Thiết kế anten

1. Bài tập số 6
Thiết kế Anten Loga – chu kỳ
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Quốc Định
Sinh viên thực hiện: Lê Công Quỳnh
Lớp: ĐTVT14B
1

2. Nội dung
• Bài toán
• Mô hình bài toán
• Kết quả mô phỏng bằng phần mềm FEKO
• Kết luận
2

3. Bài toán
• Thiết kế anten Loga – chu kỳ hoạt động trong dải tần số từ fmin = 400
Mhz đến fmax = 600 Mhz, với hệ số sóng đứng điện áp VSWR ≤ 3,
đường kính sợi dây làm anten d = 2 mm, khoảng cách giữa hai cáp
song hành cấp nguồn cho Anten s = 4 mm.
• Lập bảng so sánh với các Anten sau: Dipole, Yagi với số chấn tử dẫn
xạ bằng 5 đã thiết kế trong các bài tập trước đó.
3

4. Mô hình bài toán
• Ta sử dụng phần mềm FEKO để thiết kế Anten Loga – chu kỳ. Muốn vậy ta
cần xác định các thông số sau của Anten:
 Dải tần công tác: fmin = 400 Mhz – fmax = 600 Mhz.
 Bước sóng công tác cực đại: λmax = c / fmin = 750 mm.
 Bước sóng công tác cực tiểu: λmax = c / fmax = 500 mm.
Số chấn tử làm Anten: N = 5.
Góc mở α = 400.
 Chọn l5 = λmax/2 = 375 mm, l4 = t.l5, l3 = t.l4, l2 = t.l3, l1 = t.l2, với:
Khoảng cách giữa các chấn tử: d0 = 5 mm,
𝑡 ≤
4 𝜆max
𝜆min
≅ 0,936. Ở đây chọn t = 0.89.
di =
li+1 − li
2. tg
α
2
, với i = 1 ÷ 4.
4

5. • Chiều dài 2 đường dây song hành: L = d0 + d1 + d2 + d3 + d4 = 196,8
mm.
5

6. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm FEKO
Với các tham số đã chọn ở phần trước, ta tiến hành mô phỏng bằng phần
mềm FEKO, kết quả thu được như sau:
1. Hệ số sóng đứng điện áp.
6
• Từ đồ thị, ta thấy rằng hệ
số sóng đứng điện áp của
Anten luôn nhỏ hơn 3
trong dải tần từ 400 Mhz
– 600 Mhz.
• Từ đồ thị, ta tính được
dải thông của Anten là:
𝐵𝑊 =
612 − 372,9
500
= 47,82%.

7. 2. Phân bố dòng trên Anten loga – chu kỳ.
7
Ta thấy rằng phân bố dòng trên
các chấn tử giống với phân bố
dòng trên các chấn tử đối xứng,
đó là đạt cực đại tại điểm chính
giữa và giảm dần về 2 đầu mút.
Các chấn tử càng xa điểm cấp
nguồn thì dòng trên nó càng
nhỏ.

8. 3. Trở kháng vào của Anten loga – chu kỳ.
8
• Từ hình vẽ, ta thấy Anten loga – chu
kỳ đạt cộng hưởng tại nhiều tần số. Do
đó, dải thông của Anten được mở rộng.
• Kết quả này hoàn toàn phù hợp với lý
thuyết. Theo cấu trúc của Anten loga –
chu kỳ, anten được cấu tạo từ một tập
hợp các chấn tử có kích thước và
khoảng cách khác nhau nên anten có
thể đạt cộng hưởng tại nhiều tần số.

9. 4. Đồ thị bức xạ của Anten loga – chu kỳ.
 Đồ thị bức xạ của Anten loga – chu kỳ trong không gian 3 chiều:
9
Hình bên là đồ thị phát xạ của Anten Loga –
chu kỳ tại tần số trung tâm f0 = 500 Mhz. Từ
đồ thị, ta thấy rằng Anten loga – chu kỳ bức
xạ cực đại về phía các chấn tử ngắn dần,
hướng bức xạ cực đại vuông góc với trục các
chấn tử như ở Anten chấn tử thông thường.

10.  Đồ thị bức xạ của Anten Loga – chu kỳ trong mặt phẳng điện (mp yOz).
10
 Hình bên là đồ thị bức xạ của Anten
Loga – chu kỳ trong mặt phẳng điện
(mp yOz) tại tần số f = 400 Mhz, từ đồ
thị ta thấy rằng hệ số tăng ích cực đại
của Anten theo hướng bức xạ cực đại
là Gmax = 6,267 dBi. Độ rộng cánh
sóng mức nửa công suất 2θ0,5 =
139,5480.

11. 11
 Hình bên là đồ thị bức xạ của Anten
Loga – chu kỳ trong mặt phẳng điện
(mp yOz) tại tần số f = 500 Mhz, từ đồ
thị ta thấy rằng hệ số tăng ích cực đại
của Anten theo hướng bức xạ cực đại
là Gmax = 6,867 dBi. Độ rộng cánh
sóng mức nửa công suất 2θ0,5 = 67,60.

12. 12
 Hình bên là đồ thị bức xạ của Anten
Loga – chu kỳ trong mặt phẳng điện
(mp yOz) tại tần số f = 600 Mhz, từ đồ
thị ta thấy rằng hệ số tăng ích cực đại
của Anten theo hướng bức xạ cực đại
là Gmax = 6 dBi. Độ rộng cánh sóng
mức nửa công suất 2θ0,5 = 70,4890.

13.  Đồ thị bức xạ của Anten Loga – chu kỳ trong mặt phẳng từ (xOz).
13
 Hình bên là đồ thị bức xạ của
Anten Loga – chu kỳ trong mặt
phẳng từ (mp xOz) tại tần số f =
400 Mhz. Từ đồ thị, ta thấy hệ số
tăng ích cực đại của Anten trong
mặt phẳng từ ứng với tần số này
là Gmax = 6,267 dBi. Độ rộng
cánh sóng mức nửa công suất
2θ0.5 = 139,5480.

14. 14
 Hình bên là đồ thị bức xạ của
Anten Loga – chu kỳ trong mặt
phẳng từ (mp xOz) tại tần số f =
500 Mhz, Từ đồ thị, ta thấy hệ số
tăng ích cực đại của Anten trong
mặt phẳng từ ứng với tần số này
là Gmax = 6,867 dBi. Độ rộng
cánh sóng mức nửa công suất
2θ0.5 = 1240.

15.  Đồ thị bức xạ của Anten Loga – chu kỳ trong mặt phẳng từ (xOz).
15
 Hình bên là đồ thị bức xạ của
Anten Loga – chu kỳ trong mặt
phẳng từ (mp xOz) tại tần số f =
600 Mhz, Từ đồ thị, ta thấy hệ số
tăng ích cực đại của Anten trong
mặt phẳng từ ứng với tần số này
là Gmax = 6 dBi. Độ rộng cánh
sóng mức nửa công suất 2θ0.5 =
1460.

16. Kết luận
• Ta lập bảng so sánh Anten Loga – chu kỳ với các Anten: Chấn tử, Yagi.
16
Anten chấn tử Anten Yagi
(5 chấn tử dẫn xạ)
Anten Loga –
chu kỳ
BW (VSWR ≤ 3) 15,78 % 13,84% 47,82 %
Gmax
(dBi)
400 (Mhz) 6,87
500 (Mhz) 2,14 9,6 6
600 (Mhz) 6,27
2θ0.5(E)
400 (Mhz) 69,96940
500 (Mhz) 78,40390 530 179,70
600 (Mhz) 70,4890
2θ0.5(H)
400 (Mhz) 139,5480
500 (Mhz) Phát xạ vô hướng 66,50 124,1030
600 (Mhz) 1800

17. • Nhận xét:
 Anten loga – chu kỳ bức xạ cực đại về phía các chấn tử ngắn dần với
hệ số tăng ích lớn hơn nhiều lần hệ số tăng ích của chấn tử đối xứng.
 Anten loga – chu kỳ có thể đạt cộng hưởng tại nhiều tần số. Nguyên
nhân là do Anten loga – chu kỳ được cấu tạo từ một tập hợp các chấn
tử có chiều dài và khoảng cách khác nhau và được tiếp điện từ cùng
một đường dây song hành. Do vậy, dải thông của Anten loga – chu kỳ
rất rộng.
Tính định hướng của Anten loga – chu kỳ, nhìn chung yếu hơn so với
Anten Yagi trong các mặt phẳng điện và từ.
17