Trong kỷ nguyên hiện đại của giao tiếp không dây , nhiều kỹ sư đang thể hiện sự quan tâm đến chuyên môn hóa trong lĩnh vực truyền thông, nhưng điều này đòi hỏi kiến thức cơ bản về các khái niệm truyền thông cơ bản như các loại ăng ten, bức xạ điện từ và các hiện tượng khác nhau liên quan đến lan truyền, v.v. vì chúng chuyển đổi các tín hiệu điện tử thành sóng điện từ một cách hiệu quả.

Các loại Anten

Anten là thành phần cơ bản của bất kỳ mạch điện vì chúng cung cấp các liên kết kết nối giữa máy phát và không gian trống hoặc giữa không gian trống và máy thu. Trước khi chúng tôi thảo luận về các loại ăng-ten, có một số đặc tính cần được hiểu. Ngoài những đặc tính này, chúng tôi cũng trình bày chi tiết về các loại anten khác nhau được sử dụng trong hệ thống thông tin liên lạc.

Thuộc tính của Anten

Ăng-ten
Miệng vỏ
Định hướng và băng thông
Phân cực
Chiều dài hiệu quả
Sơ đồ cực

Ăng-ten: Tham số đo mức độ định hướng của mẫu xuyên tâm của ăng-ten được gọi là độ lợi. Một ăng ten có độ lợi cao hơn sẽ hiệu quả hơn trong dạng bức xạ của nó. Ăng-ten được thiết kế theo cách mà công suất tăng theo hướng mong muốn và giảm theo hướng không mong muốn.

G = (công suất phát ra bởi một ăng-ten) / (công suất bức xạ bởi ăng-ten giới thiệu)

Miệng vỏ: Khẩu độ này còn được gọi là khẩu độ hiệu dụng của anten tham gia tích cực vào quá trình truyền và nhận sóng điện từ. Công suất nhận được bởi ăng-ten được liên kết với khu vực tập thể. Khu vực thu thập này của một ăng-ten được gọi là khẩu độ hiệu dụng.

Pr = Pd * A watt
A = pr / pd m2

Hướng và Băng thông: Chỉ thị của một ăng ten được định nghĩa là phép đo bức xạ công suất tập trung theo một hướng cụ thể. Nó có thể được coi là khả năng của một anten để hướng công suất bức xạ theo một hướng nhất định. Nó cũng có thể được lưu ý là tỷ số giữa cường độ bức xạ theo một hướng nhất định với cường độ bức xạ trung bình. Băng thông là một trong những thông số mong muốn để chọn một ăng-ten. Nó có thể được định nghĩa là dải tần số mà anten có thể bức xạ năng lượng và nhận năng lượng một cách thích hợp.

Phân cực: Sóng điện từ phóng ra từ một ăng-ten có thể bị phân cực theo chiều dọc và chiều ngang. Nếu sóng bị phân cực theo phương thẳng đứng, thì vectơ E là phương thẳng đứng và nó yêu cầu một ăng ten thẳng đứng. Nếu vectơ E theo phương ngang, nó cần một ăng ten nằm ngang để phóng nó. Đôi khi, phân cực tròn được sử dụng, nó là sự kết hợp của cả hai cách ngang và dọc.

Chiều dài hiệu quả: Chiều dài hiệu dụng là thông số của anten đặc trưng cho hiệu suất của anten trong việc phát và thu sóng điện từ. Chiều dài hiệu dụng có thể được xác định cho cả anten phát và anten thu. Tỷ số giữa EMF tại đầu vào máy thu với cường độ điện trường xuất hiện trên ăng ten được gọi là chiều dài hiệu dụng của máy thu. Chiều dài hiệu dụng của máy phát có thể được định nghĩa là chiều dài của không gian tự do trong dây dẫn và sự phân bố dòng điện trên chiều dài của nó tạo ra cùng một cường độ trường theo bất kỳ hướng bức xạ nào.

Chiều dài hiệu dụng = (Diện tích phân bố dòng điện không đồng nhất) / (Diện tích phân bố dòng điện đồng nhất)

Sơ đồ cực: Đặc tính quan trọng nhất của anten là dạng bức xạ hoặc biểu đồ cực của nó. Trong trường hợp một ăng-ten phát, đây là một biểu đồ thảo luận về cường độ của trường công suất được bức xạ bởi ăng-ten theo các hướng góc khác nhau như thể hiện trong biểu đồ bên dưới. Một biểu đồ cũng có thể được lấy cho cả hai mặt phẳng dọc và ngang - và nó cũng được đặt tên là các mẫu dọc và ngang, tương ứng.

Cho đến bây giờ chúng ta đã đề cập đến các thuộc tính của anten, và bây giờ chúng ta sẽ thảo luận về các loại anten khác nhau được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau.

Các loại Anten

Ăng ten định kỳ Log

Nơ Tie Anten
Mảng lưỡng cực tuần hoàn

Anten dây

Ăng ten lưỡng cực ngắn
Ăng ten lưỡng cực
Ăng ten đơn cực
Ăng ten vòng lặp

Anten sóng du lịch

Anten xoắn ốc
Ăng-ten Yagi-Uda

Ăng ten vi sóng

Ăng ten dải vi hình chữ nhật
Ăng-ten ngược-F phẳng

Anten phản xạ

Phản xạ góc
Phản xạ Parabol

1. Ăng-ten Log-Định kỳ

Ăng ten định kỳ Log

Một ăng ten tuần hoàn log cũng được đặt tên là mảng tuần hoàn log. Nó là một ăng ten chùm hẹp đa phần tử, định hướng, hoạt động trên một dải tần số rộng. Ăng-ten này được làm bằng một loạt các lưỡng cực đặt dọc theo trục ăng-ten trong những khoảng thời gian không gian khác nhau, theo sau là một hàm logarit của tần số. Ăng ten theo chu kỳ nhật ký được sử dụng trong một loạt các ứng dụng đòi hỏi băng thông thay đổi cùng với độ lợi và định hướng của ăng ten.

Ăng-ten nơ-Tie

Nơ Tie Antenna

Ăng-ten thắt nơ còn được gọi là ăng-ten Biconical hoặc ăng-ten bướm. Ăng-ten hình nón là ăng-ten băng rộng đa hướng. Theo kích thước của ăng ten này, nó có đáp ứng tần số thấp và hoạt động như một bộ lọc thông cao. Khi tần số đi đến giới hạn cao hơn, xa tần số thiết kế, dạng bức xạ của ăng-ten bị méo và lan rộng.

Hầu hết các ăng-ten thắt nơ là dẫn xuất của ăng-ten lưỡng tính. Đĩa đệm là một loại ăng-ten nửa hình nón. Ăng-ten thắt nơ là phẳng, và do đó, ăng-ten định hướng.

Mảng lưỡng cực tuần hoàn

Ăng ten lưỡng cực tuần hoàn Log

Loại ăng-ten phổ biến nhất được sử dụng trong công nghệ truyền thông không dây là một mảng lưỡng cực log-tuần hoàn về cơ bản bao gồm một số phần tử lưỡng cực. Các ăng-ten mảng lưỡng cực này giảm kích thước từ đầu sau đến đầu trước. Chùm tia chính của ăng-ten RF này đến từ phần đầu xe nhỏ hơn.

Phần tử ở cuối mảng có kích thước lớn với nửa bước sóng hoạt động trong dải tần số thấp. Khoảng cách của phần tử được giảm dần về phía đầu trước của mảng, trong đó các mảng nhỏ nhất được đặt. Trong quá trình hoạt động này, khi tần số thay đổi, quá trình chuyển đổi trơn tru diễn ra dọc theo mảng các phần tử, dẫn đến hình thành một vùng hoạt động.

2. Anten dây

Antenna dây

Anten dây còn được gọi là anten tuyến tính hoặc anten cong, loại anten này rất đơn giản, rẻ tiền và được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Các anten này được chia nhỏ thành bốn như giải thích bên dưới.

Ăng ten lưỡng cực

Ăng ten lưỡng cực là một trong những cách sắp xếp ăng ten đơn giản nhất. Anten lưỡng cực này bao gồm hai thanh kim loại mỏng với hiệu điện thế hình sin giữa chúng. Chiều dài của các thanh được chọn sao cho chúng có chiều dài một phần tư bước sóng ở các tần số hoạt động. Các ăng-ten này được sử dụng để thiết kế ăng-ten của riêng chúng hoặc các ăng-ten khác. Chúng rất đơn giản để xây dựng và sử dụng.

Ăng ten lưỡng cực

Ăng ten lưỡng cực bao gồm hai thanh kim loại để dòng điện và tần số chạy qua. Dòng điện và dòng điện áp này tạo ra sóng điện từ và các tín hiệu vô tuyến được bức xạ. Ăng-ten bao gồm một phần tử bức xạ chia tách các thanh và tạo ra dòng điện chạy qua trung tâm bằng cách sử dụng một bộ nạp ở máy phát mà lấy từ máy thu. Các loại ăng-ten lưỡng cực khác nhau được sử dụng như Ăng ten RF bao gồm nửa sóng, nhiều sóng, gấp khúc, không cộng hưởng, v.v.

Ăng ten lưỡng cực ngắn:

“cách hoạt động của điện 3 pha ”

Ăng ten lưỡng cực ngắn

Nó là loại đơn giản nhất trong tất cả các loại anten. Ăng ten này là một dây dẫn hở mạch, trong đó ngắn biểu thị là 'liên quan đến bước sóng' vì vậy ăng-ten này ưu tiên kích thước của dây so với bước sóng của tần số hoạt động. Cần xem xét đến kích thước tuyệt đối của ăng ten lưỡng cực. Ăng ten lưỡng cực ngắn được tạo thành từ hai dây dẫn đồng tuyến tính được đặt cuối cùng, với một khoảng cách nhỏ giữa các dây dẫn bằng một bộ trung chuyển. Một lưỡng cực được coi là ngắn nếu chiều dài của phần tử bức xạ nhỏ hơn một phần mười bước sóng.

L<λ/10

Ăng ten lưỡng cực ngắn được làm bằng hai dây dẫn đồng tuyến tính được đặt cuối cùng, với một khoảng cách nhỏ giữa các dây dẫn bằng một bộ trung chuyển.

Ăng ten lưỡng cực ngắn thường không đạt yêu cầu từ quan điểm hiệu quả bởi vì hầu hết công suất đi vào ăng ten này bị tiêu tán khi tổn thất nhiệt và điện trở cũng trở nên cao dần.

Ăng ten đơn cực

Một ăng ten đơn cực là một nửa của ăng ten lưỡng cực đơn giản nằm trên mặt phẳng nối đất như thể hiện trong hình bên dưới.

Dạng bức xạ phía trên mặt phẳng nối đất sẽ giống như ăng ten lưỡng cực nửa sóng, tuy nhiên, tổng công suất bức xạ bằng một nửa của lưỡng cực mà trường chỉ bức xạ ở vùng trên bán cầu. Định hướng của các anten này trở nên gấp đôi so với các anten lưỡng cực.

Ăng-ten đơn cực cũng được sử dụng làm ăng-ten gắn trên xe vì chúng cung cấp mặt phẳng mặt đất cần thiết cho các ăng-ten gắn trên mặt đất.

Ăng ten vòng lặp

Ăng ten vòng lặp

Ăng ten vòng chia sẻ các đặc điểm tương tự với cả ăng ten lưỡng cực và đơn cực vì chúng đơn giản và dễ chế tạo. Anten vòng có nhiều hình dạng khác nhau như hình tròn, hình elip, hình chữ nhật, ... Đặc điểm cơ bản của anten vòng là không phụ thuộc vào hình dạng của nó. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các liên kết thông tin liên lạc với tần số khoảng 3 GHz. Các anten này cũng có thể được sử dụng làm đầu dò trường điện từ trong dải vi ba.

Chu vi của ăng-ten vòng xác định hiệu quả của ăng-ten tương tự như chu vi của ăng-ten lưỡng cực và đơn cực. Các ăng ten này được phân loại thành hai loại: điện nhỏ và điện lớn dựa trên chu vi của vòng lặp.

Ăng ten vòng nhỏ bằng điện ———> Chu vi≤λ⁄10

Ăng-ten vòng lặp lớn điện ———> Chu vi≈λ

Các vòng dây nhỏ bằng điện của một lượt có điện trở bức xạ nhỏ so với điện trở mất mát của chúng. Khả năng chống bức xạ của anten vòng nhỏ có thể được cải thiện bằng cách thêm nhiều lượt hơn. Các vòng lặp nhiều lần có khả năng chống bức xạ tốt hơn ngay cả khi chúng có hiệu suất thấp hơn.

Antenna vòng nhỏ

Do đó, ăng ten vòng nhỏ chủ yếu được sử dụng làm ăng ten thu nơi không bắt buộc có tổn hao. Các vòng lặp nhỏ không được sử dụng làm anten phát do hiệu suất thấp.

Anten vòng cộng hưởng tương đối lớn và được định hướng bởi hoạt động của bước sóng. Chúng còn được gọi là anten vòng lớn vì chúng được sử dụng ở các tần số cao hơn, chẳng hạn như VHF và UHF, trong đó kích thước của chúng là thuận tiện. Chúng có thể được xem như ăng ten lưỡng cực gấp khúc và biến dạng thành các hình dạng khác nhau như hình cầu, hình vuông, v.v., và có các đặc điểm tương tự như hiệu suất bức xạ cao.

3. Anten sóng du lịch

Anten xoắn ốc

Anten xoắn còn được gọi là anten xoắn. Chúng có cấu trúc tương đối đơn giản với một, hai hoặc nhiều dây mỗi vòng quấn để tạo thành một vòng xoắn, thường được hỗ trợ bởi mặt phẳng mặt đất hoặc gương phản xạ hình dạng và được điều khiển bởi nguồn cấp dữ liệu thích hợp. Thiết kế phổ biến nhất là một dây đơn được nối đất và được nuôi bằng một đường dây đồng trục.

Nói chung, các đặc tính bức xạ của ăng ten xoắn có liên quan đến đặc điểm kỹ thuật này: kích thước điện của cấu trúc, trong đó trở kháng đầu vào nhạy cảm hơn với cao độ và kích thước dây.

Ăng ten xoắn

Ăng ten xoắn có hai chế độ bức xạ chủ yếu: chế độ bình thường và chế độ hướng trục. Chế độ dọc trục được sử dụng trong một loạt các ứng dụng. Ở chế độ bình thường, kích thước của đường xoắn nhỏ so với bước sóng của nó. Ăng-ten này hoạt động như ăng-ten lưỡng cực hoặc đơn cực ngắn. Trong chế độ trục, kích thước của đường xoắn là giống nhau so với bước sóng của nó. Ăng-ten này hoạt động như ăng-ten định hướng.

Ăng-ten Yagi-Uda

Ăng-ten Yagi-Uda

Một ăng-ten khác sử dụng các phần tử thụ động là Ăng ten Yagi-Uda . Loại ăng-ten này không tốn kém và hiệu quả. Nó có thể được xây dựng với một hoặc nhiều phần tử phản xạ và một hoặc nhiều phần tử giám đốc. Ăng-ten Yagi có thể được chế tạo bằng cách sử dụng một ăng-ten có một bộ phản xạ, một phần tử tích cực lưỡng cực gấp lại được điều khiển và các giám đốc, được gắn để phân cực ngang theo hướng thuận.

“chuyển đổi 3 pha sang một pha ”

4. Ăng ten vi sóng

Ăng-ten hoạt động ở tần số vi ba được gọi là ăng ten vi sóng . Các ăng-ten này được sử dụng trong một loạt các ứng dụng.

Ăng ten dải vi hình chữ nhật

Ăng ten dải vi hình chữ nhật

Đối với các ứng dụng tàu vũ trụ hoặc máy bay - dựa trên các thông số kỹ thuật như kích thước, trọng lượng, chi phí, hiệu suất, dễ lắp đặt, v.v. - ưu tiên sử dụng ăng ten cấu hình thấp. Các ăng-ten này được gọi là ăng-ten microstrip hình chữ nhật hoặc ăng-ten vá chúng chỉ yêu cầu không gian cho đường cấp dữ liệu thường được đặt phía sau mặt đất. Nhược điểm lớn của việc sử dụng các ăng-ten này là băng thông không hiệu quả và rất hẹp, thường chỉ bằng một phần trăm hoặc nhiều nhất là một vài phần trăm.

Ăng-ten ngược-F phẳng

Ăng-ten F đảo ngược phẳng có thể được coi là một loại ăng-ten F đảo ngược tuyến tính (IFA) trong đó phần tử bức xạ dây được thay thế bằng một tấm để tăng băng thông. Ưu điểm của những ăng-ten này là chúng có thể được giấu vào trong vỏ của thiết bị di động khi so sánh với các loại ăng-ten khác nhau như ăng-ten hình roi, thanh hoặc xoắn ốc, v.v. Ưu điểm khác là chúng có thể giảm bức xạ ngược về phía đỉnh của ăng ten bằng cách hấp thụ điện năng, giúp nâng cao hiệu quả. Chúng cung cấp độ lợi cao ở cả trạng thái ngang và dọc. Tính năng này quan trọng nhất đối với bất kỳ loại ăng-ten nào được sử dụng trong truyền thông không dây.

5. Anten phản xạ

Ăng ten phản xạ góc

Ăng ten phản xạ góc

Ăng-ten bao gồm một hoặc nhiều phần tử lưỡng cực được đặt trước mặt phản xạ góc, được gọi là ăng-ten phản xạ góc. Khả năng định hướng của bất kỳ ăng-ten nào có thể được tăng lên bằng cách sử dụng gương phản xạ. Trong trường hợp ăng ten dây, một tấm dẫn được sử dụng phía sau ăng ten để hướng bức xạ theo hướng thuận.

Ăng ten phản xạ hình parabol

Bề mặt bức xạ của anten parabol có kích thước rất lớn so với bước sóng của nó. Quang học hình học, phụ thuộc vào tia và mặt sóng, được sử dụng để biết về một số tính năng nhất định của những ăng ten này. Các đặc tính quan trọng nhất định của các anten này có thể được nghiên cứu bằng cách sử dụng quang học tia, và của các anten khác bằng cách sử dụng lý thuyết trường điện từ.

Ăng ten parabol

Một trong những đặc tính hữu ích của ăng-ten này là chuyển đổi mặt sóng hình cầu phân kỳ thành mặt sóng song song tạo ra chùm ăng-ten hẹp. Các loại nguồn cấp dữ liệu sử dụng phản xạ parabol này bao gồm nguồn cấp dữ liệu sừng, nguồn cấp dữ liệu Descartes và nguồn cấp dữ liệu lưỡng cực.

Trong bài này, bạn đã nghiên cứu về các loại anten khác nhau và ứng dụng của chúng trong truyền thông không dây và cách sử dụng Anten trong truyền và nhận dữ liệu. Mọi sự trợ giúp liên quan đến bài viết này, hãy liên hệ với chúng tôi bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới.

tín ảnh: