I. Basic Characteristics of Radio Waves WWW.WHWIRELESS.COM Estimated reading time: 15 minutes 1.1 Definition of Radio Waves Radio waves serve as the carrier of signals and energy, generated by the mutual coupling of oscillating electric and magnetic fields, adhering to the alternating coupling law of "electricity generates magnetism and magnetism generates electricity". During propagation, the electric and magnetic fields are always perpendicular to each other and both perpendicular to the propagation direction of the wave, making them **Transverse Electromagnetic Waves (TEM waves)**. Their generation originates from high-frequency oscillating circuits: when the current in a circuit changes rapidly over time, an alternating electromagnetic field is excited in the surrounding space. Once this electromagnetic field detaches from the wave source, it propagates through space in the form of radio waves, without relying on any medium—they can even transmit in a vacuum. 1.2 Relationship between Wavelength, Frequency and Propagation Speed The core formula governing the relationship between the wavelength (λ), frequency (f) of radio waves and their propagation speed (speed of light \( C \) in a vacuum, approximately \( 3×10^8 \, \text{m/s} \)) is: \[ \lambda = \frac{C}{f} \] **Key Conclusion**: In the same medium, frequency and wavelength are strictly inversely proportional—the higher the frequency, the shorter the wavelength. This relationship directly dictates the design dimensions of antennas: for example, the wavelength of a 2.4GHz WiFi signal is approximately 12.5 cm, corresponding to a half-wave dipole antenna length of about 6.25 cm; for a 700MHz low-frequency communication signal, the wavelength is approximately 42.8 cm, requiring a half-wave dipole length of 21.4 cm. Additionally, the electrical performance of an antenna (such as radiation efficiency, gain, and impedance) is directly related to its **electrical length** (the ratio of physical length to wavelength). In practical engineering, the required electrical length must be converted to the specific physical length to ensure the antenna operates properly. 1.3 Polarization of Radio Waves Polarization refers to the variation law of the electric field direction as a radio wave propagates, determined by the spatial motion trajectory of the electric field vector, forming a complete spectrum: **Circular Polarization ← Elliptical Polarization → Linear Polarization**. The core characteristics and application scenarios of the three are as follows: - **Phân cực tuyến tính**: Hướng điện trường không đổi, đây là dạng phân cực được sử dụng phổ biến nhất. Sóng có điện trường vuông góc với mặt đất là **sóng phân cực dọc**, có khả năng chống nhiễu phản xạ từ mặt đất mạnh và phù hợp với truyền thông di động mặt đất (ví dụ: các trạm gốc 2G/3G truyền thống); sóng có điện trường song song với mặt đất là **sóng phân cực ngang**, thường được sử dụng trong truyền dẫn radio và truyền hình, truyền thông chuyển tiếp ...

Phân loại mảng ăng-ten . WWW.WHWIRELESS.COM Thời gian đọc ước tính: 15 phút Ăng-ten mảng thường được phân loại dựa trên cách bố trí các đơn vị riêng lẻ của chúng. Mảng tuyến tính: Một mảng các phần tử anten được sắp xếp dọc theo một đường thẳng, với khoảng cách giữa các phần tử có thể bằng nhau hoặc không bằng nhau. Nó có thể được chia nhỏ hơn nữa thành mảng chiếu sáng cạnh và mảng chiếu sáng đầu dựa trên hướng tập trung năng lượng bức xạ. Mảng phẳng: Một mảng các phần tử anten được sắp xếp tại tâm của một mặt phẳng duy nhất. Nếu tất cả các phần tử trong một mảng phẳng được sắp xếp theo dạng lưới hình chữ nhật, nó được gọi là mảng hình chữ nhật; nếu tất cả các tâm phần tử nằm trên các vòng tròn đồng tâm hoặc vòng elip, nó được gọi là mảng tròn. Mảng phẳng cũng có thể có các mảng với khoảng cách đều hoặc không đều. Mảng anten phù hợp: là các mảng anten được gắn và phù hợp với hình dạng của vật mang. Mảng anten bề mặt hình trụ, mảng anten bề mặt hình cầu và mảng anten bề mặt hình nón đều là ví dụ về mảng anten phù hợp. Ăng-ten mảng Cấu hình đơn vị. Ăng-ten tuyến tính Các phần tử mảng: loại lưỡng cực, loại đơn cực, các phần tử hình vòng (như ăng-ten khe) và các phần tử hình xoắn ốc. Các phần tử dạng màng ngăn: phần tử anten hình loa, phần tử ống dẫn sóng khe hở, phần tử vi dải dạng vá. Các thành phần lai và chuyên dụng: Các đơn vị Yagi-Uda, các đơn vị mảng lưỡng cực tuần hoàn logarit, các đơn vị anten cộng hưởng trung bình, các đơn vị siêu bề mặt/siêu vật liệu. Cơ sở lý thuyết của ăng-ten mảng. ① Nguyên lý giao thoa và chồng chất của sóng điện từ: Ăng-ten mảng có thể tạo ra các đặc tính bức xạ khác với các ăng-ten đơn lẻ thông thường. Một trong những lý do chính là sóng điện từ phát ra từ nhiều đơn vị bức xạ đồng nhất giao thoa và chồng chất lên nhau trong không gian, khiến một số khu vực có bức xạ tăng lên và một số khu vực khác có bức xạ giảm xuống. Điều này dẫn đến sự phân bố lại năng lượng bức xạ tổng cộng không đổi trên các vùng không gian khác nhau. ② Định lý tích biểu đồ hướng: Trong điều kiện trường xa, hàm hướng chuẩn hóa tổng thể của một ăng-ten Mảng gồm nhiều phần tử giống hệt nhau, được kích thích với biên độ và pha cố định, và được sắp xếp ở các vị trí hình học cố định, có thể được phân tích như sau: Yếu tố chính F( θ , φ ): Tính định hướng của một đơn vị riêng lẻ trong không gian tự do (bao gồm cả đơn vị ' (sự phân cực và định hướng). Hệ số mảng AF( θ , φ Điều này hoàn toàn phụ thuộc vào bố cục hình học, khoảng cách, biên độ kích thích và pha của mảng, và không phụ thuộc vào hình dạng cụ thể của các phần tử. Tức là, sơ đồ hướng tổng thể kết hợp D( θ , φ ) = F( θ , φ ) · AF( θ , φ ). Phân tích mảng ăng-ten . Việc phân tích ăng-ten mảng bao gồm việc xác định các đặc tính bức xạ của nó với giả định rằng bốn tham số đã biết (tổng số phần tử, sự phân bố không gian của các phần tử, sự phân bố biên độ kích thích cho mỗi phần tử và sự phân bố pha kích thích cho mỗi phần tử). Các đặc tính này bao gồm ăng-ten mảng. ' sơ đồ hướng, độ rộng chùm ti...

Cái gì là một Ăng-ten ? MỘT ăng-ten là một thiết bị được sử dụng để truyền và nhận sóng vô tuyến . Nó là một thành phần quan trọng trong hệ thống truyền thông không dây, có khả năng chuyển đổi dòng điện tần số cao (chảy trong đường dây truyền tải) vào sóng điện từ (lan truyền qua không gian tự do) và ngược lại. Ăng-ten được sử dụng rộng rãi trong phát thanh, truyền hình, thông tin di động, thông tin vệ tinh , hệ thống radar và nhiều lĩnh vực khác. Cụ thể, chức năng của ăng-ten bao gồm: Sóng điện từ bức xạ: Về phía truyền dẫn, ăng-ten chuyển đổi năng lượng điện tần số cao do thiết bị điện tử tạo ra thành sóng vô tuyến và phát ra không gian xung quanh để truyền đi xa. Nhận sóng điện từ: Ở phía thu, ăng-ten thu sóng vô tuyến từ không gian và chuyển đổi chúng thành dòng điện tần số cao. Các tín hiệu này sau đó có thể được xử lý—chẳng hạn như giải điều chế, khuếch đại và giải mã—để khôi phục thông tin hoặc dữ liệu gốc. Chuyển đổi năng lượng: Ăng-ten hoạt động như một phương tiện cho chuyển đổi năng lượng , truyền năng lượng hiệu quả giữa sóng dẫn (trong đường truyền) và sóng không gian tự do (sóng vô tuyến). Tính định hướng và phân cực: Nhiều ăng-ten có đặc tính riêng tính hướng Và phân cực đặc trưng. Tính định hướng đề cập đến khả năng phát hoặc nhận năng lượng hiệu quả hơn của ăng-ten theo một số hướng nhất định so với các hướng khác. Phân cực mô tả hướng của trường điện của sóng vô tuyến phát ra hoặc nhận được từ ăng-ten. Các đặc tính này giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền thông, giảm nhiễu và mở rộng khoảng cách truyền thông. Phù hợp trở kháng: Để đảm bảo phản xạ tín hiệu và mất năng lượng tối thiểu trong quá trình truyền, ăng-ten phải trở kháng phù hợp với đường truyền (đường cấp nguồn). Điều này có nghĩa là trở kháng đầu vào của ăng-ten phải phù hợp với trở kháng đặc trưng của đường truyền để cho phép truyền tải điện năng hiệu quả. Tăng cường tín hiệu và vùng phủ sóng: Trong một số hệ thống, ăng-ten được sử dụng để tăng cường cường độ tín hiệu hoặc mở rộng phạm vi phủ sóng . Ví dụ: TRONG trạm gốc di động ăng-ten có độ lợi cao có thể mở rộng vùng phủ sóng tín hiệu. TRONG thông tin liên lạc vệ tinh ăng-ten định hướng và có độ lợi cao cải thiện chất lượng và độ tin cậy của việc thu tín hiệu.

Tại sao cần phải khớp trở kháng WWW.WHWIRELESS.COM Thời gian đọc ước tính: 15 phút Sự khác biệt lớn nhất giữa tần số vô tuyến (RF) và phần cứng nằm ở việc phối hợp trở kháng, và lý do của việc phối hợp trở kháng là sự truyền tải của trường điện từ. Như chúng ta đã biết, trường điện từ là sự tương tác giữa trường điện và trường từ. Suy hao trong môi trường truyền dẫn xảy ra do trường điện gây ra dao động trong tác động của nó lên các electron. Tính thường xuyên , số chu kỳ sóng điện từ trên một đường truyền có cùng độ dài càng nhiều và tần số thay đổi dòng điện càng cao. Kết quả là, tổn thất nhiệt do dao động tăng lên, dẫn đến tổn thất trên đường truyền càng lớn. Ở tần số thấp, do bước sóng dài hơn nhiều so với đường truyền nên điện áp và dòng điện trên đường truyền trong mạch gần như không đổi, do đó tổn thất trên đường truyền rất nhỏ. Trong khi đó, nếu phản xạ xảy ra trong quá trình phát sóng, sự chồng chập của sóng phản xạ với sóng đầu vào ban đầu có thể dẫn đến giảm chất lượng tín hiệu và cũng làm giảm hiệu suất của truyền tín hiệu . Cho dù làm việc trên phần cứng hay Hệ thống RF , mục tiêu là đạt được tốt hơn truyền tín hiệu và không ai muốn năng lượng bị mất trong mạch điện. Khi điện trở tải bằng điện trở trong của nguồn tín hiệu, tải có thể đạt được công suất đầu ra tối đa. Đây là điều chúng ta thường gọi là phối hợp trở kháng. Điều quan trọng cần lưu ý là sự kết hợp liên hợp nhằm mục đích truyền tải công suất tối đa. Theo công thức hệ số phản xạ điện áp \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \), \( \Gamma \) lúc này không bằng 0, nghĩa là có sự phản xạ điện áp. Đối với phương pháp phối hợp không méo tiếng, trở kháng hoàn toàn bằng nhau, do đó không có phản xạ điện áp. Tuy nhiên, công suất tải không được tối đa hóa trong trường hợp này. Mất mát phản hồi (RL) = \( -20\log|\Gamma| \) Tỷ số sóng đứng điện áp (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \) Mối quan hệ giữa tỷ lệ sóng dừng và hiệu suất truyền tải được thể hiện trong bảng dưới đây: Việc ghép nối trở kháng đòi hỏi một quá trình tính toán khá phức tạp. May mắn thay, chúng ta có Biểu đồ Smith, một công cụ thiết yếu cho việc ghép nối trở kháng. Biểu đồ Smith là một sơ đồ gồm nhiều vòng tròn giao nhau. Khi được sử dụng đúng cách, nó cho phép chúng ta thu được trở kháng ghép nối của một hệ thống tưởng chừng phức tạp mà không cần bất kỳ phép tính nào. Việc duy nhất chúng ta cần làm là đọc và theo dõi dữ liệu dọc theo các đường tròn. ## Phương pháp biểu đồ Smith 1. Sau khi kết nối một linh kiện tụ điện nối tiếp, điểm trở kháng di chuyển ngược chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn điện trở không đổi mà nó nằm trên. 2. Sau khi kết nối một linh kiện tụ điện phân nhánh, điểm trở kháng di chuyển theo chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn có độ dẫn điện không đổi mà nó nằm trên. 3. Sau khi kết nối một linh kiện cuộn cảm nối tiếp, điểm trở kháng di chuyển theo chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn điện trở không đổi mà nó nằm trên. 4. Sau khi kết nối một thành phần cuộn cảm phân lưu, điểm trở kh...