Chương 1: Giới thiệu khái niệm đường dây truyền sóng, hệsốphản xạ,
hệsốsóng đứng, trởkháng đường dây.
Chương 2: Cấu trúc vàứng dụng của đồthịSmith trong phân tích và
thiết kếmạch siêu cao tần.
Chương 3: Ma trận tán xạ, các đặc tính vàứng dụng.
277 trang |
Chia sẻ: lethao | Lượt xem: 2345 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Kỹ thuật siêu cao tần, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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 0.95RC Cz j= −
D
0. 10 25( )Z R z j⇒ = = − Ω
1 2
0.2 1RC Cy j= +
C
2
2
0
0.2
0.6 ,
1/C
g
j Cb y
R
ω
= ⎫⎪⎛ ⎞⎬Δ = =⎜ ⎟⎪⎝ ⎠⎭
C1
10p
R
50
L
22.5nH
C2
12p
E
0.2 0.5z j= −
0
0.2
0.45 , L
r
j Lx z
R
ω
= ⎫⎪⎛ ⎞⎬Δ = =⎜ ⎟⎪⎝ ⎠⎭
33
o
Khi coù
phoái hôïp trôû
khaùng, toaøn boä
coâng suaát töø
nguoàn seõ ñöôïc
ñöa ñeán taûi tieâu thuï.
o
Khi khoâng phoái hôïp trôû
khaùng, coâng suaát phaûn xaï
veà
coù
theå
laøm hoûng nguoàn phaùt.
o
Khi khoâng phoái hôïp trôû
khaùng, tieâu hao treân ñöôøng daây taêng.
o
Khi khoâng phoái hôïp trôû
khaùng, xuaát hieän caùc ñieåm buïng soùng,
gaây quaù
aùp hoaëc quaù
doøng…
4) Phoái Hôïp Trôû
Khaùng Ñöôøng Truyeàn Soùng
( ) N2 21
P
P P P P= −Γ = − Γ
phaûn xaï
t tôùi tôùi tôùi
34
a) Phoái hôïp trôû
khaùng baèng maïch ñieän
thoâng soá
taäp trung
0R LZ
Maïch
phoái
hôïp trôû
khaùng
1X
2X LZ0R
Maïng 2 cöûa hình Γ
1X
2X LZ0R
Maïng 2 cöûa hình
35
1jx
2
2
1jb
jx
=
0
0.2 0.8LL
Zz j
R
= = −
Lz1
1
t L
t
t
z z jx
y
z
= +
=
2
0 0
1
1/ 1
.
ty y jb
z y
Z R z R
= + =
⇒ = =
⇒ = =
VD: 90 50( ), 10 40( ) , 10 ( / )LR Z j rad sω= Ω = − Ω =
36
0.2 0.8Lz j= −
A
D
B
C
1 2ty j= +
0.2 0.4tz j= −
1
1
0.4 0
20( )
x x
L nH
Δ = = >
⇒ =Caûm khaùng :
2 2 2 2
2
2 , 1/ 0.5
25( )
b b jx jb x
L nH
Δ = − = ⇒ = ⇒ =
⇒ =Caûm khaùng :
37
0.2 0.8Lz j= −
A
F
E0.2 0.4tz j= +
1 2ty j= −
G
1
1
1.2 0
60( )
x x
L nH
Δ = = >
⇒ =Caûm khaùng :
2 2 2 2
2
2 , 1/ 0.5
Dung 40( )
b b jx jb x
C pF
Δ = = ⇒ = ⇒ = −
⇒ = khaùng :
38
2jb
1jx
0
0.2 0.8LL
Zz j
R
= = −
1 0.3 1.18
L
L
L
z
y j
z
= = +
2
1
t L
t
t
y y jb
z
y
= +
=
1
0 0
1
.
tz z jx
Z R z R
= + =
⇒ = =
VD: 90 50( ), 10 40( ) , 10 ( / )LR Z j rad sω= Ω = − Ω =
39
0.2 0.8Lz j= −A
B
0.3 1.18Ly j= +
C
0.3 0.46ty j= +
D
1 1.55tz j= −
2 2 2 2
2
0.72 , 1/ 1.39
70( )
b b jx jb x
L nH
Δ = − = ⇒ = ⇒ =
⇒ =Caûm khaùng :
1
1
1.55 0
77.5( )
x x
L nH
Δ = = >
⇒ =Caûm khaùng :
E
40
0.2 0.8Lz j= −A
C0.3 0.46ty j= −
D
1 1.55tz j= +
2 2 2 2
2
1.64 , 1/ 0.61
30.5( )
b b jx jb x
L nH
Δ = − = ⇒ = ⇒ =
⇒ =Caûm khaùng : B
0.3 1.18Ly j= +
1
1
1.55 0
13( )
x x
C pF
Δ = − = <
⇒ =Dung khaùng :
E
41
42
43
b) Phoái hôïp trôû
khaùng duøng 1 daây cheâm (single-stub)
0R LZ
d
l
SR
Ngaén maïch
44
VD:
0
5050( ), ( )
2 (2 3)
100( )
L
S
R Z
j
R
= Ω = Ω+ +
= ΩDaây cheâm :
dYSYt d SY Y Y= +
0R LZ
d
l
SR
Ngaén maïch
01 2 3.73L
L L
Ry j
z Z
= = = +
45
0.302
0.215
(0.302 0.215).d λ= −
Voøng troøn ñaúng S
Voøng troøn ñaúng g=1
2 3.73Ly j= +
A
C
B1 2.6dy j= −
0
12.6 0.052 [ ]SB SR
= =Caàn 1 löôïng ñieän naïp :
46
y = ∞
0.052
. 0.052 100 5.2
S
S S S
B
b B R
=
⇒ = = × =
l
SR
Ngaén
maïch
5.2 ( )
0.052 [ ]
S S
S
y j R
Y j S
=
=
theo :
0.469l λ= ×
Voøng troøn ñaúng S
B 5.2Sy j=
A
47
c) Phoái hôïp trôû
khaùng duøng 2 daây cheâm (double-stub)
0R LZ
d
1l
1SR
2l
2SR
12d
48
0R LZ
d
1l
0R
2l
0R
12
3, ,
8 4 8
d
λ λ λ=
49
Voøng troøn ñaúng S Voøng troøn ñaúng g=1
Voøng troøn aûnh cuûa
voøng troøn ñaúng g=1
3
8
d λ=
50
Voøng troøn ñaúng S Voøng troøn ñaúng g=1
Voøng troøn aûnh cuûa
voøng troøn ñaúng g=1
2
8 4
d λ λ= =
51
0 50R = Ω 100 100LZ j= +
0.4d λ=
1 ?l =
0R
2 ?l =
0R
12
3
8
d λ=
100 100 2 2
50L
jz j+= = +
0.25 0.25Ly j⇒ = −
52
Voøng troøn ñaúng g=1
Ly
Voøng troøn ñaúng S
(treân ñoaïn )0.4d λ=
1dy
Voøng troøn aûnh cuûa voøng
troøn ñaúng g=1
1ty
Voøng troøn ñaúng S
(treân ñoaïn )12 3 / 8d λ=
2dy
Suy ra 1l
Suy ra 2l
53
54
Chöông III MA TRAÄN TAÙN XAÏ
I. Daãn Nhaäp
Maïng
2 Cöûa
1I 2I
1V 2VCöûa 1 Cöûa 2
Chæ
quan taâm ñeán quan heä
vaøo ra maø
khoâng caàn quan
taâm ñeán caáu truùc beân trong cuûa maïng Ngöôøi
ta ñöa ra caùc khaùi nieäm: Haøm truyeàn, ma traän ñaëc
tính (ma traän trôû
khaùng [Z], ma traän daãn naïp [Y], ma
traän H, ma traän ABCD,…)
⇒
Maïng
N Cöûa
Cöûa 1
Cöûa 2 Cöûa j
Cöûa N
1I
1V
2V
2I
jVjI
NI
NV
0Z
LZ
E
I
V
0 L
EI
Z Z
= +
0
. L
L
EV Z
Z Z
= +
Ñeå
toái ña coâng suaát ñöa ñeán taûi: *0LZ Z=
AÙp hoaëc doøng taïi moãi ñieåm ñeàu coù
theå
xem
nhö
toång cuûa 2 thaønh phaàn soùng tôùi (incident)
vaøsoùng phaûn xaï
(reflection).
;i r i rV V V I I I= + = −
0Z *
0Z
E
iI
iV
Soùng doøng ñieän tôùi chính laø
doøng
ñieän trong maïch khi coù
söï
phoái hôïp
trôû
khaùng:
*
0 0 02
i
E EI
Z Z R
= =+
Töông töï, Soùng ñieän aùp tôùi :
* *
0 0
*
0 0 0
. .
2i
E Z E ZV
Z Z R
= =+
Quan heä
giöõa Soùng ñieän aùp tôùi vaø
soùng doøng ñieän tôùi:
*
0 .i iV Z I=
0Z
LZ
E
I
V
Soùng phaûn xaï
ñieän aùp:
r iV V V= −
*
0
*
0 0 0
.. L
r
L
E ZE ZV
Z Z Z Z
= −+ +
*
0 0
*
0 0
. .−= +
L
r i
L
Z Z ZV V
Z Z Z
Soùng phaûn xaï
doøng ñieän:
( )r iI I I= − −
*
0
*
0 0 0 0
.Lr i
L L
Z ZE EI I
Z Z Z Z Z Z
−= − =+ + +
Quan heä
giöõa Soùng ñieän aùp phaûn xaï
vaø
soùng doøng ñieän phaûn xaï:
0.r rV Z I=
Maïng
N Cöûa
Cöûa 1
Cöûa 2 Cöûa j
Cöûa N
1I
1V
2V
2I
jV
jI
NI
NV
1E
01Z
2E
02Z
jE0 jZ
NE
0NZ
01
0
0
[ ]
0
0 N
Z
Z
Z
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
%
Ma traän trôû
khaùng chuaån:
Ma traän ñieän aùp, doøng
ñieän tôùi vaø
phaûn xaï:
1
[ ]
i
i
iN
V
V
V
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎝ ⎠
# 1[ ]
r
r
rN
V
V
V
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎝ ⎠
#
1
[ ]
i
i
iN
I
I
I
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎝ ⎠
#
1
[ ]
r
r
rN
I
I
I
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎝ ⎠
#
Ma traän Taùn Xaï
cuûa maïng N cöûa: [S]
[ ] [ ].[ ]b aS=
Ma traän taùn xaï
theå
hieän quan heä
giöõa Soùng Tôùi [a]
vaø
Soùng Veà
[b]
taïi caùc cöûa.
11 12 1
21 22 2
2
1 1
1
.
N
N
NN N NNN
S S S
S S S
S S ab
ab
S
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟
⎡ ⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
⎤⎢ ⎥ =⎢ ⎥⎢ ⎠⎥⎣ ⎦ ⎝
"
"# #
"
2) Quan heä
giöõa soùng tôùi vaø
soùng veà
vôùi ñieän aùp, doøng ñieän.
ja
jb
jI
jV
0 jZ
jE
Cöûa j
0 .j j j jE V Z I= +
Ta cuõng coù:
;j ij rj j ij rjV V V I I I= + = −
Vaø:
*
0 0. ; .ij j ij rj j rjV Z I V Z I= =
*
0 0 0. ( ) ( )j j j j oj ij j rj j ij rjE V Z I Z I Z I Z I I⇒ = + = + + −
*
0 02 .j oj ij j ij j ijE Z I Z I R I⇒ = + =
0
0 0
.
2 2
j j j j
ij
j j
E V Z I
I
R R
+⇒ = = 00
0
.
.
2
j j j
j j ij
j
V Z I
a R I
R
+⇒ = =
Quan heä
cuûa soùng veà
theo doøng, aùp taïi cöûa j:
;j ij rj j ij rjV V V I I I= + = −
Vaø:
*
0 0. ; .ij j ij rj j rjV Z I V Z I= =
* * *
0 0 0. ( ) ( )j j j oj ij j rj j ij rjV Z I Z I Z I Z I I⇒ − = + − −
* *
0 0 0. 2 .j j j j rj oj rj j rjV Z I Z I Z I R I⇒ − = + =
*
0
0
.
2
j j j
rj
j
V Z I
I
R
−⇒ =
*
0
0
0
.
.
2
−⇒ = = j j jj j rj
j
V Z I
b R I
R
Ta cuõng coù:
Toång quaùt hoaù
cho N cöûa:
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]{ }1/ 20 01 . . .2a R V Z I−= +
[ ] [ ] [ ] [ ]{ }1/ 2 *0 01 . . .2b R V Z I− ⎡ ⎤= − ⎣ ⎦
Tính Vaø Theo , :j j j jV I a b
* *
0 0 0 0
0
0 0 0
. .
.
2 2 2
+ − +− = − = =j j j j j j j jj j j j j
j j j
V Z I V Z I Z Z
a b I R I
R R R
*
0 0
0 02
−+ = +j j jj j j
j j
V Z Z
a b I
R R
0j 0jNeáu Z =R laø soá thöïc :
0
⇒ + = jj j
j
V
a b
R
3) Quan heä
giöõa coâng suất với soùng tôùi vaø
soùng veà.
jI
jV
0 jR
jE Cöûa j
ijP
rjP
jP
Coâng suaát truyeàn vaøo cöûa j: ( )*1 Re .2j j jP V I=( ) ( ){ }* *0 01 Re . /2= + −j j j j j j jP R a b a b R
{ }* * * * *1 Re ( )2= − + −j j j j j j j j jP a a a b a b b b{ }2 212⇒ = −j j jP a b
4) YÙ
Nghóa Vaät Lyù
Cuûa Caùc Heä
Soá
Trong Ma traän [S]
Soùng tôùi taïi cöûa j: 00
0
.
.
2
+= = j j jj j ij
j
V R I
a R I
R
Soùng Veà
taïi cöûa j: 00
0
.
.
2
−= = j j jj j rj
j
V R I
b R I
R
01R
1E
1I
1V
02R
2E
2V
2I
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2a
2b
YÙ
nghóa cuûa 11 :S
11 12
21
1 1
22 2 2
.
⎡ ⎤ ⎡ ⎤=⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣
⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎦
S S
S S
b a
b a
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⇔ ⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
1
11
1 02=
=
a
bS
a
2 0:=a Coù
nghóa khoâng coù
soùng vaøo cuûa 2 , Töùc laø: Nguoàn
E2 bò trieät tieâu vaø
coù
phoái hôïp trôû
khaùng ôû
cöûa 2.
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
11S
2I
2V
1 01 1
1
01
.
2
+= V R Ia
R
1 01 1
1
01
.
2
−= V R Ib
R
1
11
1 02=
⇒ =
a
bS
a
2 02
1 01 1
11
1 01 1 0,
.
.
Taûi=
−⇒ = +
E R
V R IS
V R I
1
11
1
2 02
:
0,
Ñaët Laø trôû khaùng ngo õvaøo trong tröôøng hôïp :
Taûi
=
=
VZ
I
E R
11 01
11
11 01
−⇒ = +
Z RS
Z R 1
= Γ
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
11 1= ΓS
2I
2V
YÙ
nghóa cuûa 21 :S
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
2
21
1 02=
=
a
bS
a
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
2I
2V
Heä
soá
theå
hieän heä
soá
truyeàn ñaït töø
cöûa 1 sang cöûa 221 :S
2
2
22 2
21 2 2
1 0 12
1
2
1
2=
= =
a
bb
S
a a
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
2I
2V
Heä
soá
theå
hieän heä
soá
truyeàn ñaït coâng suaát töø
cöûa 1
sang cöûa 2 trong ñieàu kieän cöûa 2 phoái hôïp trôû
khaùng.
2
21 :S
2
1 1
1
2
=iP a 22 212=rP b
YÙ
nghóa cuûa 22 :S
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
2
22
2 01=
=
a
bS
a
1 0:=a Coù
nghóa khoâng coù
soùng vaøo cuûa 1 , Töùc laø: Nguoàn
E1 bò trieät tieâu vaø
coù
phoái hôïp trôû
khaùng ôû
cöûa 1.
01R
2E
1I
1V
02RMaïng Hai Cöûa
[S]
1b
2b
22S
2I
2V
2a
2= Γ
YÙ
nghóa cuûa 12 :S
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
1
12
2 01=
=
a
bS
a
Heä
soá
theå
hieän heä
soá
truyeàn ñaït töø
cöûa 2 sang cöûa 112 :S
01R
2E
1I
1V
02RMaïng Hai Cöûa
[S]
1b
2b
22S
2I
2V
2a
5) Ño Caùc Heä
Soá
Ma traän taùn xaï
[S]
0R
E
LZ
Phaàn töû
caàn ño
[S]
1a
1b
2a
2b
1Γ
Boä
Chæ
Thò
Soùng Ñöùng
0R
2Γ
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
2
2
2
a
b
Γ = 1 11 1 12 2 2
2 21 1 22 2 2
. .( )
. .( )
= + Γ⎧⇒ ⎨ = + Γ⎩
b S a S b
b S a S b
21
2 1
22 2
.
1 .
Sb a
S
= − Γ
1 11 1 12 2 2
2 21 1 22 2 2
. .( )
. .( )
= + Γ⎧⎨ = + Γ⎩
b S a S b
b S a S b
⎡ ⎤Γ= +⎢ ⎥− Γ⎣ ⎦
21 12 2
1 1 11
22 21 .
S Sb a S
S
ΓΓ = = + − Γ
1 21 12 2
1 11
1 22 21 .
b S SS
a S
a) Duøng
: Taûi baèng ñieän trôû
chuaån
0LZ R= 2 0⇒Γ =
2
1 21 21 2
1 11 11
1 22 20
1 .a
b S SS S
a SΓ =
ΓΓ = = + =− Γ
b) Duøng
: Taûi ngaén maïch 0LZ = 2 1⇒Γ = −
Γ =−
Γ = = − +
2
1 21 12
1 11
1 221
1b
b S SS
a S
c) Duøng
: Taûi hôû
maïch
LZ = ∞ 2 1⇒Γ =
Γ =
Γ = = + −
2
1 21 12
1 11
1 221
1c
b S SS
a S
1 11 (1)a SΓ = 21 211 11
22
(2)
1b
S SS
S
Γ = − +
21 21
1 11
22
(3)
1c
S SS
S
Γ = + −
21 21 22 11 1(2) (1 )( ) (4)bS S S S⇒ = + −Γ
Thay (4), (1) vaøo (3)
22 11 1
1 11
22
(1 )( )
1
b
c
S S
S
S
+ −Γ⇒ Γ = + −
22 1 1
1 1
22
(1 )( )
1
a b
c a
S
S
+ Γ −Γ⇒ Γ = Γ + −
22 12 21, ( . )S S S⇒
Neáu maïng 2 cöûa mang tính thuaän nghòch: 12 21S S⇒ =
1b
1a 2a
2b
1 2a b=
2 1a b=
0 1
1 0
S
⎛ ⎞⇒ = ⎜ ⎟⎝ ⎠
Baøi Taäp:
Trôû
Khaùng
Chuaån 0Z
Trôû
Khaùng
Chuaån 0Z
1b
1a 2a
2b
Baøi Taäp:
Trôû
Khaùng
Chuaån 01Z
Trôû
Khaùng
Chuaån 02Z
Z
2
11 01 02 011
11 11
1 11 01 02 010a
Z Z Z Z ZbS
a Z Z Z Z Z=
− + −= = Γ = =+ + +
1
22 02 01 022
22 22
2 22 02 01 020a
Z Z Z Z ZbS
a Z Z Z Z Z=
− + −= = Γ = =+ + +
2
2
21
1 0a
bS
a =
=
6) Dòch Chuyeån Maët Phaúng Chuaån Cuûa Ma traän taùn xaï
[S]
1l 2l
1l 2l
II. Caùc Ma traän Ñaëc Tính Khaùc
1) Ma traän Trôû
Khaùng
2) Ma traän Daãn Naïp
3) Ma traän ABCD
1 2
1 2
V VA B
I C D I
⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎡ ⎤=⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣ ⎦
1 2 2
1 2 2
V AV BI
I CV DI
= +
= +
2
1
2 0I
VA
V =
=
2
1
2 0V
VB
I =
=
2
1
2 0I
IC
V =
=
2
1
2 0V
ID
I =
=
.
A B A B A B
C D C D C Da b
⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤=⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
Maïng 2 Cöûa
a
1aI 2aI
1aV 2aV
Maïng 2 Cöûa
b
1bI 2bI
1bV 2bV
1I
1V
2I
2V
Quan heä
giöõa ma traän taùn xaï
[S] vaø
Ma traän trôû
khaùng [Z]
Quan heä
giöõa ma traän taùn xaï
[S] vaø
Ma treän daãn naïp [Y]
Quan heä
giöõa ma traän taùn xaï
[S] vaø
Ma traän ABCD
11 22 01 02 21
11 22 01 02 21
11 22 21 01 02
11 22 02 01 21
11 12 12 21
(1 ) / / 2
(1 ) . / 2
(1 ) / 2 .
(1 ) / / 2
A S S S Z Z S
B S S S Z Z S
C S S S S Z Z
D S S S Z Z S
S S S S S
= + − −Δ
= + + + Δ
= − − −Δ
= − + −Δ
Δ = −
02 01 02 01
11
02 01 02 01
01 02
12
02 01 02 01
01 02
21
02 01 02 01
02 01 02 01
22
02 01 02 01
2( )
2
AZ B CZ Z DZS
AZ B CZ Z DZ
AD BC Z Z
S
AZ B CZ Z DZ
Z Z
S
AZ B CZ Z DZ
AZ B CZ Z DZS
AZ B CZ Z DZ
+ − −= + + +
−= + + +
= + + +
− + − += + + +
CHÖÔNG 4
HEÄ THOÁNG BÖÙC XAÏ
(ARRAY ANTENNAS )
- Keát hôïp nhieàu anten ñôn leû thaønh moät heä thoáng böùc xaï.
1. GIÔÙI THIEÄU
- Khoâng phaûi heä thoáng
anten.
- Muïc ñích:
+ Caûi thieän ñoà thò böùc xaï: taêng ñoä ñònh höôùng
Anten dipole nöûa böôùc soùng:
Gheùp 4 Anten dipole nöûa böôùc soùng.
Port 1 : pha 90,
port 2 : pha 0,
port 3: pha -90,
port 4 : pha 0.
+ Ñieàu khieån ñoà thò ñònh höôùng baèng caùch thay ñoåi bieân ñoä vaø
pha kích thích töøng anten rieâng leû (anten thoâng minh)
Anten nhiều buùp soùng xaùc ñònh
theo caùc höôùng khaùc nhau
Ñieàu khieån höôùng buùp soùng
chính cuûa anten höôùng theo ñoái
töôïng di ñoäng.
Array antenna
A 6dBi Vertical
Polarised
Omnidirectional
Antenna
Omnidirectional Antenna
Array antenna cho bức xạ định hướng
VHF/UHF arrays
WLAN 2.4 GHz arrays
Array antenna cho bức xạ định hướng (2)
1 x 2 W shaped patch array
for base cellular station
1 x 4 E shaped patch array
for base cellular station
Cellular base station antennas
Dạng array antenna hỗn hợp
NTSC/DTV VHF 2-Dipole Antenna
Model No. HG-2VD-66 HG-2VD-88 HG-2VD-222
Frequency Range(Option) 54~72MHz 76~88MHz 174~220MHz
Input Impedance(Ω) 50~75 50
V.S.W.R ≤ 1.1
Gain(1Panel/dB)
(Stack)
8(10.14dBi)
(See Page)
Power Handling
Capacity(1~16Panel) 500W~50kW
Polarization Hor or Ver
Beam Width at 6dB Point 90°± 5°
Input Connector EIA ø 7/8"~ø1-5/8" N-Type~EIA ø1-5/8"
Wind Survival(m/sec) 60
Total Weight(Kg) 200~600 200~310 50~100
Array antennas và MIMO antennas
• Mỗi anten là 1 phần tử
riêng lẻ, cách ly với nhau
càng nhiều càng tốt.
• Tín hiệu của mỗi anten
được thu/phát riêng biệt.
Máy thu/phát có nhiều bộ
thu phát.
• Các anten tạo thành 1 hệ
thống thống nhất, có
quan hệ chặt chẽ.
• Anten chỉ có 1 ngõ vào/ra
để nối vào máy phát/thu.
MIMO antenna Array antenna
Xeùt 2 dipole gioáng nhau, chieàu daøi
l, ñaët caùch nhau moät khoaûng d.
Doøng ñieän kích thích 2 anten leäch
nhau moät goùc: β
Tröôøng toång hôïp taïi M:
1θ
2θ
M
1 2tE E E= +
Khi xeùt tröôøng ôû mieàn xa:
1 2
1
2
cos
2
cos
2
dr r
dr r
θ θ θ
θ
θ
≈ ≈
≈ −
≈ +
1 2 :r r r chobiendo≈ ≈
1 2( . / 2) ( . / 2)
0
1 2
1 2
ˆ. cos cos
4
j k r j k r
t
kI l e eE j
r r
β β
θ η θ θπ
− − − +⎧ ⎫= +⎨ ⎬⎩ ⎭
2. HEÄ THOÁNG BÖÙC XAÏ GOÀM 2 PHAÀN TÖÛ
{ }. ( . cos ) / 2 ( . cos ) / 20 .ˆ. .cos4 .
jk r
j k d j k d
t
kI l eE j e e
r
θ β θ βθ η θπ
−
+ + − +⇒ = +
.
0 . 1ˆ. .cos .2cos ( . cos )
4 . 2
jk r
t
kI l eE j k d
r
θ η θ θ βπ
− ⎡ ⎤⇒ = +⎢ ⎥⎣ ⎦
Heä soá saép xeáp (Array Factor): AF , hoaëc ARFAC
12.cos ( . cos )
2
AF k d θ β⎡ ⎤= +⎢ ⎥⎣ ⎦
Heä soá saép xeáp Chuaån hoaù:
1cos ( . cos )
2n
AF k d θ β⎡ ⎤= +⎢ ⎥⎣ ⎦
Tröôøng sinh ra töø moät heä nhieàu phaàn töû anten:
( ) (single element).E total E AF=
2. HEÄ THOÁNG BÖÙC XAÏ GOÀM N PHAÀN TÖÛ
Xeùt N phaàn töû anten gioáng nhau, ñaët
treân moät truïc thaúng caùch
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Kỹ thuật siêu cao tần.pdf