mathip_mahop_9x
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
PHẦN I : XÂY DỰNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ULTRA - WIDE BAND (UWB) 5
1.1. Giới thiệu 5
1.2. Đặc điểm của UWB: 5
1.3. Các tiêu chuẩn của UWB 12
1.3.1. Tiêu chuẩn UWB của USA (FCC) 12
1.3.2. Tiêu chuẩn UWB của Châu Âu 13
1.4. Ứng dụng của kỹ thuật UWB 14
1.5. Anten ứng dụng trong UWB radar: 16
1.5.1. Yêu cầu cần có đối với Anten dùng cho UWB radar 16
1.5.2. Một số loại Anten ứng dụng cho UWB Radar 16
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT ANTEN 19
2.1. Vị trí của anten trong kỹ thuật vô tuyến 19
2.2. Các đặc tính của anten 21
2.3. Phần tử cơ bản của anten 25
2.4. Nguồn bức xạ nguyên tố của anten 25
2.4.1. Lưỡng cực điện 25
2.4.2. Lưỡng cực từ 27
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ANTEN VI DẢI (MICROSTRIP ANTENNA) 29
3.1. Giới thiệu 29
3.2. Các đặc tính của Anten vi dải 30
3.3. Các phương pháp phân tích anten vi dải 31
3.4. Anten vi dải hình chữ nhật (RMSAs) 32
3.4.1. Anten vi dải nửa sóng 32
3.4.2. Anten phần tư sóng 35
3.5. Trở kháng vào anten vi dải 36
3.6. Băng thông của anten vi dải 39
3.7. Phân cực của anten vi dải 40
CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP ANTEN BĂNG RỘNG ANTEN LOGA – CHU KỲ 41
4.1. Dải thông tần và dải tần công tác của anten 41
4.1.1. Dải thông tần 41
4.1.2. Dải tần công tác 41
4.2. Phương pháp mở rộng dải tần số của anten chấn tử 42
4.3. Phương pháp thiết lập anten dải rộng theo nguyên lý tương tự 43
4.4. Anten lôga - chu kỳ ( log – periodic antenna) 43
4.5. Đặc điểm kết cấu anten loga chu kỳ và phương pháp tính toán 46
PHẦN II : THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MS-LPDA ANTENNA CHO HỆ THỐNG UWB 52
5.1. Các thông số anten loga chu kỳ 52
5.2. Trình tự thiết kế anten MS-LPDA 53
5.3. Kích thước anten được thiết kế 55
CHƯƠNG 6 : THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 64
6.1. Các số liệu ban đầu 64
6.2. Các kết quả đo đạc 67
CHƯƠNG 7 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70
7.1. Kết quả đạt được 70
7.2. Hướng phát triển đề tài 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 71
Hình 1.3.1. Tiêu chuẩn UWB của FCC
1.3.2. Tiêu chuẩn UWB của Châu Âu
CEPT (European Conference Postal and Telecommunication) đã lập nhóm CEPT/ERC/REC 70-30 (Ultra-Wide Band Working Group, 1999) nhằm đưa ra các chuẩn cho UWB. Dưới đây là chuẩn ITU 2002 cho các ứng dụng indoor và outdoor :
Hình 1.3.2. Tiêu chuẩn UWB của ITU
1.4. Ứng dụng của kỹ thuật UWB
Hệ thống thông tin và đo lường.
Hệ thống radar.
Hệ thống định vị dưới mặt đất, xuyên tường, hình ảnh y khoa, giám sát.
Hình 1.4.1. Local/Personal area Network
Hình 1.4.2. Hệ thống dò tìm bm đạn
Hình 1.4.3. Nhìn xuyên tường
Hình 1.4.4. Radio Frequency Identificatio
Hình 1.4.5. Một số ứng dụng khác của UWB
1.5. Anten ứng dụng trong UWB radar:
1.5.1. Yêu cầu cần có đối với Anten dùng cho UWB radar
Hoạt động ở băng thông cực rộng.
Đảm bảo được sự tuyến tính pha trong dải tần hoạt động (để có thể phục hồi chính xác khi dạng sóng ngõ vào không phải dạng sin).
Các anten thu-phát phải đảm bảo tính trung thực tín hiệu với sai lệch nhỏ nhất.
1.5.2. Một số loại Anten ứng dụng cho UWB Radar
Hình 1.5. Một số lọai Antenna thường dùng trong UWB Radar
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT ANTEN
2.1. Vị trí của anten trong kỹ thuật vô tuyến
Việc truyền năng lượng điện từ trong không gian có thể được thực hiện theo hai cách:
Dùng các hệ truyền dẫn, nghĩa là các hệ dẫn sóng điện từ như đường dây song hành, đường truyền đồng trục, ống dẫn sóng kim loại hay điện môi ... Sóng điện từ truyền lan trong các hệ thống này thuộc loại sóng diện từ ràng buộc.
Bức xạ sóng ra không gian. Sóng sẽ được truyền dưới dạng sóng điện từ tự do.
Thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ hay thu nhận sóng từ không gian bên ngoài được gọi là anten.
Anten là bộ phận quan trọng không thể thiếu được của bất kỳ hệ thống vô tuyến điện nào, bởi vì hệ thống vô tuyến nghĩa là hệ thống trong đó có sử dụng sóng điện từ, thì không thể không dùng đến thiết bị để bức xạ hay thu sóng điện từ (thiết bị anten).
Ví dụ, một hệ thống liên lạc vô tuyến đơn giản bao gồm máy phát, máy thu, anten phát và anten thu. Thông thường giữa máy phát và anten phát cũng như máy thu và anten thu không nối trực tiếp với nhau mà được ghép với nhau qua đường truyền năng lượng điện từ, gọi là fide. Trong hệ thống này, máy phát có nhiệm vụ tạo ra dao động điện cao tần. Dao động điện sẽ được truyền đi theo fide tới anten phát dưới dạng sóng điện từ ràng buộc. Anten phát có nhiệm vụ biến đổi sóng điện từ ràng buộc trong fide thành sóng điện từ tự do bức xạ ra không gian. Cấu tạo của anten sẽ quyết định đặc tính biến đổi năng lượng điện từ nói trên.
Anten thu có nhiệm vụ ngược với anten phát, nghĩa là tiếp nhận sóng điện từ tự do từ không gian ngoài và biến đổi chúng thành sóng điện từ ràng buộc. Sóng này sẽ được truyền theo fide tới máy thu. Nhưng cần lưu ý năng lượng điện từ mà anten thu tiếp nhận từ không gian ngoài sẽ chỉ có một phần được truyền tới máy thu, còn một phần sẽ bức xạ trở lại không gian (bức xạ thứ cấp).
Yêu cầu của thiết bị anten – fide là phải thực hiện việc truyền và biến đổi năng lượng với hiệu suất cao nhất và không gây ra méo dạng tín hiệu.
Anten được ứng dụng trong các hệ thống thông tin vô tuyến, vô tuyến truyền thanh, truyền hình, vô tuyến đạo hàng, vô tuyến thiên văn, vô tuyến thiên văn, vô tuyến điều khiển từ xa...
Anten được sử dụng với các mục đích khác nhau cũng có những yêu cầu khác nhau. Với các đài phát thanh và vô tuyến truyền hình thì anten cần bức xạ đồng đều trong mặt phẳng ngang(mặt đất),để cho các máy thu đặt ỏ các hướng bất kỳ đều có thể thu được tín hiệu ở đài phát. Song anten lại cần bức xạ định hướng trong mặt phẳng thẳng đứng,với hướng,cực đại song song mặt đất có thể nhận được tín hiệu lớn nhất và để giảm nhỏ năng lượng bức xạ theo các hướng không cần thiết.Trong thông tin mặt đất hay vũ trụ,thông tin truyền tiếp, rada, vô tuyến điều khiển v.v... thì yêu cầu anten bức xạ với hướng tính cao,nghĩa là sóng bức xạ chỉ tập trung vào một góc hẹp trong không gian.
Như vậy nhiệm vụ của anten không phải chỉ đơn giản là biến đổi năng lượng điện từ cao tần thành sóng điện từ tự do,mà phải bức xạ sóng ấy theo những hướng nhất định,với các yêu cầu kỹ thuật cho trước.
Ngày nay, sự phát triển của kỹ thuật trong các lĩnh vực thông tin, rada điều khiển...cũng đòi hỏi anten không chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ bức xạ hay thu sóng điện từ mà còn tham gia vào quá trình gia công tín hiệu.Trong trường hợp tổng quát,anten cần được hiểu là một tổ hợp bao gồm nhiều hệ thống,trong đó chủ yếu là hệ thống bức xạ, hay cảm thụ sóng bao gồm các phần tử anten (dùng để thu hay phát), hệ thống cung cấp tín hiệu đảm bảo việc phân phối năng lượng cho các phần tử bức xạ với các yêu cầu khác nhau (trường hợp anten phát), hay hệ thống gia công tín hiệu (trường hợp anten thu). Sơ đồ của hệ thống vô tuyến điện cùng với thiết bị anten đã được vẽ ở hình 2.1.1.
Hình 2.1. Hệ thống thu phát vô tuyến.
2.2. Các đặc tính của anten
Có nhiều thông số khác nhau được sử dụng để mô tả đặc tính hay chất lượng của anten. Tùy loại anten mà một số trong các thông số này được sử dụng để mô tả, đánh giá đặc tính của anten. Và dĩ nhiên, các thông số này còn được sử dụng trong việc tính toán một tuyến liên lạc vô tuyến hay một mạch điện có anten.
2.2.1. Đồ thị bức xạ (Radiation Pattern)
Được dùng để biểu diễn đặc tính bức xạ của anten. Là một biểu thức toán học hay một đồ thị trong hệ trục tọa độ trong không gian. Thông thường đồ thị bức xạ biểu diễn trường vùng xa của các đại lượng như:Mật độ bức xạ, Cường độ bức xạ,Cường độ trường, Hệ số định hướng....
Anten có nhiều dạng và nhiều cấu trúc khác nhau có loại rất đơn giản nhưng có loại rất phức tạp. Ta có hai loại anten là anten vô hướng và anten có hướng:
a. Anten vô hướng: là anten có bức xạ công suất một cách đồng nhất trong một góc khối 4.
b. Anten có hướng: là anten mà nó tập trung công suất theo một hướng nhất định vì vậy nó phụ thuộc vào hệ số hướng tính D( ) và độ lợi G( ). D() mô tả kiểu bức xạ, G( ) cho ta biết sự tổn hao (nhiệt hay công suất bức xạ vào các búp phụ).
Hình 2.2.1. Bức xạ đẳng hướng và bức xạ định hướng.
Hình 2.2.2. Bức xạ vô hướng và bức xạ đẳng hướng.
2.2.2. Các búp sóng (Lobes)
a. HPBW: độ rộng nửa công suất (Half-Power Beamwidth): là góc giữa 2 hướng có cường độ bức xạ bằng ½ giá trị cực đại trong mặt phẳng chứa hướng bức xạ cực đại của búp sóng (cường độ bức xạ ở 2 hướng này giảm 3dB so với hướng cực đại).
b. FNBW: độ rộng bức xạ không đầu tiên (First Null Beamwidth): là góc giữa 2 hướng có cường độ bức xạ bằng 0 nằm 2 bên hướng bức xạ cực đại trong mặt phẳng chứa hướng bức xạ cực đại của búp sóng.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
H
PHẦN I : XÂY DỰNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ULTRA - WIDE BAND (UWB) 5
1.1. Giới thiệu 5
1.2. Đặc điểm của UWB: 5
1.3. Các tiêu chuẩn của UWB 12
1.3.1. Tiêu chuẩn UWB của USA (FCC) 12
1.3.2. Tiêu chuẩn UWB của Châu Âu 13
1.4. Ứng dụng của kỹ thuật UWB 14
1.5. Anten ứng dụng trong UWB radar: 16
1.5.1. Yêu cầu cần có đối với Anten dùng cho UWB radar 16
1.5.2. Một số loại Anten ứng dụng cho UWB Radar 16
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT ANTEN 19
2.1. Vị trí của anten trong kỹ thuật vô tuyến 19
2.2. Các đặc tính của anten 21
2.3. Phần tử cơ bản của anten 25
2.4. Nguồn bức xạ nguyên tố của anten 25
2.4.1. Lưỡng cực điện 25
2.4.2. Lưỡng cực từ 27
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ANTEN VI DẢI (MICROSTRIP ANTENNA) 29
3.1. Giới thiệu 29
3.2. Các đặc tính của Anten vi dải 30
3.3. Các phương pháp phân tích anten vi dải 31
3.4. Anten vi dải hình chữ nhật (RMSAs) 32
3.4.1. Anten vi dải nửa sóng 32
3.4.2. Anten phần tư sóng 35
3.5. Trở kháng vào anten vi dải 36
3.6. Băng thông của anten vi dải 39
3.7. Phân cực của anten vi dải 40
CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP ANTEN BĂNG RỘNG ANTEN LOGA – CHU KỲ 41
4.1. Dải thông tần và dải tần công tác của anten 41
4.1.1. Dải thông tần 41
4.1.2. Dải tần công tác 41
4.2. Phương pháp mở rộng dải tần số của anten chấn tử 42
4.3. Phương pháp thiết lập anten dải rộng theo nguyên lý tương tự 43
4.4. Anten lôga - chu kỳ ( log – periodic antenna) 43
4.5. Đặc điểm kết cấu anten loga chu kỳ và phương pháp tính toán 46
PHẦN II : THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MS-LPDA ANTENNA CHO HỆ THỐNG UWB 52
5.1. Các thông số anten loga chu kỳ 52
5.2. Trình tự thiết kế anten MS-LPDA 53
5.3. Kích thước anten được thiết kế 55
CHƯƠNG 6 : THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 64
6.1. Các số liệu ban đầu 64
6.2. Các kết quả đo đạc 67
CHƯƠNG 7 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70
7.1. Kết quả đạt được 70
7.2. Hướng phát triển đề tài 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 71
Hình 1.3.1. Tiêu chuẩn UWB của FCC
1.3.2. Tiêu chuẩn UWB của Châu Âu
CEPT (European Conference Postal and Telecommunication) đã lập nhóm CEPT/ERC/REC 70-30 (Ultra-Wide Band Working Group, 1999) nhằm đưa ra các chuẩn cho UWB. Dưới đây là chuẩn ITU 2002 cho các ứng dụng indoor và outdoor :
Hình 1.3.2. Tiêu chuẩn UWB của ITU
1.4. Ứng dụng của kỹ thuật UWB
Hệ thống thông tin và đo lường.
Hệ thống radar.
Hệ thống định vị dưới mặt đất, xuyên tường, hình ảnh y khoa, giám sát.
Hình 1.4.1. Local/Personal area Network
Hình 1.4.2. Hệ thống dò tìm bm đạn
Hình 1.4.3. Nhìn xuyên tường
Hình 1.4.4. Radio Frequency Identificatio
Hình 1.4.5. Một số ứng dụng khác của UWB
1.5. Anten ứng dụng trong UWB radar:
1.5.1. Yêu cầu cần có đối với Anten dùng cho UWB radar
Hoạt động ở băng thông cực rộng.
Đảm bảo được sự tuyến tính pha trong dải tần hoạt động (để có thể phục hồi chính xác khi dạng sóng ngõ vào không phải dạng sin).
Các anten thu-phát phải đảm bảo tính trung thực tín hiệu với sai lệch nhỏ nhất.
1.5.2. Một số loại Anten ứng dụng cho UWB Radar
Hình 1.5. Một số lọai Antenna thường dùng trong UWB Radar
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT ANTEN
2.1. Vị trí của anten trong kỹ thuật vô tuyến
Việc truyền năng lượng điện từ trong không gian có thể được thực hiện theo hai cách:
Dùng các hệ truyền dẫn, nghĩa là các hệ dẫn sóng điện từ như đường dây song hành, đường truyền đồng trục, ống dẫn sóng kim loại hay điện môi ... Sóng điện từ truyền lan trong các hệ thống này thuộc loại sóng diện từ ràng buộc.
Bức xạ sóng ra không gian. Sóng sẽ được truyền dưới dạng sóng điện từ tự do.
Thiết bị dùng để bức xạ sóng điện từ hay thu nhận sóng từ không gian bên ngoài được gọi là anten.
Anten là bộ phận quan trọng không thể thiếu được của bất kỳ hệ thống vô tuyến điện nào, bởi vì hệ thống vô tuyến nghĩa là hệ thống trong đó có sử dụng sóng điện từ, thì không thể không dùng đến thiết bị để bức xạ hay thu sóng điện từ (thiết bị anten).
Ví dụ, một hệ thống liên lạc vô tuyến đơn giản bao gồm máy phát, máy thu, anten phát và anten thu. Thông thường giữa máy phát và anten phát cũng như máy thu và anten thu không nối trực tiếp với nhau mà được ghép với nhau qua đường truyền năng lượng điện từ, gọi là fide. Trong hệ thống này, máy phát có nhiệm vụ tạo ra dao động điện cao tần. Dao động điện sẽ được truyền đi theo fide tới anten phát dưới dạng sóng điện từ ràng buộc. Anten phát có nhiệm vụ biến đổi sóng điện từ ràng buộc trong fide thành sóng điện từ tự do bức xạ ra không gian. Cấu tạo của anten sẽ quyết định đặc tính biến đổi năng lượng điện từ nói trên.
Anten thu có nhiệm vụ ngược với anten phát, nghĩa là tiếp nhận sóng điện từ tự do từ không gian ngoài và biến đổi chúng thành sóng điện từ ràng buộc. Sóng này sẽ được truyền theo fide tới máy thu. Nhưng cần lưu ý năng lượng điện từ mà anten thu tiếp nhận từ không gian ngoài sẽ chỉ có một phần được truyền tới máy thu, còn một phần sẽ bức xạ trở lại không gian (bức xạ thứ cấp).
Yêu cầu của thiết bị anten – fide là phải thực hiện việc truyền và biến đổi năng lượng với hiệu suất cao nhất và không gây ra méo dạng tín hiệu.
Anten được ứng dụng trong các hệ thống thông tin vô tuyến, vô tuyến truyền thanh, truyền hình, vô tuyến đạo hàng, vô tuyến thiên văn, vô tuyến thiên văn, vô tuyến điều khiển từ xa...
Anten được sử dụng với các mục đích khác nhau cũng có những yêu cầu khác nhau. Với các đài phát thanh và vô tuyến truyền hình thì anten cần bức xạ đồng đều trong mặt phẳng ngang(mặt đất),để cho các máy thu đặt ỏ các hướng bất kỳ đều có thể thu được tín hiệu ở đài phát. Song anten lại cần bức xạ định hướng trong mặt phẳng thẳng đứng,với hướng,cực đại song song mặt đất có thể nhận được tín hiệu lớn nhất và để giảm nhỏ năng lượng bức xạ theo các hướng không cần thiết.Trong thông tin mặt đất hay vũ trụ,thông tin truyền tiếp, rada, vô tuyến điều khiển v.v... thì yêu cầu anten bức xạ với hướng tính cao,nghĩa là sóng bức xạ chỉ tập trung vào một góc hẹp trong không gian.
Như vậy nhiệm vụ của anten không phải chỉ đơn giản là biến đổi năng lượng điện từ cao tần thành sóng điện từ tự do,mà phải bức xạ sóng ấy theo những hướng nhất định,với các yêu cầu kỹ thuật cho trước.
Ngày nay, sự phát triển của kỹ thuật trong các lĩnh vực thông tin, rada điều khiển...cũng đòi hỏi anten không chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ bức xạ hay thu sóng điện từ mà còn tham gia vào quá trình gia công tín hiệu.Trong trường hợp tổng quát,anten cần được hiểu là một tổ hợp bao gồm nhiều hệ thống,trong đó chủ yếu là hệ thống bức xạ, hay cảm thụ sóng bao gồm các phần tử anten (dùng để thu hay phát), hệ thống cung cấp tín hiệu đảm bảo việc phân phối năng lượng cho các phần tử bức xạ với các yêu cầu khác nhau (trường hợp anten phát), hay hệ thống gia công tín hiệu (trường hợp anten thu). Sơ đồ của hệ thống vô tuyến điện cùng với thiết bị anten đã được vẽ ở hình 2.1.1.
Hình 2.1. Hệ thống thu phát vô tuyến.
2.2. Các đặc tính của anten
Có nhiều thông số khác nhau được sử dụng để mô tả đặc tính hay chất lượng của anten. Tùy loại anten mà một số trong các thông số này được sử dụng để mô tả, đánh giá đặc tính của anten. Và dĩ nhiên, các thông số này còn được sử dụng trong việc tính toán một tuyến liên lạc vô tuyến hay một mạch điện có anten.
2.2.1. Đồ thị bức xạ (Radiation Pattern)
Được dùng để biểu diễn đặc tính bức xạ của anten. Là một biểu thức toán học hay một đồ thị trong hệ trục tọa độ trong không gian. Thông thường đồ thị bức xạ biểu diễn trường vùng xa của các đại lượng như:Mật độ bức xạ, Cường độ bức xạ,Cường độ trường, Hệ số định hướng....
Anten có nhiều dạng và nhiều cấu trúc khác nhau có loại rất đơn giản nhưng có loại rất phức tạp. Ta có hai loại anten là anten vô hướng và anten có hướng:
a. Anten vô hướng: là anten có bức xạ công suất một cách đồng nhất trong một góc khối 4.
b. Anten có hướng: là anten mà nó tập trung công suất theo một hướng nhất định vì vậy nó phụ thuộc vào hệ số hướng tính D( ) và độ lợi G( ). D() mô tả kiểu bức xạ, G( ) cho ta biết sự tổn hao (nhiệt hay công suất bức xạ vào các búp phụ).
Hình 2.2.1. Bức xạ đẳng hướng và bức xạ định hướng.
Hình 2.2.2. Bức xạ vô hướng và bức xạ đẳng hướng.
2.2.2. Các búp sóng (Lobes)
a. HPBW: độ rộng nửa công suất (Half-Power Beamwidth): là góc giữa 2 hướng có cường độ bức xạ bằng ½ giá trị cực đại trong mặt phẳng chứa hướng bức xạ cực đại của búp sóng (cường độ bức xạ ở 2 hướng này giảm 3dB so với hướng cực đại).
b. FNBW: độ rộng bức xạ không đầu tiên (First Null Beamwidth): là góc giữa 2 hướng có cường độ bức xạ bằng 0 nằm 2 bên hướng bức xạ cực đại trong mặt phẳng chứa hướng bức xạ cực đại của búp sóng.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
H