Anten Yagi:

Cấu tạo: Gồm một chấn tử chủ động thường là chấn tử nửa sóng, một chấn tử phản xạ thụ động, một số chấn tử dẫn xạ thụ động.

Thường các chấn tử phản xạ và dẫn xạ thụ động được gắn trực tiếp với thanh đỡ KL.Nếu chấn tử chủ động là chấn tử vòng dẹt thì nó cũng có thể gắn trực tiếp lên thanh đỡ KL.

Nguyên lý làm việc: Xét anten đơn giản gồm:

+ Chấn tử thụ động A.

+ Chấn tử phản xạ P.

+ Chấn tử dẫn xạ D.

Chấn tử chủ động A được nối với máy phát cao tần -> P và D sẽ bức xạ thứ cấp.

Nếu chọn được độ dài P và khoảng cách PA thích hợp thì P sẽ trở thành chấn tử phản xạ của A. Khi đó, năng lượng bức xạ của cặp A-P sẽ giảm yếu về phía P, và được tăng cường theo hướng ngược lại.

Tương tự nếu chọn được độ dài D và khoảng cách AD thích hợp thì D sẽ trở thành chấn tử dẫn xạ của A. Khi ấy năng lượng bức xạ của hệ A-D sẽ tập trung về hướng chấn tử D, và giảm yếu về phía A.

>>> Năng lượng của cả hệ sẽ được tập trung về 1 phía, hình thành 1 kênh dẫn sóng dọc trục anten, hướng từ chấn tử phản xạ về phía chấn tử dẫn xạ.

Thông thường mỗi anten Yagi chỉ có 1 chấn tử phản xạ. Để tăng cường hiệu quả phản xạ, trong một số trường hợp có thể sử dụng thêm mặt phản xạ = KL, lưới KL hoặc 1 vài chấn tử đặt ở khoảng cách giống nhau so với chấn tử chủ động, khoảng cách giữa chấn tử phản xạ và chấn tử chủ động là d = 0.15 – 0.25λ.

Trong khi đó, số lượng chấn tử dẫn xạ lại có thể khá nhiều, có thể từ 2 -20, có thể lên tới vài chục.Khoảng cách D-A và giữa các chấn tử dẫn xạ trong khoảng 0.1 – 0.35λ.

Chấn tử chủ động thường là vòng dẹt vì:

+ Có thể gắn trực tiếp lên thanh KL.

+ Có ZV lớn, thuận lợi cho việc phối hợp trở kháng.

Kích thước của các chấn tử dẫn xạ và khoáng cách giữa chúng phải chọn sao cho dòng trong các chấn tử này tương đối đồng đều về biên độ và giá trị gần bằng biện độ dòng của chấn tử chủ động, và chậm dần về pha theo dọc trục anten hướng từ chấn tử chủ động đến dẫn xạ.

Dải tần làm việc của anten Yagi:

+ Vì đặc tính làm việc của anten Yagi gắn liền với kích thước tương đối của anten nên anten Yagi thuộc loại anten dải hẹp.

+ Anten Yagi làm việc ở dải sóng cực ngắn.

Đồ thị phương hướng thực nghiệm của anten Yagi 8 phần tử trong mặt phẳng H (nét liền) và mặt phẳng E (nét đứt).

Ưu nhược điểm của anten Yagi:

+ Ưu điểm: dễ chế tạo.

+ Nhược điểm: +> dải tần hẹp.

+> Khi số chấn tử dẫn xạ lớn, việc điều chỉnh thực nghiệm là phức tạp.

Việc tiếp điện và phối hợp trở kháng cho anten bằng cáp đồng trục 50Ω:

+ ưu điểm: ít tổn hao, có thể dùng cho những tần số cao.

+ Nhược điểm: vừa phải PHTK vừa phải sử dụng bộ biến đổi đối xứng -> phức tạp.

Vẽ hình cho trường hợp anten Yagi với chấn tử dẫn xạ là loại vòng dẹt ( ZVA = 75Ω)

ZVC = 50Ω = ZV(C->1) // ZV(C->2)

>> ZV(C->1) = ZV(C->2) = 100Ω

>> Chọn l1 sao cho ZV(C->2) = 100Ω

Sử dụng đồ thị Smith ZVA = 75Ω

>> Z10 = Z20 = 37.5Ω

>> Z10’ =

37.550

= r10 = a

ZV(C->1) = 100Ω >> ZV(C->1)’ = 2

Zph>>l1 ; l2 = l1’ + λ/2

Anten Tuanike:

Cấu tạo: Anten tuanike dùng trong phát thanh truyền hình quảng bá có cấu tạo từ nhiều anten Tuanike đơn giản xếp thành nhiều tầng. Khoảng cách giữa các tầng là λ/2 và được tiếp điện đồng pha nhau.

Khi số tầng chẵn, bức xạ anten theo phương trục hệ (phương thẳng đứng, hướng lên trên, xuống dưới) là bằng 0 và theo phương vuông góc với trục hệ ( phương ngang) là cực đại.

Vì: khoảng cách giữa 2 tầng là λ/2 nên sai pha do khoảng cách giữa 2 tầng là π -> trường bức xạ thuộc từng cặp Tuanike đơn giản sẽ triệt tiêu nhau theo phương thẳng đứng. Nếu số cặp là chẵn thì bức cả hệ sẽ triệt tiêu theo phương thẳng đứng. Trong khi đó bức xạ theo phương ngang, bức xạ thuộc các anten Tuanike đơn giản luôn đồng pha nên trường nhận được là cực đại.

Tiếp điện và phối hợp trở kháng cho anten Tuanike 4 tầng với trở kháng đặc trưng bộ chia công suất tiếp giáp T và công suất vào được chia tỷ lệ 2:1. Z0 = 50Ω.

Anten Loga chu kỳ:

Cấu tạo:

Anten Loga chu kỳ gồm nhiều chấn tử đối xứng có chiều dài khác nhau theo quy luật:

l1l2=l2l3

=…………….=l1l2

=τ

+ τ được gọi là kết cấu của anten.

+ Các chấn tử được sắp xếp trên đường thẳng sao cho đầu mút của các chấn tử tạo ra góc α.

+ Đặc tính và chỉ tiêu kỹ thuật của anten phụ thuộc vào các thông số τ và α.

+ Tiếp điện cho anten từ chấn tử bé nhất, và 2 chấn tử cạnh nhau thì ngược pha bằng cách đấu chéo chúng.

+ Anten loga chu kỳ là anten đối xứng hoạt động ở dải rộng.

+ ZVA = 75Ω.

+

Nguyên lý hoạt động:

Máy phát làm việc ở tần số f0 là tần số cộng hưởng của một trong các chấn tử thì Rvào của chấn tử đó là thuần trở -> chấn tử đó bị kích thích mạnh nhất. Các chấn tử phía trước chấn tử cộng hưởng có l < lch nên có dòng chậm pha hơn so với dòng trong chấn tử cộng hưởng ->> có trở kháng vào dung tính. Những chấn tử phía sau chấn tử cộng hưởng có ZV cảm kháng và dòng sớm pha hơn so với dòng trong chấn tử cộng hưởng. Từ đó, dòng tổng hợp trong các chấn tử của miền bức xạ sẽ có góc pha giảm theo chiều giảm của kích thước anten. Chấn tử đứng trước chấn tử cộng hưởng có vài trò chấn tử dẫn xạ, chấn tử đứng sau chấn tử cộng hưởng có vai trò phản xạ.

Bức xạ của anten quyết định chủ yếu bởi các chấn tử cộng hưởng sẽ định hướng dọc theo trục của anten về phía các chấn tử ngắn dần.

Khi tần số máy phát giam đi τ*f0 thì chấn tử cộng hưởng sẽ lại dịch sang chấn tử có độ dài lớn hơn cạnh đó và ngược lại thỏa mãn yêu cầu dải rộng.

Ta thấy ở tần số fn = τn-1*f1 sẽ có các chấn tử cộng hưởng ứng với độ dài: ln=l1τn−1

>> ln(fn) = (n-1)*lnτ + ln(f1) Khi biểu diễn tần số trên thang logarit thì tần số cộng hưởng của anten sẽ lặp lại các khoảng giống nhau là lnτ anten loga chu kỳ.

*Dải tần làm việc của anten phụ thuộc vào

Anten sóng chạy:

Cấu tạo:

Kết cấu anten là môt tập hợp N phần tử đối xứng có độ dài thay đổi, cách nhau những khoảng d và được cấp điện bởi đường fide song hành chung. Khác với anten loga-chu kỳ, ở đây đường truyền sóng giữa hai chấn tử không mắc chéo và điểm tiếp điện lại ở về phía chấn tử có độ dài lớn.

Nguyên lý làm việc:

Là nguyên lý bức xạ của hệ chấn tử song song có góc pha dòng điện biến đổi theo quy luật sóng chạy(sóng chậm). Dưới tác dụng của điện áp sóng chạy trong đường dây và dưới ảnh hưởng của trường bức xạ của các chấn tử, dòng điện toàn phần đã được kích thích trong các chấn tử sẽ có pha biến đổivới góc pha chậm dần về phía cuối anten theo quy luật biến đổi pha của sóng chậm. Do đó bức xạ của anten là bức xạ trục với cực đại hướng về các chấn tử có độ dài nhỏ hơn, tưởng tự anten dẫn xạ hay anten loga-chu kỳ. Quy luật biến đổi góc chậm pha giữa các chấn tử(hay hệ số chậm của vận tốc pha) phụ thuộc vào khoảng cách giữa các chấn tử, độ dài các chấn tử và ảnh hưởng tương hỗ giữa các chấn tử. Nếu lựa chọn được các thông số hình học của anten một cách thích hợp thì sẽ nhận dc các chỉ tiêu chất lượng của anten cao.

Việc thay đổi độ dài cảu cá chấn tử nhằm mục đích mở rổng dải tần công tác của anten vừa tuân theo nguyên lý tương tự ( như anten loga-chu kỳ), vừa tuân theo nguyên lý biến đổi từ từ trở kháng sóng của hệ thống chậm để giảm sóng phản xạ từ đầu cuối anten theo nguyên lý phối hợp trở kháng giữa hệ anten và không gian tự do.

Khu vực các chấn tử có độ dài bằng hoặc xấp xỉ độ dài cộng hưởng được kích thích mạnh nhất, hình thành một miền kích thích của anten ( miền này có vai trò như chấn tử chủ động của anten dẫn xạ), và các chấn tử còn lại sẽ có vai trò của chấn tử phản xạ (khi độ dài chấn dài chấn tử lớn hơn độ dài cộng hưởng) hoặc vai trò của chấn tử dẫn xạ ( khi độ dài chấn tử nhỏ hơn độ dài cộng hưởng).

Như vậy, anten sóng chạy vừa có ưu điểm dải tần số rộng như đối với anten loga-chu kỳ, vừa có ưu điểm hệ số định hướng cao như đối với anten dẫn xạ.