ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ________________ a GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN: TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN NGÀNH/NGHỀ: CNKT Điện Tử, Truyền thông TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:. ……/QĐ-CNTĐ-CN ngày. của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức TP.
Hồ Chí Minh, năm 2023 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 2 Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Truyền sóng và anten là một một môn học không thể thiếu đối với sinh viên chuyên ngành Công nghệ kĩ thuật điện tử truyền thông, và các ngành khác có liên quan. Đây là môn chuyên ngành để từ đó sinh viên có thể nghiên cứu chuyên sâu chuyên ngành này.
Tài liệu này được biên soạn với mục đích giúp cho sinh viên trang bị cho mình những kiến thức căn bản nhất, hữu ích nhất trong truyền sóng và anten. Tài liệu được biên soạn gồm 4 chương theo Đề cương chi tiết môn học đã đăng kí, bao gồm: Chƣơng 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TRUYỀN SÓNG Chƣơng 2: TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN Chƣơng 3: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ANTEN Chƣơng 4: ANTEN DÙNG TRONG THÔNG TIN VI BA Ngoài ra, cuối mỗi chương còn có các bài thực hành để giúp sinh viên củng cố, có cái nhìn trực quan hơn về những kiến thức mà mình đã học. Trong quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong các độc giả đóng góp nhiều ý kiến, đề tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn. TPHCM, ngày 1 tháng 5 năm 2023 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Đức Chí MỤC LỤC 3 A.
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT RHC (Right Hand Circular): Phân cực tròn tay phải LHC (Left Hand Circular): Phân cực tròn tay trái ULF (Ultra Low Frequency): Tần số vô cùng thấp ELF (Extremely Low Frequency): Tần số cực thấp VLF (Very Low Frequency): Tần số rất thấp LF (Low Frequency): Tần số thấp MF (Medium Frequency): Tần số trung bình HF (High Frequency): Tần số cao VHF (Very High Frequency): Tần số rất cao UHF (Ultra High Frequency): Tần số cực cao SHF (Super High Frequency): Tần số siêu cao EHF (Extremely High Frequency): Tần số vô cùng EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power): Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương B. DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sự truyền lan sóng điện từ .2: Các thành phân ngang và đứng của phân cực thẳng .3: Phân cực tròn .4: Quá trình truyền lan sóng bề mặt .5: Truyền lan sóng không gian .6: Truyền lan sóng trời .7: Sự truyền lan sóng tự do .8: Các phương thức truyền sóng vô tuyến điện .9: Bức xạ của nguồn bức xạ vô hướng trong không gian tự do .10: Nguồn bức xạ có hướng .1: Sự khuếch tán sóng trong tầng đối lưu .2: Hiện tượng siêu khúc xạ tầng đối lưu .3: Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp .4: Mô hình truyền sóng trong điều kiện lý tưởng .5: Xác định hiệu số đường đi r .6: Vectơ E1 và E 2 trong trường hợp sóng phân cực thẳng đứng .7: Độ lớn của véc tơ tổng bằng độ lớn của các véc tơ thành phần .8: Cự ly nhìn thấy trực tiếp .9: Mô hình truyền sóng trên mặt đất cầu .10a: Mặt cắt địa hình thực .10b: Mô hình lý tưởng hóa của bề mặt mấp mô.11: Mô tả các thông số tính bán kính cong của tia sóng .12: Quỹ đạo của tia sóng trực tiếp và tia phản xạ từ mặt đất trong tầng khí quyển thực .13: Các quỹ đạo của sóng vô tuyến. Quỹ đạo thực với trái đất bán kính thực b. Quỹ đạo đường thẳng với trái đất có bán kính tương đương Hình 2.14: Phân tập không gian .15: Phân tập tần số .1: Hệ thống truyền tin đơn giản .2: Quá trình bức xạ sóng điện từ .3: Ví dụ đồ thị phương hướng trong hệ tọa độ cực .4: Ví dụ đồ thị phương hướng trong hệ tọa độ vuông góc .5: Độ rộng của đồ thị phương hướng .6: Đồ thị phương hướng của anten omni-directional và anten có hướng.
Phân bố dòng và trường của dipol điện. Hình vẽ tính bức xạ của dipol điện Hình 3.8: Đồ thị phương hướng của dipol điện. Phân bố dòng và trường của dipol từ. Hình vẽ tính bức xạ của dipol từ Hình 4.1: Anten Yagi thực tế.2: Cấu tạo anten Yagi .3: Đồ thị phương hướng của anten Yagi .4: Anten loga - chu kỳ thực tế .5: Cấu tạo anten loga - chu kỳ .6: Quan hệ giữa 21/2 với các thông số và .
Nón vách gấp nếp; c. Loa hình tháp; d.8: Mặt cắt dọc của anten loa .9: Đồ thị phương hướng của anten loa .10: Anten gương parabol thực tế .11: Cấu tạo anten gương parabol .12: Mặt cắt dọc của anten gương parabol.13: Vị trí tiêu điểm đối với các giá trị f/d khác nhau .14: Đồ thị phương hướng của anten parabol trong tọa độ vuông góc. PHẦN NỘI DUNG Chƣơng 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TRUYỀN SÓNG 1. Một số tính chất cơ bản của sóng điện từ.
Sự phân cực của sóng vô tuyến điện. Phân cực thẳng. Phân cực tròn. Phân cực elip.
Phân chia sóng vô tuyến điện theo tần số và bước sóng. Nguyên tắc phân chia sóng vô tuyến điện. Các băng sóng vô tuyến điện và ứng dụng. Các phương pháp truyền lan sóng trong môi trường thực.
Sơ lược về bầu khí quyển. Truyền lan sóng bề mặt. Truyền lan sóng không gian. Truyền lan sóng trời.
Truyền lan sóng tự do. Công thức truyền sóng trong không gian tự do. Mật độ thông lượng công suất, cường độ điện trường. Công suất anten thu nhận được.
Tổn hao truyền sóng .22 Chƣơng 2: TRUYỀN LAN SÓNG CỰC NGẮN 2. Các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn. Truyền sóng do khuếch tán trong tầng đối lưu. Truyền sóng trong điều kiện siêu khúc xạ tầng đối lưu.
Truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp. Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp với các điều kiện lý tưởng. Tính cường độ trường trong trường hợp tổng quát, công thức giao thoa. Các dạng đơn giản của công thức giao thoa.
Điều kiện truyền sóng tốt nhất. Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp khi kể đến ảnh hưởng của địa hình. Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp khi tính đến độ cong của mặt đất. Truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp khi tính đến độ mấp mô của mặt đất.
Ảnh hưởng của tầng đối lưu không đồng nhất. Hệ số điện môi và chiết suất của tầng đối lưu. Hiện tượng khúc xạ khí quyển. Ảnh hưởng của khúc xạ khí quyển khi truyền sóng trong tầm nhìn thẳng.
Các dạng khúc xạ khí quyển. Các dạng pha đinh và biện pháp chống .45 Chƣơng 3: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ANTEN 3. Vị trí của anten trong thông tin vô tuyến. Quá trình vật lý của sự bức xạ sóng điện từ.
Các tham số cơ bản của anten. Hàm tính hướng. Đồ thị phương hướng và độ rộng búp sóng. Công suất bức xạ, điện trở bức xạ và hiệu suất của anten.
Hệ số hướng tính và hệ số khuếch đại của anten. Trở kháng vào của anten. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương. Diện tích hiệu dụng và chiều dài hiệu dụng.
Dải tần công tác của anten. Hệ số bảo vệ của anten. Các nguồn bức xạ nguyên tố .63 Chƣơng 4: ANTEN DÙNG TRONG THÔNG TIN VI BA 4. Đặc điểm và yêu cầu của anten dùng trong thông tin vi ba.
Các hệ thống thông tin vi ba và băng tần sử dụng. Đặc điểm truyền lan sóng. Các yêu cầu đối với anten dùng trong thông tin vi ba. Anten loga - chu kỳ.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Tính hướng của anten loa. Anten gương parabol .81 BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: DIPOLE λ .82 BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: DIPOLE λ/2 .99 BÀI THỰC HÀNH SỐ 3: ANTEN YAGI 5 PHẦN TỬ .107 BÀI THỰC HÀNH SỐ 4: ANTEN LOGA CHU KÌ .116 TÀI LIỆU THAM KHẢO .124 8 GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN Tên học phần: TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN Mã học phần: CNC113190 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của học phần: - Vị trí: học ở học kỳ 4. - Tính chất: * Phần lý thuyết một tín chỉ là 15 giờ, phần thực tập hai tín chỉ là 60 giờ.
* Môn học tích hợp. - Ý nghĩa và vai trò của môn học: đây là môn học chuyên ngành, là nền tảng để sinh viên có thể nghiên cứu chuyên sâu chuyên ngành Công Nghệ Kĩ Thuật Điện tử, Truyền thông, phát triển nghề nghiệp vững chắc sau này. Mục tiêu của học phần: - Về kiến thức: khi kết thúc môn học, sinh viên có thể: - Khái quát được các vấn đề chung về truyền sóng. - Mô tả được các phương pháp lan truyền sóng cực ngắn.
- Tính toán được các tham số khi truyền sóng trong không gian tự do - Vận dụng được các công thức tính toán trường khi truyền sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp trong điều kiện lý tưởng và trong các điều thực tế. - Trình bày được hiện tượng pha đinh và biện pháp chống. - Trình bày được các vấn đề cơ bản về anten. - Mô tả được yêu cầu, đặc điểm, cấu tạo, nguyên lý làm việc và một số tham số của các loại anten sử dụng trong thông tin vi ba.
- Về kỹ năng: Môn học/học phần sẽ cung cấp cho học sinh sinh viên những kỹ năng sau đây: - Tính toán các tham số truyền sóng trong không gian - Tính toán được ảnh hưởng của tầng đối lưu - Tính toán được các tham số cơ bản của anten. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Kỹ năng thu thập, tra cứu, phân tích và xử lý thông tin để tiếp thu kiến thức tích cực, chủ động. + Kỹ năng thảo luận nhóm, thuyết trình và trả lời vấn đáp linh hoạt, tự chủ, sáng tạo và đúng yêu cầu kiến thức của môn học. + Rèn luyện thái độ làm việc nghiêm túc, chủ động, tích cực.