Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
BÀI 1 2
ĐO GIẢN ĐỒ BỨC XẠ CỦA ANTEN NỬA SÓNG TẠI TẦN SỐ 1 GHZ 2
1.1> Nội dung cần thực hiện: 2
1.2> Thực nghiệm: 3
1. 2.1> Các thiết bị đo 3
1.2.2> Thực hiện đo giản đồ bức xạ và xác định góc nửa công suất 3
BÀI 2 15
ĐO ĐỘ TĂNG ÍCH CỦA ANTEN LOA HÌNH CHÓP 15
2.2.1. Thiết bị 15
2.2.2. Thực hiện: 15
BÀI 3 24
XÂY DỰNG HỆ ANTEN YAGI – UDA 24
3.2 Thực nghiệm 25
3.2.1 Thực hiện 25
3.3 Kết luận 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO 36
Bộ môn vô tuyến 1
Bỏo cỏo thc tp Thc hnh h o Anten
Bi 1
O GIN BC X CA ANTEN NA SểNG TI TN S 1 GHz
1.1> Ni dung cn thc hin:
o Đo giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E và mặt phẳng H của chấn tử nửa sóng tại
tần số 1GHz với khoảng cách hai anten lần lợt là 1m và 1.25 m.
Hỡnh 1-1. Anten chn t
Giản đồ bức xạ đặc trng cho sự phân bố năng lợng theo các hớng trong không
gian. Nó chỉ thị mức công suất phát tơng đối theo mỗi hớng. Mặc dù giản đồ bức
xạ là làm trong không gian ba chiều, nhng hai giản đồ bức xạ hai chiều (trong mặt
phẳng E và mặt phẳng H) cũng có thể dùng để xác định đặc trng bức xạ của một
anten. Độ phân cực của anten mô tả hớng điện trờng của sóng điện từ trong không
gian đợc phát bởi anten ở trờng xa. Chính xác hơn nó mô tả hớng có mật độ trờng

cực đại. Anten lỡng cực có phân cực theo hớng của lỡng cực.
B mụn vụ tuyn 2
Bỏo cỏo thc tp Thc hnh h o Anten
Hỡnh 1-2. Mt phng E (y-z) v mt phng H (x-y) ca mt anten lng cc
o Tính góc nửa công suất
Góc nửa công suất (HPBW-Half Power Beamwidth) của một anten là góc đợc
tạo bởi các điểm trên búp sóng chính có công suất bằng một nửa công suất theo h-
ớng cực đại (theo thang logarit giảm 3dB và đợc tính bởi công thức:

HPBWphaiHPBWtrai
HPBW =
HPBW của một anten chấn tử lý tởng trong mặt phẳng E là 90
0

o Tính chiều dài của một anten lỡng cực /2 tại tần số 1GHz

m
f
c
3.0
10
10.3
9
8
===

Chiều dài anten là: L = 0.45 = 0.45x0.3 = 0.135 m = 13.5 cm
Da trờn nhng tớnh toỏn trờn, ta s lp t chn t /2 lm Anten thu tin
hnh o c
1.2> Thc nghim:

1. 2.1> Cỏc thit b o
o Khi phỏt: mỏy phỏt RF, h anten Yagi hot ng ti tn s 1GHz v anten
chn t na súng
o Khi thu: bao gm h thng nh v anten Antenna Position (gi tt l AP)
c ghộp ni vi mỏy tớnh. Anten cn o c lp t trờn h thng ny.
o Cỏc cỏp ni SMA
1.2.2> Thc hin o gin bc x v xỏc nh gúc na cụng sut
Cỏc bc tin hnh:
Bc 1: o gin bc x trong mt phng E ca chn t na súng .
o Lp t h o nh hỡnh 1.4, t khong cỏch gia 2 Anten r= 1m cựng chiu
cao v i mt vi nhau.
B mụn vụ tuyn 3
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Hình 1.4: Khoảng cách r giữa hai anten
o Cấp nguồn cho máy phát RF và khối nguồn nuôi Power Supply
o Đặt máy phát RF ở chế độ phát 1GHz, phát xung
o Bật máy tính và khởi động phần mềm LVDAM-ANT
o Bật công tắc 1GHz OSCILLATOR RF POWER của máy phát RF lên vị trí
ON.
o Điều khiển bộ suy giảm để tối ưu hoá việc đo giản đồ bức xạ: nối cáp SMA
của Anten thu với bộ suy giảm 10 dB, đặt tiếp suy giảm cho mức tín hiệu thu
được cực đại trong phần mềm LVDAM-ANT là MSP- Maximum Signal
Position ở 0dB
o Giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E thu được như sau:
Bộ môn vô tuyến 4
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Bước 2: Đo giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E của chấn tử nửa sóng với khoẳng
cách giữa hai anten r= 1m. Quay anten phát vuông góc với vị trí ban đầu, không
thay đổi hướng của anten thu và các mức suy giảm so với bước 1.
Giản đồ thu được có dạng như sau:

Bộ môn vô tuyến 5
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Bước 3: Đo giản đồ bức xạ trong mặt phẳng H của chấn tử nửa sóng với khoảng
cách giữa 2 anten r= 1m.
o Đặt anten phát vuông góc với vị trí ở bước 1
o Anten thu được lắp đặt vuông góc với vị trí ở bước 1.
o Sử dụng cùng mức suy giảm như các bước trên.
Giản đồ bức xạ thu được như sau:
Bước 4: làm lại bước 1 với trường hợp khoảng cách giữa 2 anten r= 1.25m
Giản đồ bức xạ thu được như sau:
Bộ môn vô tuyến 6
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Bước 5: Xác định góc nửa công suất trên các giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E
của bước 1 và bước 4.
- Cách 1 cho bước 1 : Dùng cursors để xác định góc nửa công suất: Các giá trị
hiển thị phía bên phải màn hình bao gồm 2 mức công suất ( tính theo dB), giá trị
Bộ môn vô tuyến 7
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
cực đại của búp sóng chính ( tính theo dB), vị trí của các con trỏ và sự chênh lệch
giữa các vị trí này ( tính theo độ).
- Cách 2 cho bước 1 : Đọc giá trị góc nửa công suất do phần mềm LVDAM-
ANT tính ở cửa sổ chính.
Bộ môn vô tuyến 8
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
- Cách 3 cho bước 1 : Dùng cursor và lệnh Options.Đặt con trỏ tại -3dB
Bộ môn vô tuyến 9
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
- Cách 1 cho bước 4:
Bộ môn vô tuyến 10
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten

- Cách 2 cho bước 4:
- Cách 3 cho bước 4:
3> Nhận xét và đánh giá:
Bộ môn vô tuyến 11
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
o Kết quả thực nghiệm thu được về giản đồ bức xạ trong mặt phẳng E và H của
Anten đipol nửa bước sóng có hình dạng tương đối giống với lý thuyết. Có
một chút sai khác là có thể do:
• Trong quá trình đo đạc, tín hiệu phát có thể bị phản xạ bởi các vật thể
xung quanh. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của kết quả
đo.
• Có vật thể và chướng ngại vật bằng kim loại
• Môi trường thực hiện đo đạc không lý tưởng.
o Ta thấy kết quả đo thứ 2, giản đồ này có hình dạng khác thường. Nguyên
nhân là do xoay Anten phát vuông góc với bước 1, phân cực của nó bị lệch so
với Anten thu nên mức tín hiệu thu được rất thấp và bị méo dạng.
o Đo giản đồ bức xạ của anten trong mặt phẳng E với khoảng cách r=1.25m với
cùng mức suy giảm với r=1m. Theo lý thuyết thì giản đồ phải như nhau ở cả
hai trường hợp. Nhưng kết quả thực nghiệm cho thấy chúng tương đối giống
nhau, có 1 vài khác biệt nhỏ là do môi trường phản xạ khi truyền sóng,
khoảng cách thu-phát, tuy nhiên không đáng kể. Khi tăng khoảng cách r, mức
tín hiệu thu bị giảm đi.
Cách tính góc nửa công suất:
o Đo góc nửa công suất của búp sóng chính trong mặt phẳng E tại khoảng cách
1m bằng cả 3 cách đều cho kết quả gần giống như nhau và kết quả là:
Curs1: 223
0
, curs2: 145
0
Sử dụng các phương trình tính góc nửa công suất:

rightHPBWleftHPBWE
HPBW

θθ
−=

⇒
HPBW
E
= 223
0
-145
0
= 78
0
(cho búp phía trên).
Bản chất hai búp sóng trên và dưới về lý thuyết là giống nhau, do đó góc nửa
công suất như nhau. Tuy nhiên do điều kiện đo đạc không lý tưởng nên kết quả thu
được có 1 chút sai khác.
Bộ môn vô tuyến 12
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Ngoài ra còn có thể quan sát trực tiếp trên màn hình:
o Đo góc nửa công suất của búp sóng chính trong mặt phẳng E tại khoảng cách
1.25m:
Curs1: 219
0
, curs2: 144
0
Tương tự ta tính được góc nửa công suất:


⇒
HPBW
E
= 219
0
-144
0
= 75
0

Kết quả này có thể quan sát trực tiếp trên phần mềm LVDAM-ANT (giá trị Diff):
Bộ môn vô tuyến 13
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
⇒
Qua bài thực nghiệm này chúng ta có thể biết được trường bức xạ của anten
chấn tử nửa bước sóng và cách tính góc nửa công suất.
Bộ môn vô tuyến 14
Bỏo cỏo thc tp Thc hnh h o Anten
BI 2
O TNG CH CA ANTEN LOA HèNH CHểP
2.1> Nội dung cần thực hiện:
2.1.1> Đánh giá độ mất mát trong không gian tự do do khoảng cách giữa hai
anten
o Thông số ảnh hởng đến độ mất mát truyền sóng trong không gian tự do L
F
Theo công thức truyền sóng trong không gian tự do thì khoảng cách phát thu
r ảnh hởng trực tiếp tới mất mát truyền sóng L
F
. Cụ thể là L
F

tỷ lệ nghịch với
bình phơng khoảng cách r.
mt mỏt truyn trong khụng gian t do L
F
tớnh theo cụng thc:
( )




rr
dBL
F
4
log20
4
log10
2
=






=
o Nghiên cứu các đặc trng của anten loa hình chóp, đặc biệt là góc nửa công
suất, tỷ số trớc sau, độ tăng ích và vùng hiệu dụng của anten.
o Tính độ tăng ích của anten sử dụng phơng pháp chuẩn và phơng pháp thế. Các
thông số cần lu ý khi tính độ tăng ích anten loa hình chóp: A, B, l

E
,

l
H
, .
2.2> Thc nghim:
2.2.1. Thit b
Cỏc phn t chớnh ca h thng bao gm:
o Khi phỏt: mỏy phỏt RF, anten loa ln
o Khi thu: bao gm h thng nh v anten Antenna Position (gi tt l AP)
c ghộp ni vi mỏy tớnh. Anten cn o c lp t trờn h thng ny.
2.2.2. Thc hin:
Bc 1 : o mt mỏt do truyn dn trong khụng gian t do t cỏch nhau 1
khong l 80cm v 160cm
B mụn vụ tuyn 15
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
- Lắp Anten thu là Anten loa lớn. Đặt suy giảm 10 dB, máy phát RF bật ở chế
độ 10GHz, 1Khz. Chú ý là 2 Anten phát và thu đều được định hướng trong cùng mặt
phẳng H.
a/ Giản đồ bức xạ đo ở khoảng cách phát-thu là 80cm:\
Kết quả thực nghiệm như sau:
b/ Tăng khoảng cách phát –thu lên 160cm. Kết quả thực nghiệm như sau:
Bộ môn vô tuyến 16
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Như vậy theo thực tế đo đạc, chênh lệch công suất thu khi tăng khoảng cách lên
gấp 2 là:
A= -0.1 +5.8 = 5.7 (dB)
Tính theo lý thuyết:
A=20log(r

2
/r
1
) =20log(1.6/2)= 6 (dB)
Nhận xét:
• So với lý thuyết, kết quả đo chênh 0.3dB. Nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch
này là do điều kiện đo đạc không lý tưởng.
• Từ các giản đồ ta cũng thấy Anten loa có độ định hướng rất cao, thể hiện ở
búp sóng chính rất hẹp.
Bước 2 : Đo giản đồ hướng của anten loa trong mặt phẳng E với khoảng cách
giữa hai anten là 160cm. Xoay anten thu và phát sao cho mặt phẳng H của chúng
song song với cột anten.
Bộ môn vô tuyến 17
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Bước 3 : Xác định HPBW, tỷ số F/B và độ tăng ích của anten loa nhờ phương
pháp chuẩn từ giản đồ bức xạ trong mặt phẳng H và mặt phẳng E thu thập ở bước 1
và 2 trong trường hợp khoảng cách 2 anten là 160cm
a./ Trong mặt phẳng E:
Bộ môn vô tuyến 18
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Góc nửa công suất xác định được là:
HBPW
E
= 21
0
Tỷ số trước /sau tính được
F/B
E(dB)
= Búp sóng chính (dB)-búp sóng sau(dB)
= -6.3 dB - (-23dB) = 16.7 dB

b./ Trong mặt phẳng H:
Bộ môn vô tuyến 19
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Góc nửa công suất xác định được là:
HBPW
H
= 24
0
Tỷ số trước-sau(F/B) của mặt phẳng E của anten
F/B
E(dB)
= Búp sóng chính (dB)-búp sóng sau(dB)
= -5.8dB - (-22 dB) = 16.2 dB
c./ Tính độ tăng ích của anten loa hình chóp lớn tại tần số 10.52 GHz, biết rằng nó có
các kích thước như sau:
l
H
=11 cm l
E
=9.4cm
o Đo kích thước cạnh của góc mở anten loa
A=9.6 cm B= 7.87 cm
o Tính bước sóng tại tần số 10.52GHz
λ=c/f=3.10
8
/10.52.10
9
=2.85 cm
o Bây giờ bạn có thể tính
Bộ môn vô tuyến 20

Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten

28899.0
4.985.28
87.7
8
22
===
xxl
B
s
E
λ
o Tra bảng các hệ số mất mát đối với độ loe trong mặt phẳng E và H, ta tìm
được:
L
E dB
= 1.3

367464.0
1185.28
6.9
8
22
===
xxl
A
t
H
λ

o Tra bảng các hệ số mất mát đối với độ loe trong mặt phẳng E và H, ta tìm
được:
L
H dB
=1.1
o Cuối cùng, dùng phương trình (18), tính độ tăng ích của anten.
( ) ( )
( )
dB
BA
36556.17
dBLLlog1008.10G
dBHdBE10dB
=
−−












×







+=
λλ
o Tính giá trị xấp xỉ của hệ số tăng ích thực tế từ công thức lý thuyết:
dBGG
G
HPBWHPBW
GD
HE
1254.17log10
5873.51
21*24
26000
.
26000
==
==
==
Như vây, giữa lý thuyết và thực hành gần như là khớp nhau
o Tính độ tăng ích thực tế của một anten theo phương trình

0
Rec
P
P
4
G

λ
π
r
=
o Xác định công suất nhận (P
Rec
) và phát (P
0
).
- Nối với bộ suy giảm 10dB, đo được P
0
=0 + 10 = 10 dB
- Lắp 2 Anten loa lớn tại khoảng cách 1m. Công suất thu được:
P
rec
=-2 + 10 = 8 dB
Bộ môn vô tuyến 21
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
- Do đó:
G=10log4πr -10log
10
λ+0.5(P
Rec
– P
0
) (dB)= 17.48 dB
Nhận xét: So sánh độ tăng ích thực tế của anten loa hình chóp với hai kết trên ta
thấy chúng chỉ chênh nhau khoảng 0.35dB. Chúng ta thấy kết quả thực nghiệm rất
gần với kết quả lý thuyết.
Bước 4: Xác định độ tăng ích của anten loa nhỏ sử dụng phương pháp thế (anten

loa lớn trở thành anten chuẩn với độ tăng ích được xác định ở bước 3):
Các anten loa lớn vẫn được đặt cách nhau 1 m và đối mặt với nhau. Dùng bộ điều
khiển suy giảm để tối ưu hoá việc nhận tín hiệu và ghi lại công suất thu.
Theo kết quả của bước 3 thì: P
Ref
=P
Rec
= 8dB
Thay anten thu bằng anten loa nhỏ. Lắp hệ lắp đặt lên cột anten. Giữ nguyên mức
suy giảm. Công suất thu như sau:
Bộ môn vô tuyến 22
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
o Từ giản đồ bức xạ ta thấy: P
Test
= 10dB-6.6dB=3.4dB
o Dùng phương trình và độ tăng ích lý tưởng của anten loa lớn làm độ tăng ích
chuẩn (G
Ref
), tính độ tăng ích (G
Test
) của anten loa nhỏ.
G
Test
=P
Test
+G
Ref
- P
Ref
=3.4+17.37-8=12.77 dB

o Tính vùng hiệu dụng của anten loa: từ công thức
2
e
A4
G
λ
π
=
=G
Test
suy ra: A
e
=
π
λ
4
2
G
= 6.764cm
2
o Hiệu suất góc mở η
ap
, sẽ gần bằng ½. Chứng minh giả thiết này ta có:
256.0
5.14x5.14
6.764
η
η
ap
ap

==
×
==
BA
A
A
A
e
p
e
Bộ môn vô tuyến 23
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
BÀI 3
XÂY DỰNG HỆ ANTEN YAGI – UDA
3.1> Nội dung thực hiện:
3.1.1> Cách xây dựng một anten Yagi
Hình 3.1: Anten Yagi 6 chấn tử
3.1.2> Theo dõi sự thay đổi của giản đồ bức xạ khi thay đổi số trấn tử
Bộ môn vô tuyến 24
Số chấn tử Tăng ích
3 8,9
4 9,9
5 10,5
6 11,1
Báo cáo thực tập Thực hành hệ đo Anten
Bảng 3-1. Tăngích của anten Yagi với số chấn tử khác nhau
3.1.3> Xác định độ tăng ích, góc nửa công suất và tỷ số trước/sau từ giản đồ bức xạ
của anten Yagi.
3.2 Thực nghiệm .
3.2.1 Thực hiện

a/ Bên phát:
- Lắp anten Yaghi lên giá như bài 1.
- Dùng cáp đồng trục SMA để nối anten Yaghi với máy phát (Module tần số
1GHz)
b/ Bên thu:
- Lắp chấn tử nửa sóng vào xà nhôm sau đó lắp anten lên module quay sao cho
tâm chấn tử nửa sóng trùng với trục quay đồng thời dùng cáp đồng trục nối
với bộ suy giảm 10 dB và nối vào module quay.
Bước 1: Đo giản đồ bức xạ trong mặt pẳng E của anten Yaghi ứng với trường
hợp chỉ có một phần tử tích cực (chấn tử nửa sóng) khi anten phát và anten thu đặt
cách nhau một khoảng r=1.5m.
Kết quả như sau:
Bộ môn vô tuyến 25