Anten là gì ? Trong cuộc sống ta đã thấy rất nhiều anten: anten tivi, wifi, trạm phát sóng di động, đài phát thanh…Nó là một linh kiện điện tử rất quan trọng và được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống hiện nay.

Thuộc tính quan trọng

Để có thể chọn lựa được anten đúng đắn thì điều quan trọng là bạn phải hiểu được một số thuộc tính mô tả về anten. Chúng bao gồm dạng bức xạ của anten, hướng tính của anten, độ lợi, trở kháng đầu vào, sự phân cực, và bandwidth.

Hướng tính của anten (directivity of anten)

Hướng tính của anten mô tả cường độ của một bức xạ theo một hướng xác định tương ứng với cường độ bức xạ trung bình hay nói cách khác, nó cho biết mật độ công suất bức xạ tương ứng với công suất bức xạ được phân tán một cách đồng dạng.

Độ lợi (gain)

Gain cũng diễn tả cùng một khái niệm như directivity nhưng nó còn bao gồm cả sự mất mát (về công suất) của chính bản thân anten. Bạn có thể định nghĩa độ bức xạ hiệu dụng được sử dụng để mở rộng directivity giúp xác định được độ lợi; một bộ bức xạ hoàn hảo sẽ có độ bức xạ hiệu dụng bằng 1.

Đơn vị dùng để biểu diễn độ lợi có thể là dBi (độ lợi tính theo dB của anten đẳng hướng) hay dBd (độ lợi dB của anten half-wave dipole). Để chuyển đổi giữa dBd và dBi thì ta chỉ cần cộng thêm 2.2 vào độ lợi dBd để có được độ lợi dBi. Việc ghi nhớ quy ước này là quan trọng bởi vì mặc dù hầu hết các nhà sản xuất đều biểu diễn độ lợi theo dBi nhưng một số khác lại biểu diễn theo dBd. Hình dưới minh họa một dạng bức xạ của anten định hướng. Lưu ý là sự bức xạ này tồn tại trong không gian 3 chiều.

‍

Dạng bức xạ (radiation pattern)

Dạng bức xạ của anten mô tả “sự khác nhau về góc bức xạ ở một khoảng cách cố định từ anten”. Nó thường được diễn tả bằng thuật ngữ “hướng” (directivity) “hay độ lợi” (gain) của anten.

Anten thường có main lobe hay beam (vùng bức xạ), chính là hướng có độ lợi lớn nhất, và minor lobe mà cụ thể hơn là side lobe hay back lobe tùy thuộc vào hướng của minor lobe so với main lobe. Các nhà sản xuất thường mô tả anten bằng độ lợi hay main lobe, họ cũng thường xác định thêm beamwidth (độ rộng của vùng bức xạ) của anten..

Sự phân cực (polarization)

Sóng điện từ phát ra từ anten có thể có nhiều dạng khác nhau, ảnh hưởng đến phạm vi phủ sóng, tùy thuộc vào loại phân cực của anten, có thể là phân cực tuyến tính (linearly) hoặc phân cực vòng (circularly). Hầu hết các anten trên thị trường WLAN sử dụng phân cực tuyến tính, có thể theo chiều ngang (phân cực ngang) hoặc chiều dọc (phân cực dọc). Với phân cực ngang, vector trường điện sẽ nằm trong mặt phẳng thẳng đứng, còn với phân cực dọc, vector trường điện nằm trong mặt phẳng ngang. Phân cực dọc phổ biến hơn, nhưng đôi khi phân cực ngang có thể hoạt động tốt hơn. Mặc dù anten phân cực vòng không phải là sự lựa chọn tối ưu cho kết nối trong nhà, nhưng khi sử dụng trong kết nối wireless bridge, anten phân cực vòng có thể là lựa chọn phù hợp. Tương tự anten phân cực tuyến tính, anten phân cực vòng có thể có hai dạng: phân cực tay trái và phân cực tay phải. Nếu vector trường điện quay theo chiều kim đồng hồ khi tiến gần bạn, đó là phân cực tay trái, ngược lại, nếu quay ngược chiều kim đồng hồ thì đó là phân cực tay phải. Anten phân cực vòng giữ nguyên một trong hai dạng phân cực này khi quay, trong khi anten phân cực tuyến tính có thể chuyển từ phân cực ngang sang phân cực dọc khi quay. Nhìn chung, đối với kết nối Line of Sight (LOS), bạn nên sử dụng anten có cùng kiểu phân cực ở cả hai đầu kết nối.

Trở kháng (impedance)

Sự bức xạ hiệu dụng của một anten là tỷ lệ giữa tổng công suất mà anten phát ra và công suất mà anten nhận được từ máy phát (transmitter). Anten sẽ phát ra năng lượng dưới dạng sóng điện từ. Mỗi thiết bị RF, bao gồm radio, cáp và anten, đều có một giá trị trở kháng, phản ánh tỷ lệ giữa điện áp và dòng điện. Khi anten được kết nối với cáp, nếu trở kháng của anten trùng với trở kháng của radio và cáp, công suất từ radio truyền đến anten sẽ đạt tối đa. Tuy nhiên, nếu trở kháng không khớp, một phần năng lượng sẽ bị phản xạ lại về nguồn, phần còn lại sẽ được truyền đến anten. Tỷ lệ sóng đứng điện áp (VSWR) phản ánh mức độ phản xạ này. Nếu không có phản xạ, VSWR sẽ bằng 1. Khi VSWR cao, sự phản xạ càng lớn. Nếu VSWR và công suất đều cao, có thể xảy ra tình huống nguy hiểm, như khi sử dụng điện áp cao trong đường truyền, thậm chí có thể gây ra tia lửa điện. Tuy nhiên, tình trạng này sẽ không xảy ra nếu sử dụng công suất thấp khi triển khai mạng WLAN..

Bandwidth

Bandwidth của anten được định nghĩa là dải tần số mà anten có thể hoạt động với hiệu suất chấp nhận được. Thông thường, nó được xác định bởi tần số giới hạn trên (tần số tối đa) và tần số giới hạn dưới (tần số tối thiểu). Trong trường hợp này, hiệu suất chấp nhận được có nghĩa là các đặc điểm của anten, như dạng bức xạ và trở kháng đầu vào, không thay đổi khi hoạt động trong dải tần số đó. Một số anten được gọi là băng rộng (broadband) khi tỷ lệ giữa tần số cao nhất và tần số thấp nhất lớn hơn 2. Tuy nhiên, anten băng rộng thường có hiệu suất kém hơn, và vì dải tần số của 802.11 hiện tại không yêu cầu anten băng rộng, nên chỉ trong trường hợp bạn muốn sử dụng cả hai băng tần 2.4 GHz ISM và 5 GHz UNII trong một anten duy nhất, anten băng rộng mới được sử dụng.

Thiết kế và Cấu trúc của Anten Định hướng

Như tên gọi, ăng-ten định hướng chỉ có thể gửi và nhận tín hiệu theo một hướng duy nhất. Nó chứa một chùm tia hẹp. Những ăng-ten này tạo ra một dạng tín hiệu hình điếu xì gà, có hình dạng tương tự nhau khi nhìn từ trên xuống và từ mọi phía. Hình dạng của một mẫu tín hiệu được gọi là thùy.

Nói chung, các ăng-ten định hướng có các thùy bên nhỏ. Bạn sẽ tìm thấy nhiều loại ăng-ten định hướng trên thị trường với kích thước, hình dạng và thiết kế khác nhau—thiết kế của ăng-ten định hướng thay đổi tùy theo mục đích sử dụng.

Các loại ăng-ten định hướng

Ăng-ten định hướng được bán với nhiều hình dạng, kích cỡ và thiết kế khác nhau. Một số loại ăng-ten định hướng phổ biến nhất là ăng-ten chảo, ăng-ten lưới, ăng-ten Yagi, ăng-ten vòng, ăng-ten sừng, ăng-ten tấm, v.v. Mọi loại ứng dụng định hướng đều được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về từng loại ăng-ten định hướng trong phần này:

Ăng-ten chảo

Ăng-ten chảo chứa một hình parabol. Nó có hình dạng cong và trông giống như một chiếc đĩa. Bộ phản xạ parabol có độ định hướng cao và có thể tập trung năng lượng RF thành một chùm. Nó có độ rộng chùm hẹp hơn 25 độ. Thông thường, ăng-ten parabol dạng lưới là ăng-ten định hướng tốt nhất để thiết lập liên kết truyền thông giữa các tòa nhà lớn và các địa điểm địa lý.

Antenna sừng

Antenna sừng là một loại antenna có chứa một sừng, đó là một kim loại loe rộng. Những ăng-ten này thường được sử dụng cho các tần số UHF và vi sóng trên 300 MHz. Bạn có thể sử dụng ăng-ten sừng làm ăng-ten cấp cho các cấu trúc ăng-ten lớn như ăng-ten parabol. Chúng cũng có thể được sử dụng làm ăng-ten định hướng trong các thiết bị mở cửa tự động, súng radar và máy đo bức xạ vi sóng.

Anten vòng

Loại ăng-ten định hướng thứ ba là ăng-ten vòng. Nó được chế tạo bằng cách uốn một cuộn dây hoặc dây đồng nhất thành hình vòng lặp. Antenna này thường được sử dụng trong máy thu radio, máy định hướng máy bay và thiết bị RFID.

Ăng-ten roi

Anten whip chủ yếu bao gồm một thanh hoặc dây dẻo thẳng. Phần dưới của ăng-ten được kết nối với máy thu thanh. Antenna này có dạng antenna đơn cực.