Thí nghiệm antenna cơ bản

BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆMVIỄN THÔNG Họ và tên: Trần Công Quang Mã số SV: 910473D Nhóm: 3. Lớp: 09DD2N. Ngày làm TN: Thứ hai ngày 16 tháng 03 năm 2008 – TN Ca: 4 Chiều. BÀI 8: THÍ NGHIỆM ANTENNA CƠ BẢN. Phần1: TÌM HIỂU VỀ ANTENNA DIPOLE CƠ BẢN: Mục Đích: _ Mô tả hoạt động cơ bản của antena dipole ngang, có thể miêu tả các đặc trưng của antena thẳng đứng. _ Có phương pháp xác định bước sóng trong không gian tự do và trên đường truyền lecher. Ở BÀI CHUẨN BỊ TA ĐÃ TÌM HIỂU: Giới thiệu về antena. Truyền sóng vô tuyến. Sóng mặt đất và sóng không gian. Điện trở của Antena. Tính thuận nghịch của Antena. Đường truyền Lecher. Độ định hướng và độ lợi Antena. Độ rộng búp sóng chính và đồ thị bức xạ. PHẦN THÍ NGHIỆM: Đo phân cực: Thiết lập nối cột antena tới bảng điều khiển công suất phát, khi đó bảng này được bộ chân đế và thiết lập điện áp điều khiển -10VDC (có thể thay đổi -5 à -16 VDC). Gắn anten dipole ngang lên đỉnh cột. Ta giử anten cách xa và cố định các vật phản xạ ít nhất là 1,2m. Ở vị trí 1à 2m so với dipole phát ta đặt diple thu song song với dipole phát và dịch chuyển dipole thu, để kim chỉ thị đo cường độ điện trường nằm ở tầm giữa. Khi anten đo cường độ trường song song với anten phát thì ở phía anten thu có thu được cường độ điện trường do anten thu hứng được đồ thị bức xạ của anten phát và đồ thị độ nhạy anten thu cũng giống bên phát và liền kề nhau. Khi xoay anten thu thẳng góc với sàn nhà thì đồng hồ đo cường độ điện trường chỉ thị 0 bên anten phát ra E song song với mặt sàn mà anten phát cần hướng E vuông góc mặt sàn. Khi anten thu và phát // với nhau thì khi đo ở mặt trước anten phát cũng như đối xứng lại mặt sau là như nhau. Như đã thí nghiệm ở trên xoay anten đo cường độ trường sao cho nó thẳng góc với anten phát. Đầu anten thu hướng đến điểm giữa của dipole phát số chỉ trên đồng hồ là bằng 0, là lúc này vẫn có trường điện E nhưng do vuông góc với bên Thu. Sự phân cực của anten phát được xác định theo hướng của trường E, mà ở đây nếu anten phát song song mặt sàn thì E song song với mặt sàn, thì anten phân cực ngang. Trường hợp anten phát vuông góc mặt sàn thì E vuông góc với mặt sàn lúc này sự phân cực của anten là sự phân cực dọc. Đồ thị bức xạ: Đặt anten phát sao cho bức xạ theo hướng 0.Gắn đĩa tròn có vạch chia độ. Và đồng hồ đo cường độ điện trường các anten phát 50cm (do để thu cường độ có độ lớn rỏ hơn). Và để khử bức xạ đẩy balun lên đỉnh cột của anten. Đặt đồng hồ VOM để thang đo là mV, và anten thu song song với anten phát và điều chỉnh khoảng cách sao cho VOM chỉ 100mv. Từ vị trí 0o ta xoay anten phát từ 0 à 360o mỗi lần ta xoay 10o. Ta được bảng cường độ điện áp như sau: Độ DMM nối với VOM (mV) Độ DMM nối với VOM (mV) 0 100 360 100 10 92 350 95 20 87 340 90 30 59 330 83 40 41 320 72 50 28 310 55 60 12 300 39 75 5 285 12 90 0 270 0 105 20 255 8 130 62 240 55 140 75 230 66 150 80 220 70 160 90 210 81 170 98 200 92 180 100 190 99 Khi thí nghiệm xong ta nhận thấy trong khoảng 30 à 40o đầu và cuối trong chu kỳ là thì cường độ điện thế có độ thay đổi lớn nhất. Từ bảng cường độ điện áp ở trên ta có thể vẽ biểu đồ cực. Và do là anten thu và phát cùng song song trên 1 mặt phẳng ngang nên ta vẽ được như sau. Từ hình dạng mặt cắt của 2 anten phát và thu từ ở trên. Ta có thể biết được hình dạng khối của sóng phát ra từ anten ở trường hợp này là “dạng trái táo dựng đứng”. Tần số và bước sóng: Để xác định bước sóng, ta xác định khoảng cách giữa 2 điểm cực đại hoặc 2 điểm cực tiểu liên tiếp. Tại các điểm này thị cường độ tăng tới điểm cực đại hay giảm tới điểm cực tiểu và khoảng cách đó bằng ½ . Trong bài thí nghiệm ta được hình như sau: Khi ta đo được khoảng cách 2 cực tiểu như hình trên ta tính được: Nữa bước sóng: . Toàn bước sóng: = 50 cm. Ta tính được tần số máy phát theo MHz: f = . Bước sóng trên đường truyền Lecher: Ở phần thí nghiện này ta không dùng anten phát mà ta nối cáp đồng trục BNC giữa máy phát và đầu cắm trên bảng. Trên đường truyền Lecher ta di chuyển con chạy để tìm 2 bụng sóng liên tiếp. Di chuyển sao cho đồng trên bảng là cao nhất có thể đó là 2 bụng sóng liên tiếp. Max1 = 25 cm. Max2 = 10 cm. => Trường hợp ta tìm 2 nút sóng để có 2 điểm cực tiểu: Max1 = 17 cm. Max2 = 2 cm. => ½ bước sóng trong đường truyền Lecher ngắn hơn là 15cm < 25cm là truyền trong không gian. Là do ngoài không gian có môi trường truyền không thuận lợi nên có sự suy giảm về tần số. Còn ở trong đường truyền Lecher có môi trường truyền thuận lợi hơn nên có bước sóng tính được ngắn hơn. Atena dipole thẳng đứng với mặt phẳng đất. Với anten thẳng đứng thì có tính phân cực dọc và cường độ bức xạ bằng nhau theo các hướng xung quanh 360o. Nhưng công suất bức xạ theo hướng thằng đứng là nhỏ nhất 0. Để kiểm chứng điều này ta di chuyển anten thu trên mặt phẳng vuông góc với anten phát và bán kính là từ anten phát đến anten thu thì cường độ bức xạ không thay đổi lớn.nhưng khi di chuyển lên cao hoăc xuống thấp thì cường độ bức xạ sẽ giảm. Độ lợi dipole thẳng đứng > độ lợi anten dipole ngang. Vì với anten thẳng đứng thì có mặt phẳng đất nên toàn bộ sóng phát ra tập trung ở nữa mặt cầu phía trên và toàn bộ xung quanh anten (góc bức xạ 360o) thì có cường độ và mật độ bức xa là bằng nhau.Với Dipole ngang thì chỉ có 2 góc bức và 2 góc này đối xứng nhau và < 360o. Khoảng cách giữa anten dọc và đồng hồ đo cường độ trường khi kim đồng hồ ở giữa thang và khoảng cách giữa anten phát và anten thu là: 60cm. Khi thay thế anten phát từ anten dọc sang anten ngang thì khoảng cách là: 93cm. Dù cùng công suất thu ở đồng hồ đo bằng nhau nhưng khoảng cách anten ngang > anten dọc. Nhưng độ lợi của anten của an ten dọc lớn hơn anten ngang do sự phối hợp trở kháng nên có khoảng cách khác nhau. Tỉ số khoảng cách của: Độ lợi của anten ngang so với anten dọc là: 10lg(1.55) = 1.9dB. Anten Dipole dọc và bộ phản xạ: Phần thí nghiệm này bên phát ta gắn là 1 anten dọc và có bộ phản xạ Một là bộ phản xạ mặt phẳng đất. Hai là bộ phản xạ song song với anten và trên mặt phẳng đất. Trước tiên ta gắng bộ phản xạ mặt phẳng đất. Điều chỉnh đồng hồ đo cường độ bên anten thu là 25uA. Khoảng cách giữa 2 anten là 66cm. Tiếp theo ta gắng thêm bộ phản xạ thứ hai sao cho hướng đối diện là 180o. Lúc này để cường độ điện trường thu được là 25uA, thì khoảng cách 2 anten là 150cm. Ta tính được độ lợi công suất định hướng từ tỷ số của 2 độ dài là:=10xlg= 3.57dB Anten phát ở hướng thuận là bộ phản xạ thứ hai nằm giữa thẳng hàng với 2 anten phát và thu. Lúc này để cường độ phía máy thu là 25uA. Thì ta có khoảng cách 2 anten là 30cm. Ta tính được độ lợi công suất định hướng (theo hướng phát là nghịch) từ tỷ số của 2 độ dài là:=10xlg= -3.4dB. Lúc đầu enten dọc có độ thị bức xạ là dạng tròn(nữa trên quả cầu). Như có thanh phản xạ dọc thì thì độ rộng búp bức xạ mà đồng hồ thu được 25uA là: Góc lệch theo cùng chiều kim đồng hồ là: 120o. Góc lệch theo ngược chiều kim đồng hồ là: 120o. Vậy độ rộng bức xạ (búp sóng) là: 240o. Ta đặt đồng hồ và thanh phản xạ đối xứng 180o qua anten phát. Khi ta xoay từ từ mặt phẳng đất bằng cách dịch thanh phản xạ về phía trước gần đồng hồ thì cường độ bức xạ giảm dần do thanh phản xạ bây giờ lệch góc so với anten thu nếu lệch quá 120o thì cường độ bức xạ coi như bằng 0. => Kết luận: Qua bài thí nghiệm ta biết được đồ thị bức xạ của anten Dipole ngang và dọc khác nhau như thế nào. Và độ lợi của loại nào thì tốt hơn. Sự định hướng của anten nhờ vào các bộ bức xạ, và sự ảnh hưởng của các thành phần phản xạ không mong muốn. Cách tính bước sóng nhờ vào cường độ bức xạ.