TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Em ch5 lecture 02 s1 13 14

1  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp HCM  Tran Quang Viet – Faculty of EEE – HCMUT Semester 1/12 13 Chương 5 – ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN SÓNG VÀ ỨNG DỤNG [9 Understand the basic properties of tran[.]

Trang 1

 Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM

 Tran Quang Viet – Faculty of EEE – HCMUT-Semester 1/12-13

Chương 5 – ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN SÓNG VÀ ỨNG DỤNG

[9 Understand the basic properties of transmission lines; solve

frequency-domain problems (find impedance, reflection coefficients,

current, voltage, power) for lossless transmission line; solve

time-domain problems (find reflection coefficients, currents and voltages

versus time at stationary points or versus position at given time) for

lossless transmission line ]

Lecture-12:

Phương trình đường dây và ứng dụng

trong mạch viễn thông

PT đường dây

 Phương trình đường dây tại z trên đường dây:

( , )

R i z t L

( , )

z

ℓ

0

Trang 2

5.3.1 Phương trình đường dây dạng phức và nghiệm

5.3.2 Hệ số phản xạ áp trên đường dây

5.3.3 Trở kháng vào của đường dây

5.3.6 Hòa hợp trở kháng

5.3.5 Sóng đứng trên đường dây

5.3.4 Công suất cung cấp cho tải

5.3 Ứng dụng đường dây TS KTH trong viễn thông

 Thiết lập phương trình đường dây dạng phức:

0

L

 

0

C

với:

   

j t

z e







0

U

L I

d

j

dz    



(phương trình TL dạng phức)

0

I

C U

d

j



Trang 3

 Giải phương trình TL dạng phức: từ pt TL dạng phức, ta có:

2

0 0 2

U

d

j



0

U( )

1 I( )

Z





0 0

L C

   :Hệ số pha (rad/m)

Z  L C :Trở kháng đặc tính của TL

 Xác định U, I dùng ĐKB tại z=0 (theo hướng từ SL):

g

Z

2 Z

+

-

in

Z

Eg

+ +

-

o

( ,Z )  +

-

 z Z

z = l

d = 0

z

z = 0

d = l

1

I

2

I

I(z)



U(z)

2

U

1

U

d

1

0 1

U

Z I

M N

  





 





1

1 0 1

1

U 2

2

Z M

Z















(Sóng tới tại ngỏ vào)

(Sóng px tại ngỏ vào)

Trang 4

g

Z

2 Z

+

-

in

Z

Eg

+ +

-

o

( ,Z )  +

-

 z Z

z = l

d = 0

z

z = 0

d = l

1

I

2

I

I(z)



U(z)

2

U

1

U

d

I( ) I I I I







 Dạng mũ phức:

g

Z

2 Z

+

-

in

Z

Eg

+ +

-

o

( ,Z )  +

-

 z Z

z = l

d = 0

z

z = 0

d = l

1

I

2

I

I(z)



U(z)

2

U

1

U

d

 Dạng lượng giác:

1

1 0

U( ) U cos(βz) jZ I sin(βz)

U

Z

z z











Trang 5

 Xác định U, I dùng ĐKB tại d=0 (theo hướng từ LS):







d = ℓ – z :

g

Z

2 Z

+

-

in

Z

Eg

+ +

-

o

( ,Z )  +

-

 z Z

z = l

d = 0

z

z = 0

d = l

1

I

2

I

I(z)



U(z)

2

U

1

U

d

 Dạng mũ phức:

g

Z

2 Z

+

-

in

Z

Eg

+ +

-

o

( ,Z )  +

-

 z Z

z = l

d = 0

z

z = 0

d = l

1

I

2

I

I(z)



U(z)

2

U

1

U

d

 Dạng lượng giác:

2

U(d) U cos(βd) jZ I sin(βd)

U

Z









Trang 6

 Định nghĩa:

jβd

j2βd 2

jβd 2

U U

e

 



2

U U











Trong đó 2 (hệ số phản xạ áp tại tải) được tính như sau:

(0  2  1 ) ( –    <  )

 Hệ số phản xạ áp (2) của một số trường hợp đặc biệt:

Vs

Zs

0

A: Terminated in Z0

2 0



 

Vs

Zs

Z0 B: Short Circuit



  

Vs

Zs

Z0 C: Open Circuit

2 1



  5.3.2 Hệ số phản xạ áp trên đường dây

Trang 7

 Biểu diễn hệ số phản xạ trên mặt phẳng phức:

2

  ( ) d

 

Re

Im

2 d 

( )

jZ







 Đ/n:

g

Z

2 Z

+

-

in

Z

Eg

+ +

-

o

( ,Z )  +

-

 z Z

z = l

d = 0

z

z = 0

d = l

1

I

2

I

I(z)



U(z)

2

U

1

U

d

Z tg( )

in

jZ







 Tại ngỏ vào:

Trang 8

2

Z  Z / Z

 /4 TL: ℓ = n/2 + /4:

Z0 ; 

ℓ

 /2 TL: ℓ = n/2:

 Hòa hợp trở kháng: (Z 0 =Z 2 ):

Z  Z

 Trở kháng vào trong các trường hợp đặc biệt:

0

Z tg( )

in

jZ

Z Z

jZ











 TL hở mạch:

in

 TL ngắn mạch:

in

Ứng dụng: Hòa hợp trở kháng,

Microwave Filter

Trang 9

5.3.4 Công suất cung cấp cho tải

* 1

P= Re{UI }

2

0





*

0

1

2Z



0

1

2Z







*

2 1

P =P Re{U I } | I | Re{Zin} | U | Re{1/ Zin}

(Công suất cấp cho tải bằng CS cấp vào đầu đường dây)

Sóng đứng (standing

wave) được tạo ra do sự

giao thoa của sóng tới và

sóng phản xạ

 Mô hình sóng đứng

+ jβd -j2βd

2 2

+ jβd -j2βd

2 2

e e





Xác định quy luật phân bố biên độ của sóng trên đường dây

+ jβd jβd

 

+ jβd 2

e e





2 2





+ j( -2βd)

2 2

+ j( -2βd)

2 2





Trang 10

U

I

U2

U1

d

ℓ

U

I

U2

U1

d

ℓ

|U| | U ||1      e  | & |I| | I ||1      e  |

0, / 2, ,

d  

0, / 2, ,

d  

max

4

k

d   







+ jβd j( -2βd) + jβd j( -2βd)

U   U  e [1   e  ] & I I    e [1   e  ]

+

2 max | U | (12 )

+

2 min | I | (12 )

/ 2

 Zmax  Z0(1  2) /(1 2)

min

( 2 ) 4

k

d    



 



+

2 min | U | (12 )

+

2 max | I | (12 )

/ 2



Z  Z    

/ 4



 Bộ thông số sóng đứng:

 Tỷ số sóng đứng (standing wave ratio - SWR):

SWR

 

SWR 1 SWR 1



 



 Vị trí cực tiểu điện áp đầu tiên tính từ tải (dmin):

min

4







 Bước sóng : 2(max-max), 2(min-min), 4(max-min),

4(min-max)

Trang 11

Ví dụ: Z2 (15j20) ; Z050

2

(15 20) 50

0.593 133.16 0.593 (15 20) 50

j

e







2

3.914

min

0.065



 Tính trở kháng tải dùng bộ thông số sóng đứng:

 Tính 2:

2

SWR 1 SWR 1



 



 Tính :

min

4 d 



 Tính trở kháng tải:

Z  Z    

Trang 12

dmin Ref Load

dmin

 Ví dụ:

a) Xác định SWR, 

và f ?

b) Tìm ZL ?

c) Tìm u(z,t) ?

(Ans: a) 1.67; 125MHz

b) 39.5 + j20.4 

Trang 13

5.3.6 Hòa hợp trở kháng

Khi Z0  ZL, cần tới mạch hòa hợp trở kháng để tránh phản xạ

từ tải về nguồn TL hòa hợp khi Zin = Z0

Các phương pháp tính hòa hợp trở kháng TL ???

Tiêu đề	Đường Dây Truyền Sóng Và Ứng Dụng
Tác giả	Tran Trần Quang Việt Viet
Trường học	Đại Học Bách Khoa TP.HCM
Chuyên ngành	Điện Tử Viễn Thông
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2013
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	716,96 KB