1. Giới thiệu về Ăng-ten
Ăng-ten là cấu trúc chuyển tiếp giữa không gian tự do và đường truyền, như thể hiện trong Hình 1. Đường truyền có thể ở dạng đường dây đồng trục hoặc ống rỗng (ống dẫn sóng), được sử dụng để truyền năng lượng điện từ từ nguồn đến ăng-ten, hoặc từ ăng-ten đến bộ thu. Loại thứ nhất là ăng-ten phát, và loại thứ hai là ăng-ten thu.ăng-ten.
Hình 1. Đường truyền năng lượng điện từ
Sự truyền dẫn của hệ thống anten ở chế độ truyền dẫn trong Hình 1 được biểu diễn bằng mạch tương đương Thevenin như trong Hình 2, trong đó nguồn được biểu diễn bằng một máy phát tín hiệu lý tưởng, đường truyền được biểu diễn bằng một đường dây có trở kháng đặc trưng Zc, và anten được biểu diễn bằng tải ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Điện trở tải RL biểu thị tổn hao dẫn điện và điện môi liên quan đến cấu trúc anten, trong khi Rr biểu thị điện trở bức xạ của anten, và điện kháng XA được sử dụng để biểu thị phần ảo của trở kháng liên quan đến bức xạ của anten. Trong điều kiện lý tưởng, tất cả năng lượng được tạo ra bởi nguồn tín hiệu sẽ được truyền đến điện trở bức xạ Rr, được sử dụng để biểu thị khả năng bức xạ của anten. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, có tổn hao dẫn điện-điện môi do đặc tính của đường truyền và anten, cũng như tổn hao do phản xạ (không khớp) giữa đường truyền và anten. Xét đến trở kháng nội của nguồn và bỏ qua tổn thất đường truyền và phản xạ (không khớp trở kháng), công suất tối đa được cung cấp cho anten khi sử dụng phối hợp trở kháng liên hợp.
Hình 2
Do sự không khớp giữa đường truyền và anten, sóng phản xạ từ giao diện được chồng lên sóng tới từ nguồn đến anten để tạo thành sóng dừng, biểu thị sự tập trung và lưu trữ năng lượng và là một thiết bị cộng hưởng điển hình. Hình dạng sóng dừng điển hình được thể hiện bằng đường chấm chấm trong Hình 2. Nếu hệ thống anten không được thiết kế đúng cách, đường truyền có thể hoạt động như một phần tử lưu trữ năng lượng hơn là một ống dẫn sóng và thiết bị truyền năng lượng.
Các tổn thất do đường truyền, anten và sóng đứng gây ra là không mong muốn. Tổn thất đường truyền có thể được giảm thiểu bằng cách chọn các đường truyền có tổn thất thấp, trong khi tổn thất anten có thể được giảm bằng cách giảm điện trở tổn hao được biểu thị bằng RL trong Hình 2. Sóng đứng có thể được giảm thiểu và sự tích trữ năng lượng trong đường truyền có thể được giảm thiểu bằng cách khớp trở kháng của anten (tải) với trở kháng đặc trưng của đường truyền.
Trong các hệ thống không dây, ngoài việc thu hoặc phát năng lượng, ăng-ten thường được yêu cầu để tăng cường năng lượng bức xạ theo một số hướng nhất định và triệt tiêu năng lượng bức xạ theo các hướng khác. Do đó, ngoài chức năng của thiết bị thu, ăng-ten cũng phải được sử dụng như thiết bị định hướng. Ăng-ten có thể có nhiều hình dạng khác nhau để đáp ứng các nhu cầu cụ thể. Nó có thể là dây dẫn, khe hở, mảng, cụm phần tử (mảng), gương phản xạ, thấu kính, v.v.
Trong các hệ thống truyền thông không dây, anten là một trong những thành phần quan trọng nhất. Thiết kế anten tốt có thể giảm yêu cầu hệ thống và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Một ví dụ điển hình là truyền hình, nơi việc thu sóng có thể được cải thiện bằng cách sử dụng anten hiệu suất cao. Anten đối với hệ thống truyền thông cũng giống như mắt đối với con người.
2. Phân loại Anten
Ăng-ten hình loa là một loại ăng-ten phẳng, một loại ăng-ten vi sóng có mặt cắt ngang hình tròn hoặc hình chữ nhật, mở rộng dần về phía cuối ống dẫn sóng. Đây là loại ăng-ten vi sóng được sử dụng rộng rãi nhất. Trường bức xạ của nó được xác định bởi kích thước của khẩu độ loa và kiểu truyền sóng. Trong đó, ảnh hưởng của thành loa đến bức xạ có thể được tính toán bằng nguyên lý nhiễu xạ hình học. Nếu chiều dài của loa không đổi, kích thước khẩu độ và độ lệch pha bình phương sẽ tăng lên khi góc mở của loa tăng, nhưng độ lợi sẽ không thay đổi theo kích thước khẩu độ. Nếu cần mở rộng băng tần của loa, cần phải giảm sự phản xạ ở phần cổ và khẩu độ của loa; sự phản xạ sẽ giảm khi kích thước khẩu độ tăng. Cấu trúc của ăng-ten hình loa tương đối đơn giản, và kiểu bức xạ cũng tương đối đơn giản và dễ điều khiển. Nó thường được sử dụng như một ăng-ten định hướng tầm trung. Ăng-ten hình loa phản xạ parabol với băng thông rộng, búp sóng phụ thấp và hiệu suất cao thường được sử dụng trong truyền thông chuyển tiếp vi sóng.
RM-DCPHA105145-20 (10.5-14.5GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50GHz)
RM-SGHA430-10 (1.70-2.60GHz)
2. Ăng-ten vi dải
Cấu trúc của anten vi dải thường bao gồm chất nền điện môi, bộ bức xạ và mặt phẳng tiếp đất. Độ dày của chất nền điện môi nhỏ hơn nhiều so với bước sóng. Lớp kim loại mỏng ở đáy chất nền được nối với mặt phẳng tiếp đất, và một lớp kim loại mỏng có hình dạng cụ thể được tạo ra ở mặt trước thông qua quy trình quang khắc để làm bộ bức xạ. Hình dạng của bộ bức xạ có thể được thay đổi theo nhiều cách tùy theo yêu cầu.
Sự phát triển của công nghệ tích hợp vi sóng và các quy trình sản xuất mới đã thúc đẩy sự phát triển của ăng-ten vi dải. So với các loại ăng-ten truyền thống, ăng-ten vi dải không chỉ có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, cấu hình thấp, dễ uốn cong mà còn dễ tích hợp, chi phí thấp, phù hợp cho sản xuất hàng loạt và có ưu điểm về tính chất điện đa dạng.
RM-MA424435-22 (4.25-4.35GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27GHz)
Ăng-ten khe sóng dẫn là loại ăng-ten sử dụng các khe hở trong cấu trúc sóng dẫn để bức xạ. Nó thường bao gồm hai tấm kim loại song song tạo thành một ống dẫn sóng với một khe hẹp giữa hai tấm. Khi sóng điện từ đi qua khe hở của ống dẫn sóng, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra, từ đó tạo ra một trường điện từ mạnh gần khe hở để bức xạ. Do cấu trúc đơn giản, ăng-ten khe sóng dẫn có thể đạt được bức xạ băng thông rộng và hiệu suất cao, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong radar, truyền thông, cảm biến không dây và các lĩnh vực khác trong dải tần vi sóng và sóng milimét. Ưu điểm của nó bao gồm hiệu suất bức xạ cao, đặc tính băng thông rộng và khả năng chống nhiễu tốt, vì vậy nó được các kỹ sư và nhà nghiên cứu ưa chuộng.
RM-PA7087-43 (71-86GHz)
RM-PA1075145-32 (10.75-14.5GHz)
RM-SWA910-22 (9-10GHz)
Ăng-ten lưỡng nón là loại ăng-ten băng thông rộng có cấu trúc lưỡng nón, đặc trưng bởi dải tần đáp ứng rộng và hiệu suất bức xạ cao. Hai phần hình nón của ăng-ten lưỡng nón đối xứng với nhau. Nhờ cấu trúc này, có thể đạt được khả năng bức xạ hiệu quả trong dải tần rộng. Nó thường được sử dụng trong các lĩnh vực như phân tích phổ, đo bức xạ và kiểm tra tương thích điện từ (EMC). Ăng-ten này có khả năng phối hợp trở kháng và đặc tính bức xạ tốt, phù hợp với các ứng dụng cần bao phủ nhiều dải tần.
RM-BCA2428-4 (24-28GHz)
RM-BCA218-4 (2-18GHz)
Ăng-ten xoắn ốc là loại ăng-ten băng thông rộng có cấu trúc xoắn ốc, đặc trưng bởi dải tần đáp ứng rộng và hiệu suất bức xạ cao. Ăng-ten xoắn ốc đạt được sự đa dạng phân cực và đặc tính bức xạ băng rộng thông qua cấu trúc các cuộn dây xoắn ốc, và phù hợp cho các hệ thống radar, truyền thông vệ tinh và truyền thông không dây.
RM-PSA0756-3 (0.75-6GHz)
RM-PSA218-2R (2-18GHz)
Để tìm hiểu thêm về ăng-ten, vui lòng truy cập:
Thời gian đăng bài: 14 tháng 6 năm 2024
