Ăng ten là một cấu trúc trên không hoặc kim loại có chức năng chuyển đổi dòng điện thành sóng EM (điện từ). Chúng chủ yếu được sử dụng để truyền và nhận các trường điện từ không ion hóa, bao gồm vi sóng, sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại và ánh sáng khả kiến. Ăng ten có nhiều loại, kích cỡ và hình dạng khác nhau.
Ăng ten nhỏ được sử dụng trên mái nhà để xem TV trong khi ăng-ten lớn được sử dụng để thu tín hiệu từ vệ tinh. Tương tự, ăng ten vòng trong liên lạc vô tuyến là một bộ chuyển đổi rất phổ biến vì những đặc điểm độc đáo cũng như ứng dụng linh hoạt của nó.
Khi biết các khái niệm cơ bản và lợi ích của ăng ten này, chúng ta có thể biết tầm quan trọng của chúng trong các hệ thống thông tin liên lạc hiện đại. Vì vậy, bài viết này cung cấp thông tin ngắn gọn về ăng-ten vòng, loại, hoạt động và ứng dụng của chúng.
Phụ lục bài viết
Ăng ten vòng là gì?
Định nghĩa ăng ten vòng là; một loại ăng ten vô tuyến được tạo thành bằng một cuộn dây hoặc vòng bằng cách uốn thành dạng vòng. Vòng lặp của ăng ten này mang dòng điện tần số vô tuyến. Vòng lặp của ăng ten có thể khác nhau về hình dạng, kích thước và hướng ảnh hưởng đến hiệu suất của ăng ten. Biểu tượng ăng-ten vòng lặp được hiển thị bên dưới.
Hiệu suất của ăng ten vòng chủ yếu được xác định thông qua kích thước và tần số hoạt động của nó. Các loại nhỏ hơn rất nhạy cảm, đặc biệt là với thành phần từ tính của trường điện từ, vì vậy những ăng ten này được gọi là ăng ten vòng từ. Đặc tính của ăng-ten này sẽ làm cho chúng ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu và nhiễu điện nên rất có lợi cho các ứng dụng như liên lạc vô tuyến nghiệp dư và thu sóng vô tuyến sóng ngắn.
Thiết kế và hoạt động của ăng ten vòng
Ăng ten này được thiết kế với một cuộn dây mang dòng điện tần số vô tuyến. Vòng lặp này có thể ở bất kỳ dạng nào bằng cách uốn dây thành các hình dạng khác nhau, do đó, hình dạng của ăng ten vòng lặp là; hình chữ nhật, hình tròn, hình vuông, hình lục giác hoặc hình tam giác tùy theo sự thuận tiện của người thiết kế. Dòng điện qua ăng ten này sẽ cùng pha và từ trường vuông góc với vòng hoàn chỉnh mang dòng điện.
Các ăng-ten này thường hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, nghĩa là bất cứ khi nào có năng lượng RF thì nó sẽ tạo ra một từ trường xen kẽ, từ đó tạo ra dòng điện trong vòng lặp, do đó cho phép truyền (hoặc) nhận tín hiệu. Dòng điện trong vòng dây sẽ tạo ra một điện trường phát ra năng lượng giống như sóng điện từ bằng cách cho phép liên lạc bằng sóng vô tuyến.
Tần số ăng-ten vòng dao động từ 300 MHz – 3GHz. Hiệu suất của ăng-ten này có thể được nâng cao thông qua nhiều biện pháp như cải tiến về hình dạng của ăng-ten và vật liệu cấu tạo của vòng lặp.
Đặc điểm của anten vòng giống như anten đơn cực và lưỡng cực ở chỗ chúng có chi phí thấp và rất dễ chế tạo. Các ăng-ten này có nhiều hình dạng khác nhau mặc dù các đặc điểm cơ bản của mẫu bức xạ chủ yếu không phụ thuộc vào hình dạng của vòng lặp. Tương tự như độ dài điện cực và lưỡng cực ảnh hưởng đến hiệu suất của ăng-ten, kích thước điện của vòng lặp sẽ quyết định hiệu suất của ăng-ten.
Các loại ăng-ten vòng lặp
Có nhiều loại ăng-ten vòng khác nhau dựa trên các yếu tố khác nhau như; kích thước của vòng lặp, cấu hình và hướng được thảo luận dưới đây.
Anten vòng nhỏ
Loại nhỏ hoặc từ tính
Loại nhỏ hoặc từ tính có chu vi nhỏ hơn < 1/10 bước sóng của tần số hoạt động. Những loại ăng-ten này rất nhỏ gọn nên được sử dụng trong các ứng dụng di động và lắp đặt có không gian hạn chế. Những ăng-ten này có thể cho hiệu suất tốt dù có kích thước nhỏ bé; đạt được, và hiệu suất bức xạ & đặc biệt là khi được điều chỉnh thông qua tụ điện.
Chúng chủ yếu được sử dụng làm ăng-ten thu, mặc dù đôi khi chúng hiếm khi được sử dụng để truyền mặc dù hiệu suất giảm và vòng chu vi nhỏ hơn.
Ví dụ điển hình nhất về ăng-ten vòng nhỏ hơn là ăng-ten ferit hoặc ăng-ten thanh vòng được sử dụng hầu hết trong các đài phát sóng AM. Mẫu bức xạ của các ăng-ten này cao nhất tại các hướng trong mặt phẳng vòng, do đó nó vuông góc với mức tối đa của các vòng lớn.
Ăng ten vòng lớn
Các ăng-ten này còn được gọi là vòng lặp toàn sóng hoặc ăng-ten vòng tự cộng hưởng trong đó các ăng-ten này có chu vi >1/10 bước sóng của tần số hoạt động. Những ăng-ten này rất hiệu quả so với các loại ăng-ten khác về cả khả năng truyền và thu. Những ăng-ten này có mức tăng cao hơn so với ăng-ten vòng nhỏ.
Vì vậy, chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như; tìm hướng vô tuyến, thiên văn vô tuyến và liên lạc đường dài. Dạng bức xạ của ăng-ten này là dạng bức xạ hai thùy ở phần mở của chúng, đạt cực đại theo cả hai hướng và cộng hưởng toàn sóng vuông góc với mặt phẳng của vòng lặp.
Ăng ten vòng lặp nhiều vòng
Những ăng-ten này có nhiều vòng dây (hoặc) vật liệu dẫn điện khác làm tăng vùng hiệu quả của vòng lặp. Những ăng-ten này có độ lợi được cải thiện và khả năng chống bức xạ cao hơn so với các vòng lặp một lượt. Những ăng-ten này được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như; tìm hướng vô tuyến, liên lạc tần số thấp và cảm nhận từ trường.
Ăng ten vòng ngang
Anten vòng được định hướng theo chiều ngang được gọi là anten vòng ngang. Những loại ăng-ten này còn được gọi là ăng-ten sóng trời, được sử dụng phổ biến để liên lạc tầm xa vì khả năng thu tín hiệu phản xạ từ tầng điện ly.
Ăng ten vòng dọc
Ăng-ten vòng được định hướng theo chiều dọc được gọi là ăng-ten vòng thẳng đứng. Những ăng-ten này rất hiệu quả trong việc thu tín hiệu sóng mặt đất. Những loại ăng-ten này thường được sử dụng để tìm hướng và liên lạc tầm ngắn.
Mẫu bức xạ
Mẫu bức xạ của ăng-ten vòng được hiển thị bên dưới. Mẫu bức xạ của ăng-ten này tương tự như ăng-ten lưỡng cực ngắn nằm ngang. Trong hình dưới đây, các mẫu bức xạ cho các góc vòng khác nhau được thể hiện rất rõ ràng. Các đường tiếp tuyến ở 0 độ biểu thị sự phân cực dọc trong khi đường tiếp tuyến ở 90° biểu thị sự phân cực ngang.
Sự phân cực của anten vòng được phân cực theo chiều ngang hoặc chiều dọc dựa trên vị trí của nguồn cấp dữ liệu. Phân cực ngang được xác định ở giữa mặt ngang trong khi phân cực dọc được xác định ở giữa mặt dọc dựa trên hình dạng của ăng ten.
Nói chung, ăng-ten vòng nhỏ là ăng-ten phân cực tuyến tính, do đó, bất cứ khi nào ăng-ten này được đặt trên đầu một máy thu di động, nơi mà o/p của máy thu được kết nối trực tiếp với đồng hồ đo thì nó sẽ trở thành một công cụ tìm hướng lớn.
Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm của anten vòng bao gồm:
- Kích thước của ăng-ten vòng nhỏ gọn và thiết kế đơn giản, cho phép lắp đặt linh hoạt và di động.
- Đây là những chi phí thấp và không chỉ đơn giản được điều chỉnh bằng chuyển động của tay.
- Chúng có khả năng hoạt động gần các loại ăng-ten khác mà không bị nhiễu.
- Những ăng-ten này rất nhẹ.
- Nó phù hợp cho các ứng dụng di động như tìm hướng, v.v.
- Những ăng-ten này có nhiều loại khác nhau như; Ăng-ten Adcock, ăng-ten lá cỏ ba lá, vòng lặp Alford, ăng-ten Bellini-Tosi, v.v.
- Những ăng-ten này có các vòng đặc biệt nhỏ mang lại nhiều lợi ích chính trong liên lạc vô tuyến vì chúng có độ nhiễu điện trường thấp và khiến chúng trở nên nổi bật khi sử dụng ở những vị trí có độ nhiễu cao.
- Những ăng-ten này hiển thị các mẫu bức xạ định hướng và rất hữu ích trong một số trường hợp nhất định.
- Một vòng nhỏ của ăng-ten này thường được sử dụng làm lưỡng cực từ.
- Ăng-ten này có đặc tính định hướng.
- Trong ăng-ten này, EMF cảm ứng xung quanh vòng của ăng-ten phải tương đương với sự biến thiên giữa hai mặt thẳng đứng.
- Dạng bức xạ của ăng-ten này không phụ thuộc vào hình dạng của vòng lặp.
- Các dòng điện có pha và cường độ tương tự nhau trong suốt vòng ăng-ten.
Những nhược điểm của ăng ten vòng bao gồm những điều sau đây.
- Hiệu suất truyền của vòng ăng ten cực kỳ kém.
- Ăng-ten này không phù hợp với tần số cao.
- Hai giá trị rỗng của mẫu của ăng-ten này có thể dẫn đến sự mơ hồ 180 độ.
- Những ăng-ten này có mức tăng kém, khó điều chỉnh và băng thông cực kỳ hẹp.
- Họ đã giảm tính di động.
- Ăng-ten vòng đóng vai trò là công cụ tìm hướng không có khả năng phân biệt giữa ổ trục máy phát ở xa và ổ trục tương hỗ của nó
- Hiệu suất của ăng-ten có vòng lặp nhỏ kém nên chúng được sử dụng ở tần số thấp hơn làm ăng-ten thu.
- Ăng-ten có vòng dây nhỏ có giá trị kháng bức xạ cực thấp, do đó gây ra tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt do cường độ dòng điện cao.
Ứng dụng/Công dụng
Việc sử dụng hoặc ứng dụng của ăng ten vòng bao gồm những điều sau đây.
- Những ăng-ten này được sử dụng trong các hệ thống truyền thông không dây như mạng cảm biến không dây (WSN), hệ thống truyền tải điện không dây (WPT) và hệ thống RFID.
- Những ăng-ten này được sử dụng trong nhiều ứng dụng.
- Chúng được sử dụng trong các hệ thống thu phát sóng và đối với đài AM, chúng đóng vai trò như ăng-ten tích hợp.
- Ăng-ten vòng lớn được sử dụng trong thiết bị định hướng trong máy thu Máy bay và hệ thống RFID tần số thấp.
- Chúng được sử dụng trong các máy thu sóng HF, MF và ngắn.
- Những ăng-ten này được sử dụng trong các máy phát UHF.
- Những ăng-ten này được sử dụng để thu sóng tần số cao trong máy thu radio.
- Chúng được sử dụng để thu tín hiệu phát sóng trong dải sóng dài và sóng trung.
- Những ăng-ten này rất phổ biến trong cộng đồng vô tuyến nghiệp dư để sử dụng băng tần cao.
- Những ăng-ten này được sử dụng trong các thiết bị không dây tầm ngắn và hệ thống RFID với sự gia tăng của giao tiếp không dây và Internet of Things (IoT).
Vì vậy, đây là tổng quan về ăng ten vòng, hoạt động, loại, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của nó. Những ăng ten này là thiết bị liên lạc vô tuyến linh hoạt nổi tiếng với tính chất định hướng, tính linh hoạt, khả năng chống nhiễu điện và kích thước nhỏ gọn. Những ăng ten này hoạt động dựa trên cảm ứng điện từ và được sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc hiện đại, liên lạc vô tuyến, phát hiện sóng vô tuyến, thu sóng vô tuyến ngắn, v.v.
Nếu bạn cần thiết bị đo điện chính hãng, uy tín
Lidinco là công ty cung cấp các loại thiết bị do điện uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.
Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Mọi điều bạn cần biết về năng lượng thủy điện
