Đề tài Kỹ thuật siêu cao tần

KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN (Microwave Engineering) Số tiết : 42 ; LT:28; BT:14 Kiểm tra: 30% Kiểm tra viết giữa kỳ (60') Bài tập: 20% Bài tập nhà Thi cuối kỳ: 50% Thi viết cuối kỳ (90') Nội dung môn học: Giới thiệu về kỹ thuật phân tích mạch điện ở tần số siêu cao, khái niệm thông số phân bố và ma trận tán xạ của các phần tử mạch điện, một số mạch siêu cao tần cơ bản. Nội dung môn học gồm 3 chương chính như sau: • Chương 1: Giới thiệu khái niệm đường dây truyền sóng, hệ số phản xạ, hệ số sóng đứng, trở kháng đường dây. • Chương 2: Cấu trúc và ứng dụng của đồ thị Smith trong phân tích và thiết kế mạch siêu cao tần. • Chương 3: Ma trận tán xạ, các đặc tính và ứng dụng. Sinh viên còn có thể tìm hiểu nhiều khái niệm sâu hơn về các mạch chuyên dụng siêu cao tần ở môn học tiếp theo: Môn Mạch siêu cao tần. Tài liệu • Giáo trình: – Vũ Đình Thành, Lý thuyết cơ sở kỹ thuật siêu cao tần, NXB KHKT, 1997 • Tài liệu tham khảo: – Devendra K. Misra, Radio Frequency and Microwave Communication Circuits analysis and design, John Wiley & Sons, 2001 – Guilermo Gonzalez, Microwave transistor amplifier analysis and design, prentice Hall, 1984 – Samuel Y. Liao, Microwave Circuits and Devices, Prentice Hall, 1987. – David M. Pozar, Microwave Engineering, Addison-Wesley Publishing Co., 1993. Các dải tần số Theo IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers nghĩa là "Học Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử Ứng dụng của kỹ thuật siêu cao tần • Truyền thông – Quảng bá: TV, radio – Hệ thống di động: GSM, CDMA, Wimax,… – Thông tin vệ tinh – GPS,… • Radar – Giám sát không lưu – Dẫn đường cho tên lửa • Các lĩnh vực khác – Sấy, nấu nướng – Điều trị bệnh – Truyền dẫn năng lượng – Nghiên cứu thiên văn Những lợi điểm của tần số siêu cao • Giảm kích thước anten, kích thước mạch • Cho phép mở rộng băng thông kênh truyền • Cho phép truyền qua tầng điện ly • Ít ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp Mạch khuếch đại công suất SCT (sử dụng cáp đồng trục phối hợp trở kháng) Một số mạch siêu cao tần Mạch khuếch đại công suất SCT, sử dụng công nghệ vi dải Mạch khuếch đại SCT, sử dụng dây chêm vi dải để phối hợp trở kháng Một số mạch ghép, mạch chia công suất, và mạch lọc sử dụng công nghệ vi dải Circulator Port1 Port2 Port3 Circulator , tín hiệu vào port 1 Port1 Port2 Port3 Port1 Port2 Port3 Circulator , tín hiệu vào port 3 MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) Bộ xoay (dịch) pha 6 bit Phần mềm RFSim99 hỗ trợ thiết kế mạch RF, SCT Phần mếm hỗ trợ thiết kế Phần mềm CST Microwave studio Thiết bị đo Điện trường trên dây song hành (Parallel wire/ twin wire) Một số đường truyền sóng thực tế Từ trường trên dây song hành Cáp đồng trục (coaxial cable) Điện trường trên đường truyền vi dải (microstrip line) Từ trường trên đường truyền vi dải Coplanar waveguide Strip line Ống dẫn sóng (waveguide) Một ví dụ Mạch ghép vòng 4 λ 4 λ 4 λ 1 2 3 4 3 4 λ 19Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng 9Heä Soá Phaûn Xaï, Trôû Khaùng Ñöôøng Daây 9Hieän Töôïng Soùng Ñöùng, Heä Soá Soùng Ñöùng 2I. Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng Phaân Tích Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng V f ϕλ = 3 4™ Caùc Thoâng Soá Sô Caáp Cuûa Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng ) R (Ohm/m) : ñieän trôû tuyeán tính, ñaëc tröng cho ñieän trôû thuaàn cuûa moät ñôn vò chieàu daøi daây daãn. ) L (H/m) : ñieän caûm tuyeán tính, ñaëc tröng cho ñieän caûm töông ñöông cuûa moät ñôn vò chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng. ) C (F/m) : ñieän dung tuyeán tính, ñaëc tröng cho ñieän dung treân moät ñôn vò chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng. ) G (S/m) : ñieän daãn tuyeán tính, ñaëc tröng ñieän daãn thuaàn cuûa lôùp ñieän moâi treân moät ñôn vò daøi ñöôøng truyeàn soùng. 51) Phöông Trình Truyeàn Soùng Töø ñònh luaät Kirchoff veà ñieän aùp: ( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . . i x tv x t v x x t R x i x t L x t ∂= + Δ + Δ + Δ ∂ Töø ñònh luaät Kirchoff veà doøng ñieän: ( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . . v x x ti x t i x x t G x v x x t C x t ∂ + Δ= + Δ + Δ + Δ + Δ ∂ 6( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . . ( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . . i x tv x t v x x t R x i x t L x t v x x ti x t i x x t G x v x x t C x t ∂⎧ = + Δ + Δ + Δ⎪⎪ ∂⎨ ∂ + Δ⎪ = + Δ + Δ + Δ + Δ⎪ ∂⎩ ( , ) ( , ) ( ). . ( , ) ( , ) ( , ) ( ). . ( , ) V x V x x R j L x I x I x I x x G j C x V x x ω ω ω ω ω ω ω ω = + Δ + + Δ⎧⎨ = + Δ + + Δ + Δ⎩ Chuyeån sang mieàn taàn soá: ( , ) ( , ) ( ). ( , ) ( , ) ( , ) ( ). ( , ) V x x V x R j L I x x I x x I x G j C V x x x ω ω ω ω ω ω ω ω + Δ −⎧ =− +⎪⎪ Δ⎨ + Δ −⎪ =− + + Δ⎪ Δ⎩ Suy ra: 7( , ) ( , ) ( ). ( , ) ( , ) ( , ) ( ). ( , ) V x x V x R j L I x x I x x I x G j C V x x x ω ω ω ω ω ω ω ω +Δ −⎧ =− +⎪⎪ Δ⎨ + Δ −⎪ =− + + Δ⎪ Δ⎩ Khi: 0xΔ → ( , ) ( ). ( , ) ( , ) ( ). ( , ) V x R j L I x x I x G j C V x x ω ω ω ω ω ω ∂⎧ =− +⎪⎪ ∂⎨∂⎪ =− +⎪ ∂⎩ 2 2 2 2 ( , ) ( )( ). ( , ) ( , ) ( )( ). ( , ) V x R j L G j C V x x I x R j L G j C I x x ω ω ω ω ω ω ω ω ⎧∂ = + +⎪⎪ ∂⎨∂⎪ = + +⎪ ∂⎩ 8Ñaët: ( ) ( )( )R j L G j Cγ ω ω ω= + + 2 2 2 2 ( , ) ( )( ). ( , ) ( , ) ( )( ). ( , ) V x R j L G j C V x x I x R j L G j C I x x ω ω ω ω ω ω ω ω ⎧∂ = + +⎪⎪ ∂⎨∂⎪ = + +⎪ ∂⎩ 2 2 2 2 2 2 ( , ) ( ). ( , ) ( , ) ( ). ( , ) V x V x x I x I x x ω γ ω ω ω γ ω ω ∂ =∂ ∂ =∂ Moãi phöông trình coù daïng: 1 2 1'' . ' . 0 , 0f a f a f a+ + = = 92) Nghieäm Cuûa Phöông Trình Truyeàn Soùng 2 2 2 ( , ) ( ). ( , )V x V x x ω γ ω ω∂ =∂ ( ). ( ).( , ) . .x xV x V e V eγ ω γ ωω −+ −= + Phöông trình: Nghieäm coù daïng: . .( ) . .x xV x V e V eγ γ−+ −= + jγ α β= +Vôùi: . . . .( ) . . . .x j x x j xV x V e e V e eα β α β− −+ −= + 10 . . . .( ) . . . .x j x x j xV x V e e V e eα β α β− −+ −= + . .. .x j xV e eα β− −+ Xeùt thaønh phaàn thöù 1: Xeùt thaønh phaàn thöù 2: . .. .x j xV e eα β− (Soùng tôùi) (Soùng phaûn xaï) 11 2 2 2 ( , ) ( ). ( , )I x I x x ω γ ω ω∂ =∂ Phöông trình soùng doøng ñieän: Coù nghieäm: . .( ) . .x xI x I e I eγ γ−+ −= + 0 0 ,V VI I Z Z + − + −= = − Quan heä vôùi soùng ñieän aùp: . . 0 0 ( ) x xV VI x e e Z Z γ γ−+ −⇒ = − 12 3) Caùc Thoâng Soá Thöù Caáp Cuûa Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng a) Heä Soá Truyeàn Soùng: ( ) ( ) ( ) ( )( )j R j L G j Cγ ω α ω β ω ω ω= + = + + b) Heä Soá Suy Hao: [ ]( ) , /Np mα ω [ ]( ) , /dB mα ω [ / ] [ / ] 10 10 [ / ] [ / ] 20.log (20log ). 8,68. Np m dB m Np m Np m e eαα α α = = = Ví duï:Moät ñöôøng truyeàn soùng coù heä soá suy hao laø 1 Np/m, töùc laø khi soùng lan truyeàn qua 1 m chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng thì bieân ñoä seõ bò suy hao 8,68 dB (2,7 laàn). 13 c) Heä Soá Pha: [ ] [ ]( ) , / , /rad m mβ ω ñoä Theå hieän ñoä thay ñoåi pha cuûa soùng khi soùng lan truyeàn treân moät ñôn vò chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng. Quan heä giöõa heä soá pha vaø böôùc soùng: 2πβ λ= * Tröôøng Hôïp Ñöôøng Truyeàn Khoâng Toån Hao: 0, 0 ( ) ( )( ) ( ) 0 ( ) R G R j L G j C j LC LC γ ω ω ω ω α ω β ω ω = = ⇒ = + + = ⇒ = = 14 d) Trôû Khaùng Ñaëc Tính ( Z0 ) : 15 Ñaët: 0 0 1 //Z Z x Z Y x ⎛ ⎞= Δ + ⎜ ⎟Δ⎝ ⎠ ,Z R j L Y G j Cω ω= + = + Khi: 0xΔ → 0 Z R j LZ Y G j C ω ω +⇒ = = + Ñöôøng truyeàn khoâng toån hao: [ ]0 0 ,LZ RC= = Ω 16 17 e) Vaän Toác Truyeàn Soùng (Vaän toác pha): Laø quaõng ñöôøng soùng lan truyeàn trong moãi ñôn vò thôøi gian. [ / ], [ / ] [ / ] rad sV m s rad mϕ ω β ⎛ ⎞= =⎜ ⎟⎝ ⎠ EX 3.2 P66, EX 3.3 P67 18 II. Heä Soá Phaûn Xaï,Trôû Khaùng Ñöôøng Daây . .( ) . .x xV x V e V eγ γ−+ −= + a) Heä Soá Phaûn Xaï Ñieän AÙÙp: Γ = soùng phaûn xa( ) soùng tôùi ïx γ γ γ − − − + + ⇒ Γ = = 2( ) x x V x V e Vx e V e V 1) Heä Soá Phaûn Xaï 19 b) Heä Soá Phaûn Xaï Doøng Ñieän 2 20 0 ( ) ( ) x x x I Vx V ZI e Ix e e xVI e I Z γ γ γ γ − − − − ++ + − Γ = = = = −Γ . .( ) . .x xI x I e I eγ γ−+ −= + . . 0 0 ( ) x xV VI x e e Z Z γ γ−+ −= − Thoâng thöôøng chæ quan taâm tôùi heä soá phaûn xaï ñieän aùp, quy uôùc: VΓ = Γ 20 ( )( ). .. . ,x xP V e I eγ γ− −+ +=tôùi ( )( ). .. .x xP V e I eγ γ− −= phaûn xaï ( )( ). . . .. . . .x x x xP V e V e I e I eγ γ γ γ− −+ − + −= + +t ( ) ( ). .. 1 ( ) . 1 ( )x xV IP V e x I e xγ γ− −+ +⎡ ⎤ ⎡ ⎤= + Γ + Γ⎣ ⎦ ⎣ ⎦t ( )2 21 ( ) ( )V V P P P x P P x= −Γ = − Γ  phaûn xaï t tôùi tôùi tôùi c) Söï Phaûn Xaï Coâng Suaát 21 Taïi taûi: 2( ) lV Vl e V γ− + Γ = Taïi ñieåm ( ) :x l d= − 2 2 ( ) 2 2 2 ( ) . ( ). x l d V l d d V V Vx e e V V V e e l e V γ γ γ γ γ −− − + + − −− + Γ = = = = Γ d) Tính Heä Soá Phaûn Xaï Taïi moät ñieåm baát kyø Thoâng Qua Heä Soá phaûn Xaï Taïi Taûi: 22 2( ) ( ). dV Vx l e γ−Γ = Γ Vôùi: jγ α β= + 2 2( ) ( ). .d j dV Vx l e e α β− −Γ = Γ 23 2 2( ) ( ). .d j dV Vx l e e α β− −Γ = Γ Khi dich chuyeån veà phía nguoàn moät ñoaïn Vector seõ xoay moät goùc bao nhieâu? / 2d λ= VΓ 2πβ λ= 2 22 2 2 2 2 d dπ π λβ πλ λ⇒ = = = 24 e) Heä Soá Phaûn Xaï Taïi Taûi: . .( ) . .l lV l V e V eγ γ−+ −= + . . 0 0 ( ) l lV VI l e e Z Z γ γ−+ −= − 25 . .( ) . .l lV l V e V eγ γ−+ −= + . . 0 0 ( ) l lV VI l e e Z Z γ γ−+ −= − 0 ( ) ( ) l l L l l V e V eV lZ Z I l V e V e γ γ γ γ − + − − + − += = − 0 0 1 1 ( ) 1 ( )1 l l L l l V e V e lZ Z Z V e l V e γ γ γ γ − − + − − + + + Γ= = −Γ− 0 0 ( ) L L Z Zl Z Z −⇒ Γ = + 26 z Tröôøng hôïp taûi phoái hôïp trôû khaùng: 0 0 ( ) 0L L Z Zl Z Z −Γ = =+ 2( ) ( ). 0 ,dx l e xγ−⇒ Γ = Γ = ∀ Khoâng coù soùng phaûn xaï Trôû khaùng ñaëc tính chuaån: 50 , 75 , 300 , 600Ω Ω Ω Ω f) Moät Soá Tröôøng Hôïp Ñaëc Bieät: 27 z Tröôøng hôïp taûi noái taét: 0 0 ( ) 1L L Z Zl Z Z −Γ = = −+ Phaûn xaï toaøn boä ( ) l l l l V el V e V e V e γ γ γ γ −− − +− + Γ = ⇒ = − Taïi taûi, soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï ngöôïc pha nhau ( ) 0V l = 28 z Tröôøng hôïp taûi Hôû maïch: 0 0 ( ) 1 ( ) 1L I L Z Zl l Z Z −Γ = = ⇒ Γ = −+ Phaûn xaï toaøn boä ( ) 0l lI e I e I lγ γ−− +⇒ = − ⇒ = Taïi taûi, soùng doøng ñieän tôùi vaø phaûn xaï trieät tieâu nhau 29 z Tröôøng hôïp taûi Thuaàn khaùng: 0 0 ( ) L L jX Rl jX R −Γ = + Phaûn xaï toaøn boä ( ) 1l⇒ Γ = 30 2) Trôû Khaùng Ñöôøng Daây = ( )( ) ( ) V xZ x I x 31 . .( ) . . (1)x xV x V e V eγ γ−+ −= + . . 0 0 ( ) (2)x xV VI x e e Z Z γ γ−+ −= − . . 0 . . . .( ) . . x x x x V e V eZ x Z V e V e γ γ γ γ − + − − + − +⇒ = − Taïi Taûi: . .. ( ) ( ) . .l lLZ I l V l V e V e γ γ− + −⇒ = = + ( )( ) ( )L V lZ l Z I l = = Töø (2) ta coù: . .0. ( ) . . x xZ I x V e V eγ γ−+ −= − . . 0 . ( ) . . l lZ I l V e V eγ γ−+ −⇒ = − 32 . . . . 0 . ( ) . . . ( ) . . l l L l l Z I l V e V e Z I l V e V e γ γ γ γ − + − − + − ⎧ = +⎪⎨ = −⎪⎩ . 0 . 0 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) 2 l L l L I lV Z Z e I lV Z Z e γ γ + − − ⎧ = +⎪⎪⎨⎪ = −⎪⎩ . . 0 . . . .( ) . . x x x x V e V eZ x Z V e V e γ γ γ γ − + − − + − += −Thay vaøo : ( ) ( ) 0 0 0 ( ) ( ) 0 0 ( ) ( )( ) ( ) ( ) l x l x L L l x l x L L Z Z e Z Z eZ x Z Z Z e Z Z e γ γ γ γ − − − − − − + + −⇒ = + − − 33 0 0 0 ( ) ( )( ) ( ) ( ) d d d d L d d d d L Z e e Z e eZ x Z Z e e Z e e γ γ γ γ γ γ γ γ − − − − + + −⇒ = − + + Ta coù: = −( )d l x AÙp duïng: − −+ −= =( ) , ( ) 2 2 u u u ue e e ech u sh u 0 0 0 . ( ) . ( )( ) . ( ) . ( ) L L Z ch d Z sh dZ x Z Z sh d Z ch d γ γ γ γ +⇒ = + − − −= = + ( )( ) ( ) u u u u sh u e eth u ch u e e Vaø: 0 0 0 . ( )( ) . ( ) L L Z Z th dZ x Z Z Z th d γ γ +⇒ = + 34 ™ Tröôøng hôïp ñöôøng daây khoâng toàn hao: γ β=⎧⎨ =⎩ 0 0 , Soá thöïc j Z R Khi ñoù: β β β βγ β − − −= = +( ) ( ) j d j d j d j d e eth d th j d e e AÙp duïng: = +cos( ) sin( )jue u j u ββ ββ⇒ = = 2 sin( )( ) . ( ) 2 cos( ) j dth j d j tg d d 0 0 0 . . ( )( ) . . ( ) L L Z j R tg dZ x R R j Z tg d β β +⇒ = + 35 Tröôøng hôïp taûi phoái hôïp trôû khaùng = 0 , Soá thöïcLZ R 0 0 0 0 . . ( )( ) , . . ( ) L L Z j R tg dZ x R R d x R j Z tg d β β +⇒ = = ∀+ hoaëc ™ Moät Soá Tröôøng Hôïp Ñaëc Bieät: 36 Tröôøng hôïp taûi noái taét: = 0LZ 0 0 0 0 . . ( )( ) . . ( ) . . ( ) L L Z j R tg dZ x R j R tg d R j Z tg d β ββ +⇒ = =+ ( ) . ( ) ,Z x j X d⇒ = thuaàn khaùng 37 0( ) . . ( ) . ( ) ,Z x j R tg d j X dβ= = thuaàn khaùng Noái taét Hôû Maïch ÖÙng duïng ñöôøng daây truyeàn soùng ñeå thay theá caùc phaàn töû ñieän caûm, ñieän dung (ôû 1 taàn soá nhaát ñònh) 38 Tröôøng hôïp taûi hôû maïch: = ∞LZ 0 0 0 0 0 . . ( )( ) . . ( ) . ( ) . .cotg( ) L L Z j R tg d RZ x R R j Z tg d j tg d j R d β β β β +⇒ = =+ = − ( ) . ( ) ,Z x j X d⇒ = thuaàn khaùng 39 0( ) . .cotg( ) . ( ) ,Z x j R d j X dβ= − = thuaàn khaùng Noái taét Hôû Maïch 40 Tröôøng hôïp taûi Thuaàn khaùng: = .L LZ j X 0 0 0 . . ( )( ) , . ( ) L L jX j R tg dZ x R R X tg d β β +⇒ = − Thuaàn aûo ( ) :Z x⇒ thuaàn khaùng Xác định trở kháng đặc tính , trở kháng tải , và hệ số truyền sóng qua việc đo đạc thực tế: p77, Ex 3.9 41 Ñöôøng Truyeàn Moät phaàn tö böôùc soùng 4 l λ=in Z 0R LZ 0L inZ Z= ⇒ →∞ Neáu taûi hôû maïch: 2 0 in L RZ Z ⇒ = 0L inZ Z→∞ ⇒ = Neáu taûi ngaén maïch: ÖÙng duïng laøm maïch bieán ñoåi trôû khaùng 2 0 in L RZ Z = 0 .L inR Z Z⇒ = 0 0 0 . . ( )(0) . . ( ) L L Z j R tg lZ R R j Z tg l β β += +Töø : Ex 3.5 p71 42 Ñöôøng Truyeàn Nöûa böôùc soùng 2 l λ= inZ 0Z LZ in LZ Z= 43 3) Quan heä giöõa trôû khaùng ñöôøng daây vaø heä soá phaûn xaï: . . . . 0 0 .. . . .1 . . .( ) .. . 1 . x x x x xx x x V e V e V e V eZ x Z Z V eV e V e V e γ γ γ γ γγ γ γ − − − + − + − −+ − − + ++= =− − 0 1 ( )( ) 1 ( ) xZ x Z x + Γ⇒ = −Γ 0 0 ( )( ) ( ) Z x Zx Z x Z −⇒ Γ = + Ex: 3.11 p78, (cách 2 p80) 44 4) Daãn Naïp Ñöôøng Daây: = = +1( ) ( ) ( ) ( ) Y x G x jB x Z x 0 0 0 . ( )( ) . ( ) L L Z Z th dZ x Z Z Z th d γ γ += +Töø : 0 0 0 . ( )1( ) . . ( ) L L Z Z th dY x Z Z Z th d γ γ +⇒ = + 0 0 0 1/ 1/ . ( )( ) . 1/ 1/ . ( ) L L Y Y th dY x Y Y Y th d γ γ +⇒ = + 0 0 0 . ( )( ) . . ( ) L L Y Y th dY x Y Y Y th d γ γ +⇒ = + 45 5) Trôû Khaùng Chuaån Hoaù, Daãn Naïp Chuaån Hoaù 0 ( )( ) Z xz x Z = Trôû khaùng chuaån hoaù: Daãn naïp chuaån hoaù: 0 ( )( ) Y xy x Y = 46 III. Hieän Töôïng Soùng Ñöùng, Heä Soá Soùng Ñöùng 1) Hieän Töôïng Soùng Ñöùng Soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï giao thoa taïo ra caùc ñieåm buïng soùng vaø nuùt soùng. 47 t = 0t = T/8T/43T/8t = 2 x x Soùng Toång Soùng tôùi, soùng phaûn xaï 2 λ 4 λ MaxV MinV 48 2) Heä Soá Soùng Ñöùng Max Min VS VSWR V = = AÙp duïng ñoái vôùi ñöôøng daây khoâng toån hao ( ) . .j x j xV x V e V eβ β−+ −= +Ta coù: MinV = −Bieân ño äsoùng tôùi bieân ño äsoùng phaûn xaï ,Max MinV V V V V V+ − + −⇒ = + = − 1 1 S + Γ⇒ = − Γ V V V V S V V V V + − + + + − + + + + Γ= =− − Γ MaxV = +Bieân ño äsoùng tôùi bieân ño äsoùng phaûn xaï Ex. 3.13 p86 49 Buïng ñieän aùp ~ Nuùt doøng ñieän ~Max MinV I 0 0 1 . 1 Max Max Min VR R R S I + Γ= = =− Γ Taïi ñoù trôû khaùng ñöôøng daây laø soá thöïc, cöïc ñaïi ( ) 0 1Min V I R +⇒ = − Γ MinI I I I I+ − + += − = − Γ .MaxV V V V V+ − + += + = +ΓVaø : 50 Nuùt ñieän aùp ~ Buïng doøng ñieän Taïi ñoù trôû khaùng ñöôøng daây laø soá thöïc, cöïc tieåu 0 0 1 1 Min Min Max V RR R I S − Γ= = =+ Γ ~Min MaxV I MaxI I I I I+ − + += + = + Γ ( ) 0 1Max V I R +⇒ = + Γ .MinV V V V V+ − + += − = −ΓVaø : 51 Xác định trở kháng đường dây bằng cách đo hệ số sóng đứng, p86 Ex3.14 52 TOÙM TAÉT CHÖÔNG 1 53 I. Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng 54 Caùc Thoâng Soá Sô Caáp Cuûa Ñöôøng Daây ¾ R (Ohm/m) : ñieän trôû tuyeán tính ¾ L (H/m) : ñieän caûm tuyeán tính ¾ C (F/m) : ñieän dung tuyeán tính ¾ G (S/m) : ñieän daãn tuyeán tính 55 1) Phöông Trình Truyeàn Soùng 2 2 2 2 2 2 ( , ) ( ). ( , ) ( , ) ( ). ( , ) V x V x x I x I x x ω γ ω ω ω γ ω ω ∂ =∂ ∂ =∂ 2 2 2 2 2 2 ( ) . ( ) ( ) . ( ) V x V x x I x I x x γ γ ∂ =∂ ∂ =∂ Chæ xeùt ôû moät taàn soá:ω 56 2) Nghieäm Phöông Trình Truyeàn Soùng N . .( ) . .x xV x V e V eγ γ−+ −= + Soùng Phaûn XaïSoùng Tôùi . .( ) . .x xI x I e I eγ γ−+ −= + 0 0 ,V VI I Z Z + − + −= = − 57 3) Caùc Thoâng Soá Thöù Caáp Heä Soá Truyeàn Soùng: ( ) ( ) ( )jγ ω α ω β ω= + Heä Soá Suy Hao: [ ]( ) , /Np mα ω [ ]( ) , /dB mα ω Heä Soá Pha: [ ] [ ]( ) , / , /rad m mβ ω ñoä 2πβ λ= Trôû Khaùng Ñaëc Tính : [ ]0 ,Z Ω Ñöôøng truyeàn khoâng toån hao : 0 0Z R≡ 58 II. Heä Soá Phaûn Xaï, Trôû Khaùng Ñöôøng Daây 1) Heä Soá Phaûn Xaï: Γ = Soùng Phaûn Xaï Soùng Tôùi Heä Soá Phaûn Xaï Taïi Taûi : 0 0 ( ) L Zl Z −Γ = Γ = + L L Z Z V IΓ = −Γ Tính Heä Soá Phaûn Xaï Taïi ñieåm x thoâng qua :LΓ 2( ) . dLx e γ−Γ = Γ 59 2) Trôû Khaùng Ñöôøng Daây: 3) Daãn naïp ñöôøng daây : Ñöôøng truyeàn khoâng toån hao: 0 0 0 . ( )( ) . ( ) L L Z Z th dZ x Z Z Z th d γ γ += + 0 0 0 . ( )( ) . . ( ) L L Y Y th dY x Y Y Y th d γ γ += + 0 0 0 . . ( )( ) . . ( ) L L Z j R tg dZ x R R j Z tg d β β += + 60 4) Quan Heä Giöõa Trôû Khaùng Ñöôøng Daây Vaø Heä Soá Phaûn Xaï 5) Trôû Khaùng Chuaån Hoaù: 0 1 ( )( ) 1 ( ) xZ x Z x + Γ= −Γ 0 0 ( )( ) ( ) Z x Zx Z x Z −Γ = + 0 ( )( ) Z xz x Z = 0 ( )( ) Y xy x Y =Daãn Naïp Chuaån Hoaù: 61 III. Hieän Töôïng Soùng Ñöùng, Heä Soá Soùng Ñöùng 1) Hieän Töôïng Soùng Ñöùng Soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï giao thoa taïo ra caùc ñieåm buïng soùng vaø nuùt soùng. 62 2) Heä Soá Soùng Ñöùng 1 1 S VSWR + Γ= =− Γ Buïng ñieän aùp ~ Nuùt doøng ñieän 0 0 1 . 1 Max Max Min VR R R S I + Γ= = =− Γ Nuùt ñieän aùp ~ Buïng doøng ñieän 0 0 1 1 Min Min Max V RR R I S − Γ= = =+ Γ 1Chöông 2: ÑOÀ THÒ SMITH I. Giôùi Thieäu l SZ 0Z LZ SE 0 x x d ( ), ( )x Z xΓ 2l SZ 0Z LZ SE 0 x x d 30 1 1 Z Z + Γ= −Γ 0 1 1 Zz r jx Z +Γ⇒ = = = +−Γ Re( ) Im( )jΓ = Γ + Γ Chæ Xeùt Trôû Khaùng ñaõ chuaån hoaù theo 0Z 4 51,0 , 1 1 r r r ⎧ ⎫ =⎨ ⎬+ +⎩ ⎭Taâm : Baùn kính 6 71 11, , x x ⎧ ⎫ =⎨ ⎬⎩ ⎭Taâm : Baùn kính 81) Moâ Taû Ñoà Thò Smith II. Ñoà Thò Smith 9Phoái hôïp trôû khaùng 0, 1, 0r xΓ = = = Voøng Troøn Ñôn Vò 1, 0rΓ = = 1, zΓ = = ∞ Hôû Maïch Noái taét 1, 0 0, 0 z r x Γ = − = = = Caùc ñöôøng troøn ñaúng r Caùc ñöôøng troøn ñaúng x Im( )Γ Re( )Γ 10 11 12 13 Voøng Troøn Ñaúng Γ 2 dβ− ( )lΓ ( )xΓ 2( ) ( ). dx l e γ−Γ = Γ 14 15 16 17 18 19 2) Ñaëc Tính a) Bieåu dieãn daãn naïp treân ñoà thò smith 1 1 z +Γ= −Γ 1 1 z z −Γ = + 1 1 1 1 11 yy y y − −⇒ Γ = = − ++ Quan heä giöõa vôùi z, gioáng quan heä giöõa vôùi yΓ −Γ y g jb= + 20 Γ −Γ z r jx= + 1y g jb z = = + ñaúng g ñaúng b 21 b) Ñieåm buïng soùng vaø nuùt soùng treân ñoà thò Smith 1 1 S + Γ= − ΓVoøng Troøn Ñaúng Voøng Troøn Ñaúng S Γ Ñieåm nuùt soùng aùp minr maxr Ñieåm buïng soùng aùp 22 1) Tính Heä Soá phaûn Xaï, Trôû Khaùng Ñöôøng Daây, Heä Soá Soùng Ñöùng III. ÖÙng Duïng Ñoà Thò Smith d 0R LZ , ZΓ 0 L L L L Zz r jx R = = + 23 ( )lΓ d Lz z Γ L L Lz r jx= + 0.z Z z R⇒ = 24 ( )lΓ maxdLz mind maxVminV 25 26Ex. 35 p.104 27 2) Veõ Vector aùp vaø doøng treân ñoà thò Smith V V V+ −= + G G G (1 ).V e V+ ⇒ = + Γ G G Chuaån hoaù theo vector V+ G (1 ).I e I+ = −Γ G G Töông töï cho vector doøng I I+ G 28 (1 ).V e V+ = + Γ G G 1 Γ V V+ G maxV minV 29 1 −ΓI I+ G Γ (1 ).I e I+ = −Γ G G maxI minI 30 31 3) Tính Trôû Khaùng Maïch Phöùc Hôïp C1 10p R 50 L 22.5nH C2 12p Z 910 ( / )rad sϖ = 1 1 0 1/ 1 2RC R j Cz j R ϖ+= = − 50 ( )= Ω0choïn : R 32 1 1 2RCz j= − A 1 0.2 0.4RCy j= + B 1 2 0.2 0.95