Kirchhoff đối với hệ (N+2) chấn tử ghép

các chấn tử dẫn xạ, trong đó bao gồm điện kháng riêng của mỗi chấn tử và điện khángđiều chỉnh đối với mỗi chấn tử nếu có Đại lượng U trong công thức (2.3) là điện áp đặt ởđầu vào chấn tử chủ động và có thể chọn tùy ý (ví dụ: U=1V).

Theo các trị số dòng điện tìm được khi giải hệ phương trình (2.3) sẽ tính được hàmphương hướng tổ hợp:

1

2 ( )

D1= 1,64 là hệ số định hướng của chấn tử nửa sóng.

R11= 73,1  là điện trở riêng của chấn tử nửa sóng (nghĩa là của một phần tửanten)

Hình 6: Sự phụ thuộc của hệ số A vào

L



Các anten Yagi phản ứng rất nhạy đối với sự biến đổi của tần số vì nó bao gồmcác yếu tố cộng hưởng Do đó anten Yagi có dải thông hẹp người ta xác định được rằngtác dụng của thanh phản xạ đối với trở vào của anten mạnh hơn nhiều đối với tác dụngcủa thanh dẫn xạ, vì thế nên dùng thanh phản xạ có dải thông rộng Thông thường để mởrộng dải thông thường dùng thanh phản xạ là chấn tử vòng dẹt hoặc tốt hơn là trấn tửvòng dẹt kép, ngoài ra các thanh phản xạ này được cấp nguồn

Phần 4: Đặc tính bức xạ

Những ưu điểm chính khi sử dụng anten Yagi là độ lợi và tính định hướng mà nócung cấp Độ lợi anten Yagi đặc biệt hữu ích vì nó cho phép tất cả công suất phát đượchướng vào một khu vực tập trung, hoặc khi anten Yagi được sử dụng để thu, nó cho phépthu được tín hiệu tối đa từ phía phát Bên cạnh đó, anten Yagi giảm độ lợi theo các hướngkhác, nghĩa là nó nhận hoặc truyền ít tín hiệu hơn theo các hướng khác, do đó làm giảmmức độ nhiễu Anten Yagi thuộc loại anten thụ động, tức là độ lợi bằng nhau cho cả 2phía truyền và nhận, do đó độ lợi khi truyền sẽ giống như độ lợi khi nhận

1 Độ lợi (Gain) và hệ số chùm tia (beamwidth factors)

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng

đến độ lợi anten Yagi Có một mối

liên hệ giữa độ lợi và độ rộng chùm

tia Nếu độ lợi Yagi tăng lên, thì độ

rộng chùm tia giảm Điều này được

lý giải bằng công suất phát hiện có

Vì chỉ có một lượng công suất nhất

định, để tạo ra độ lợi, công suất phải

được lấy từ một hướng để đưa vào

chùm tia chính

Hình 7: Độ

lợi của Anten Yagi

Điều này có nghĩa là các anten có độ lợi càng cao thì độ định hướng càng cao Vìthế, hai yếu tố độ lợi và độ rộng chùm hẹp phải được cân bằng để mang lại hiệu suất tốiưu

Có một số yếu tố của anten Yagi ảnh hưởng đến độ lợi của nó:

+Số lượng phần tử trong thiết kế: yếu tố rõ ràng nhất ảnh hưởng đến độ lợi củaanten Yagi là số phần tử trong anten Thông thường, chấn tử phản xạ (reflector) là phần

tử đầu tiên được thêm vào trong bất kỳ thiết kế anten Yagi nào vì nó mang lại mức tăng

độ lợi nhiều nhất, thường vào khoảng 4 đến 5 dB Sau đó đến các chấn tử dẫn xạ(directors) được thêm vào Đối với phạm vi giữa các chấn tử dẫn xạ, mỗi chấn tử dẫn xạcung cấp mức tăng độ lợi gần 1 dB

+Khoảng cách phần tử: khoảng cách có thể ảnh hưởng đến độ lợi anten Yagi (mặc

dù không nhiều bằng số lượng phần tử) Thông thường, một chùm tia có khoảng cách

rộng giữa các phần tử sẽ cho độ lợi cao hơn một chùm nhỏ gọn hơn Vị trí phần tử quantrọng nhất là chấn tử phản xạ, vì khoảng cách của chúng điều chỉnh khoảng cách của bất

kỳ phần tử chấn tử dẫn xạ nào khác có thể được thêm vào

+Độ dài anten: khi tính toán các vị trí tối ưu cho các phần tử khác nhau, người ta

đã chỉ ra rằng trong một mảng anten Yagi nhiều phần tử, độ lợi thường tỷ lệ với độ dàicủa mảng

Mặc dù có nhiều cách thiết kế khác nhau và nhiều cách cấu tạo ăng ten Yagi-Uda

Có một quy tắc hữu ích để tăng độ lợi anten Yagi như mong đợi, đó là quy tắc ngón taycái (thumb rule)

Hình 8: Bảng độ lợi của Anten dựa vào các chấn tử

Theo quy tắc ngón tay cái, khi có khoảng bốn hoặc năm chấn tử dẫn xạ, mỗi chấn

tử dẫn xạ sẽ bổ sung sẽ thêm khoảng 1dB độ lợi cho anten Yagi (lên tới 15 chấn tử dẫnxạ) Con số này giảm với số lượng chấn tử dẫn xạ ngày càng tăng

Một trong những thông số quan trong liên quan đến độ lợi của ăng ten Yagi là tỉ lệFront to Back ratio được biểu thị trên mô hình bức xạ phía dưới

Tỷ lệ front to back (Tỷ lệ

F / B) của một ăng-ten là tỷ số

giữa công suất bức xạ phía trước và công suất bức xạ theo hướng ngược lại (180 độ sovới chùm tia chính).

Tỷ lệ này cho chúng ta biết mức độ bức xạ ngược và thường được biểu thị bằng

dB Thông số này rất quan trọng trong các trường hợp cần giảm thiểu nhiễu hoặc vùngphủ theo hướng ngược lại

Front¿Back Ratio= Signal∈forward direction

Signal ∈reversedirection =

F B Front¿Back Ratio(dB)=log F

B

Phần 5: Ưu điểm và nhược điểm của anten Yagi – Uda so với các anten khác

Anten Yagi mang lại nhiều ưu điểm hơn các loại anten khác về:

+Độ lợi: anten Yagi có độ lợi cao, cho phép đầu thu nhận các tín hiệu có cường độ thấp +Cấu tạo đơn giản: anten Yagi về mặt cơ học tương đối đơn giản khi so sánh với các thiết

kế khác

+Nó sở hữu đặc tính định hướng cao vì phối hợp các chấn tử dẫn xạ (directors), chấn tửphản xạ (reflector), chấn tử chủ động (driven element)

+Nó là một anten giá rẻ phù hợp với các ứng dụng tần số cao

+Anten Yagi là một dạng thiết kế anten RF rất thực tế, là sự lựa chọn hiệu quả nhất về chiphí cho các ứng dụng cần độ lợi và định hướng cao

+Nó có trọng lượng nhẹ, hiệu quả sử dụng năng lượng tốt, dễ dàng trong thi công và lắpđặt

Bên cạnh đó anten Yagi cũng tồn tại vài nhược điểm như:

+Dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố trong khí quyển

+Băng thông bị giảm nếu số lương phần tử hướng được thêm vào nhiều hơn