Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ nạp điện không dây cho điện thoại di động

Với tên đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ nạp điện không dây cho điện thoại di động” tôi muốn hướng đến việc xây dựng một mô hình hệ thống truyền năng lượng dùng sóng siêu cao tần

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐỒNG VĂN TỚI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NẠP ĐIỆN KHÔNG DÂY

CHO ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

HÀ NỘI-2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐỒNG VĂN TỚI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NẠP ĐIỆN KHÔNG DÂY

CHO ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử ,Truyền Thông

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử

Mã số: 8510302.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Người hướng dẫn khoa học : GS.TS Bạch Gia Dương

HÀ NỘI-2019

1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, thực tế dưới sự hướng dẫn của GS.TS Bạch Gia Dương

Các số liệu của luận văn là chân thực dựa trên những mô hình, kết quả đã đạt được trên thế giới và học hỏi rèn luyện của bản thân chưa từng được công bố dưới bất

kỳ hình thức nào trước khi trình bày bảo vệ trước “Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ”

Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Người cam đoan

Đồng Văn Tới

2

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Bạch Gia Dương, thầy đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn và giúp tôi có những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu, làm luận văn tại Trung tâm nghiên cứu Điện tử - Viễn thông, Đại học Công Nghệ

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông, các thầy cô trong trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, các thầy cô đã nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Xin cảm ơn các thầy cô, các anh chị ở Trung tâm nghiên cứu Điện tử - Viễn thông đã tạo điều kiện tốt nhất giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và làm luận văn

Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp này

Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng vì thời gian có hạn và vốn kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình viết bài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp của quý thầy cô và các bạn để bài luận văn được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

3

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG SIÊU CAO TẦN 10

1.1 Truyền năng lượng không dây 10

1.1.1 Lịch sử hệ thống truyền năng lượng không dây[5] 10

1.1.2 Đặc điểm chung của hệ thống 11

1.1.3 Mô hình hệ thống truyền năng lượng không dây 11

1.2 Tổng hợp các nghiên cứu phần phát của WPT[12] 12

1.3 Tìm hiểu Anten mảng vi dải nhiều phần tử[2] 13

1.4 Tổng hợp các nghiên cứu về Rectenna[9] 14

1.4.1 Rectenna 14

1.4.2 Các nghiên cứu về rectenna 14

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN 15

2.1 Cơ sở lý thuyết kỹ thuật siêu cao tần 15

2.1.1 Giới thiệu chung[4] 15

2.1.2 Các tham số cơ bản 16

2.2 Giản đồ Smith 21

2.3 Kỹ thuật phối hợp trở kháng 28

2.3.1 Khái quát chung 28

2.3.2 Phối hợp trở kháng dùng phần từ tập trung 28

2.3.3 Phối hợp trở kháng dùng dây chêm 31

2.3.4 Phối hợp trở kháng dùng đoạn một phần tư bước sóng λ/4 31

2.4 Anten mảng vi dải nhiều phần tử[2] 33

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHỐI PHÁT-THU CỦA BỘ NẠP ĐIỆN KHÔNG DÂY CHO ĐIỆN THOẠI 36

3.1 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ khuếch đại đệm dùng chip SHF-0189 36

3.1.1 Chip cao tần SHF-0189[10] 36

3.1.2 Phối hợp trở kháng cho chip SHF-0189 38

4

3.1.3 Chế tạo 43

3.1.4 Đo đạc kết quả và nhận xét 43

3.2 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ khuếch đại công suất dùng chip SHF-0589 45

3.2.1 Chip cao tần SHF-0589[11] 45

3.2.2 Phối hợp trở kháng cho chip SHF-0589 47

3.2.3 Chế tạo 52

3.2.4 Đo đạc kết quả 53

3.3 Thực hiện ghép nối bộ khuếch đại đệm và bộ khuếch đại công suất 54

3.4 Thiết kế anten mảng vi dải 56

3.4.1 Yêu cầu thiết kế 56

3.4.3 Mô phỏng anten 57

3.4.4 Kết quả mô phỏng 57

3.4.5 Chế tạo và đo đạc anten 59

3.5 Nghiên cứu, thiết kế mạch chỉnh lưu Rectenna 61

3.5.1 Mạch nhân áp phối hợp trở kháng theo kiểu đoạn dây chêm đơn hở mạch 61

3.6 Thử nghiệm truyền năng lượng không dây 63

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Electronics Engineers

Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử

Technology

Viện công nghệ Massachusetts

6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Băng tần sóng cao tần theo IEEE 15 Bảng 2: Yêu cầu thiết kế anten mảng vi dải nhiều phần tử 56

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Mô hình hệ thống truyền năng lượng không dây 11

Hình 1.2: Anten mảng vi dải nhiều phần tử 5

Hình 2.1: Đường truyền sóng (a) và mạch tương đương (b) 16

Hình 2.2: Sóng truyền trên đường truyền 17

Hình 2.3: Sóng đứng điện áp trên đường truyền không hao tổn có mắc tải đầu cuối 19 Hình 2.4: Sóng đứng dòng điện và sóng đứng điện áp trên đường truyền không hao tổn có mắc tải đầu cuối 19

Hình 2.5: Các vòng tròn đẳng r trong mặt phẳng phức Γ 22

Hình 2.6: Các vòng tròn đẳng x trong mặt phẳng phức Γ 23

Hình 2.7: Các vòng tròn đẳng |Γ| và đẳng S trong mặt phẳng phức Γ 24

Hình 2.8: Giản đồ Smith 26

Hình 2.9: Mạch phối hợp trở kháng không tổn hao giữa trở kháng tải bất kỳ và đường truyền dẫn sóng 28

Hình 2.10: Mạch phối hợp trở kháng hình L 29

Hình 2.11: Các sơ đồ phối hợp trở kháng kiểu L 30

Hình 2.12: Phối hợp trở kháng dùng đoạn một phần tư bước sóng (l = λ/4) 32

Hình 2.13: Cấu tạo một anten mạch dải 26

Hình 2.14: Ví dụ về anten mảng vi dải 4 phần tử 34

Hình 3.1: Sơ đồ và chức năng từng chân của chip SHF-0189 36

Hình 3.2: Bảng tham số S_Parameter của chip SHF-0189 30

Hình 3.3: Biểu đồ Smith của chip SHF-0189 37

Hình 3.4: Sơ đồ cơ bản của bộ khuếch đại 38

Hình 3.5: Mô tả mạch phối hợp trở kháng lối vào bằng đồ thị Smith 38

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng mạch phối hợp trở kháng lối vào 39

Hình 3.7: Kết quả mô phỏng mạch phối hợp trở kháng lối vào tại tần số 2.45GHz 39

Hình 3.8: Mô tả mạch phối hợp trở kháng lối ra bằng đồ thị Smith 40

Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng mạch phối hợp trở kháng lối ra 40

Hình 3.10: Kết quả mô phỏng và biểu diễn trên đồ thị Smith của mạch phối hợp trở kháng lối ra tại tần số 2.45GHz 41

Hình 3.11: Sơ đồ mô phỏng dùng file S2P của bộ khuếch đại 41

Hình 3.12: Kết quả mô phỏng của bộ khuếch đại 42

Hình 3.13: Layout của mạch khuếch đại dùng chip SHF-0189 42

Hình 3.14: Sản phẩm thực tế bộ khuếch đại 43

Hình 3.15: Kết nối bộ khuếch đại với máy đo 37

Hình 3.16: Kết quả tham số S 21 trên máy phân tích mạng 46

Hình 3.17: Kết quả đo tham số S11 trên máy phân tích mạng 46

Hình 3.18: Sơ đồ và chức năng từng chân của Chip SHF-0589 47

Hình 3.19: Bảng tham số S của chip SHF-0589 48

8

Hình 3.20: Biểu đồ Smith của chip SHF-0589 48

Hình 3.21: Mô tả mạch phối hợp trở kháng lối vào bằng đồ thị Smith 47

Hình 3.22: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng mạch phối hợp trở kháng lối vào 50

Hình 3.23: Kết qủa mô phỏng và biểu diễn trên đồ thị Smith của kết quả tại tần số 2.45GHz 50

Hình 3.24: Mô tả mạch phối hợp trở kháng lối ra bằng đồ thị Smith 51

Hình 3.25: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng mạch phối hợp trở kháng lối ra 51

Hình 3.26: Kết qủa mô phỏng và biểu diễn trên đồ thị Smith của kết quả tại tần số 2.45GHz 50

Hình 3.27: Sơ đồ mô phỏng dùng file S2P của bộ khuếch đại công suất 50

Hình 3.28: Kết quả mô phỏng của bộ khuếch đại 51

Hình 3.29: Layout của mạch khuếch đại công suất dùng chip SHF-0589 51

Hình 3.30: Sản phẩm thực tế bộ khuếch đại công suất 52

Hình 3.31: Kết nối bộ khuếch đại công suất với máy đo 52

Hình 3.32: Kết quả đo tham số S21 trên máy phân tích mạng 53

Hình 3.33: Kết quả đo tham số S11 trên máy phân tích mạng 53

Hình 3.34: Mô đun khuếch đại 2W hoạt động ở tần số 2.45GHz 54

Hình 3.35: Thực hiện đo kiểm Mô đun khuếch đại với máy phân tích phổ 55

Hình 3.36: Kết quả đo Mô đun khuếch đại công suất trên máy phan tích phổ 55

Hình 3.37: Mô phỏng Anten mảng vi dải 8 phần tử trên phần mềm CST 57

Hình 3.38: Kết quả mô phỏng tham số S11 của Antenna 58

Hình 3.39: Giản đồ bức xạ và đồ thị biểu diễn độ lợi (Gain)và hướng tính của anten 59

Hình 3.40: Sản phẩm thực tế anten mảng vi dải 8 phần tử 60

Hình 3.41: Đo đạc Anten mang vi dải với máy phân tích mạng 60

Hình 3.42: Kết quả đo tham số S11 trên máy phân tích mạng 61

Hình 3.43: Sơ đồ nguyên lý mạch nhân áp phối hợp trở kháng theo kiểu đoạn dây chêm đơn hở mạch 62

Hình 3.44: Kết quả mô phỏng mạch nhân áp phối hợp trở kháng tại tần số 2.45GHz 62 Hình 3.45: Thiết kế layout mạch nhân điện áp có phối hợp trở kháng 63

Hình 3.46: Sản phẩm thực tế mạch nhân điện áp có phối hợp trở kháng 63

Hình 3.47: Mô hình thử nghiệm truyền năng lượng không dây 64

9

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, các nguồn tài nguyên hóa thạch đang dần cạn kiệt và lâu dài không thể đảm bảo về an ninh năng lượng Con người đang hướng tới khai thác và sử dụng ngày càng nhiều các nguồn năng lượng sạch và tái tạo khác như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sóng biển v.v Đặc biệt năng lượng Mặt Trời đang được khai thác ngày càng nhiều Việc khai thác này chủ yếu thực hiện trên bề mặt trái đất dẫn đến hiệu quả chưa cao, dễ gây ô nhiễm môi trường và bị ảnh hưởng bởi hiện tượng ngày và đêm

Vì vậy, từ những năm 1970, người ta đã đề xuất việc xây dựng một hệ thống

vệ tinh thu năng lượng mặt trời trong vũ trụ rồi truyền về Trái Đất, giải pháp này đã nhận được nhiều tổ chức chính phủ và các tập đoàn lớn như NASA đầu tư Giai đoạn này tập trung chủ yếu phát triển công nghệ truyền không dây dùng sóng điện

từ phát xạ để truyển năng lượng điện không dây với khoảng cách truyền xa có thể tới vài trăm ki-lô-mét

Cho đến ngày nay, công nghệ này vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ để ứng dụng vào công nghiệp cũng như cuộc sống thường ngày Trong tương lai, các hệ thống robot hay xe tự lái sẽ tự động hóa hoàn toàn khi việc sạc năng lượng dễ dàng được tự động hóa Các thiết bị điện trong gia đình sẽ không còn cần phải cắm điện nữa, các thiết bị di động cầm tay sẽ không còn phải quá nặng do pin và cũng không cần phải sạc pin mỗi ngày khi mà nó sẽ được cấp điện trực tiếp hoặc sạc ngay cả khi đang sử dụng trên tay người dùng

Với tên đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ nạp điện không dây cho điện thoại di động” tôi muốn hướng đến việc xây dựng một mô hình hệ thống truyền năng lượng dùng sóng siêu cao tần ở khoảng cách gần dùng cho những ứng dụng truyền điện nhỏ và đơn giản Để từ đó phát triển thành nghiên cứu những hệ thống truyền năng lượng với công suất lớn hơn và với khoảng cách xa hơn ứng dụng truyền tải điện không dây cho công nghiệp và cho vũ trụ Bằng lý thuyết và thực nghiệm, luận văn đã thực hiện những nội dung sau:

+ Tìm hiểu hệ thống truyền năng lượng không dây dùng sóng siêu cao tần, cấu trúc hệ thống thu – phát năng lượng không dây

+ Tìm hiểu về lý thuyết kỹ thuật siêu cao tần, kỹ thuật phối hợp trở kháng, lý thuyết anten mảng vi dải nhiều phần tử

+ Chế tạo mô đun khuếch đại công suất hoạt động ở tần số 2.45GHz với

hệ số khuếch đại trên 10 dB

+ Chế tạo anten mảng vi dải nhiều phần tử dùng cho hệ thống phát – thu + Tìm hiểu lý thuyết, mô phỏng và chế tạo mạch chỉnh lưu chuyển đổi RF-DC hoạt động ở tần số 2.45GHz

+ Đánh giá kết quả đã đạt được và kết luận

10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG

SIÊU CAO TẦN

1.1 Truyền năng lượng không dây

Định nghĩa: Truyền năng lượng không dây hay truyền công suất không dây WPT(Wireless Power Transmitter) là quá trình truyền năng lượng trong một dạng nào đó xảy ra trong một môi trường xác định, ở đó năng lượng được truyền dẫn theo một hướng từ một nguồn năng lượng đến một tải tiêu thụ mà không cần dây dẫn[1]

Truyền năng lượng không dây khác với truyền thông tin không dây trong viễn thông (như Radio, TV, Radar,…) ở đó thông tin ở phía máy phát tuy có lớn (cỡ W,kW) nhưng được truyền đi mọi hướng, tín hiệu có thể được nằm trong một dải tần xác định, công suất tín hiệu ở phía thu thường rất nhỏ (cỡ vài nW đến vài μW) sau đó được mô đun thu xử lý khuếch đại để phục hồi lại thông tin ban đầu Còn trong lĩnh vựa truyền năng lượng không dây thì truyền có định hướng, mật độ năng lượng và hiệu suất truyền năng lượng là quan trọng nhất, ở đây tín hiệu mang năng lượng thường chỉ tồn tại ở một tần số

1.1.1 Lịch sử hệ thống truyền năng lượng không dây[5]

- Năm 1891, Nikola Tesla là một trong những người đầu tiên đưa ra ý tưởng truyền năng lượng không dây và ông đã chứng minh ý tưởng của mình bằng việc thắp sáng không dây cho các bóng đèn huỳnh quang tại triển lãm Chicago vào năm 1893

- Năm 1961, Brown đã đăng bài báo đầu tiên đề xuất việc truyền năng lượng bằng vi ba Năm 1964, ông đã trình diễn mô hình máy bay trực thăng thu năng lượng từ chùm tia vi ba để bay ở tần số 2.45GHz

- Năm 2001, công ty Splashpower ở Anh đã sử dụng các cuộn dây cộng hưởng trong một mặt phẳng để truyền hàng chục Watt vào các thiết bị khác nhau bao gồm đèn chiếu sáng, thiết bị di động,…

- Năm 2004, phương thức truyền công suất cảm ứng đã được sử dụng rộng rãi, doanh thu đạt 1 tỷ USD đối với các lĩnh vực bán dẫn, LCD và chế tạo màn hình Plasma

- Năm 2007, nhóm của giáo sư Marin Soljacic ở MIT đã truyền năng lượng không dây để thắp sáng một đèn điện 60W với hiệu suất 40% ở khoảng cách

2 mét

- Năm 2008, Intel đã lặp lại các thí nghiệm của Tesla trong năm 1894 và của giáo sư John Boys trong năm 1988 bằng cách cấp điện không dây cho một bóng đèn ở cự ly gần với hiệu suất 75%

11

- Năm 2010, tập đoàn Haier biểu diễn TV màn hình LCD hoàn toàn không dây đầu tiên trên thế giới tại hội trợ CES 2010

- Tháng 3/2015, các nhà khoa học Nhật Bản đã thử nghiệm dùng sóng vi ba công suất 1.8kW, đủ để chạy một ấm đun nước điện qua không khí tới mục tiêu chỉ định ở khoảng cách 55 mét

1.1.2 Đặc điểm chung của hệ thống

- Truyền năng lượng không dây có thể được phân chia thành hai loại chính:

o Truyền năng lượng không dây dựa trên hiệu ứng cảm ứng điện từ hay cảm ứng từ Phương pháp này được ứng dụng phổ biến trong các ứng dụng truyền tải năng lượng tiệm cận không tiếp xúc

o Truyền năng lượng không dây dựa trên hiệu ứng sóng điện từ Năng lượng được truyền đi theo các chùm tia năng lượng có mật độ công suất lớn hay còn được gọi là chùm tia công suất cao (high power beam) Chùm tia này di chuyển trong không gian theo hiện tượng sóng điện từ Tùy vào các ứng dụng cụ thể, khoảng cách truyền có thể thay đổi từ vài mét đến vài chục hay hàng nghìn km

1.1.3 Mô hình hệ thống truyền năng lượng không dây

Hình 1.1: Mô hình hệ thống truyền năng lượng không dây

- Đầu tiên, ở bên phát, năng lượng điện được chuyển hóa thành sóng vi ba thông qua bộ tạo dao động, qua các tầng khuếch đại rồi đưa đến anten để truyền đi

- Ở nơi nhận, sóng vi ba được thu bởi anten rồi qua bộ lọc phối hợp trở kháng lấy tín hiệu có ích, tín hiệu này được đưa đến bộ chỉnh lưu để chuyển hóa từ năng lượng sóng vi ba thành năng lượng một chiều, năng lượng này chính là năng lượng dùng cho các thiết bị dân dụng thông thường Anten thu bao gồm

1.2 Tổng hợp các nghiên cứu phần phát của WPT[11]

Bộ phát sóng siêu cao tần công suất lớn trong WPT là thành phần quan trọng nhất Các bộ phát phải gọn nhẹ nhằm mục đích giảm giá thành và hiệu suất cao

để giảm ảnh hưởng về nhiệt Linh kiện bán dẫn ngày càng nhỏ gọn và nhẹ Các

bộ khuếch đại bán dẫn có thể trở thành nhân tố làm giảm giá thành của hệ thống với nhiều mức yêu cầu về công suất Điều này thể hiện qua việc công suất của

hệ thống được tổ hợp qua các mô đun riêng lẻ

Qua tổng hợp các công trình đã công bố cho thấy các công trình nghiên cứu về

bộ phát ứng dụng cho WPT còn ít, trong khi đó các công trình nghiên cứu sử dụng cho hệ thống thông tin đã phát triển nhiều và có nhiều thành công Tuy nhiên, chúng ta không thể áp dụng hoàn toàn kết quả này cho hệ thống WPT bởi

vì những khác biệt cơ bản sau:

o Với WPT vấn đề hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng điện một chiều thành sóng siêu cao tần là quan trọng nhất

o Hệ thống WPT đòi hỏi công suất phát lớn, độ định hướng cao dẫn đến phải xây dựng các anten mảng pha Như vậy, chúng ta cũng cần phải thiết

kế mạch khuếch đại có công suất lớn và anten mảng có độ định hướng cao

o Ổn định nhiệt cho hệ thống cũng là một yêu cầu quan trọng được đặt ra khi thiết kế bộ phát cho WPT

Mặt khác, hầu hết các công trình chỉ tập trung vào việc nghiên cứu phần khuếch đại công suất mà chưa đi sâu vào các thành phần khác của tuyến phát như: mạch khuếch đại đệm, mạch khuếch đại công suất, antenna phát cũng như các thành phần của bộ thu như antenna thu, mạch lọc, mạch chỉnh lưu, mạch phối hợp trở kháng

Từ đó, luận văn đề xuất xây dựng các thành phần của tuyến phát-thu năng lượng sóng siêu cao tần cho hệ thống truyền năng lượng không dây ứng dụng cho việc sạc điện thoại di động, cụ thể gồm: thiết kế, chế tạo mạch khuếch đại đệm, mạch khuếch đại công suất, anten thu – phát, bộ chỉnh lưu Trong đó, nghiên cứu đề

1.3 Tìm hiểu Anten mảng vi dải nhiều phần tử[2]

- Trong các hệ thống thu phát năng lượng không dây sử dụng sóng siêu cao tần, các anten đóng vai trò vô cùng quan trọng trong khía cạnh định hướng năng lượng nên anten ảnh hưởng rất lớn đến hiêu suất thu phát của cả hệ thống

- Vì vậy, với hệ thống WPT, chúng ta phải sử dụng anten mảng vi dải nhiều phần tử để điều chỉnh chính xác chùm tia vi ba Anten mảng nhiều phần tử

là loại anten định hướng, nó có thể điều khiển hướng của chùm tia vi ba

- Anten mảng là một loại anten thuộc loại anten thông minh mới phát triển trong những thập niên gần đây

- Gồm nhiều anten phần tử cùng loại được sắp xếp theo một quy tắc nhất định nhằm mục đích nâng cao độ định hướng của anten

Hình 1.2: Anten mảng vi dải nhiều phần tử

DC

1.4.2 Các nghiên cứu về rectenna

- Rectenna công suất lớn cho hệ thống truyền năng lượng không dây khoảng cách gần là chủ đề được rất nhiều nhà khoa học trẻ quan tâm trong những năm gần đây Có nhiều cách tiếp cận bài toán này:

o Sử dụng các bộ lọc LC cho phía phát là cách tiếp cận nâng cao hiệu suất

và công suất của hệ thống truyền năng lượng không dây khoảng cách gần Với phương pháp này tác giả đã đạt được hiệu suất 73% và công xuất đạt 2.5kW Đây là công bố của tác giả Kazuya và Kan Akatsu trên tạp chí khoa học IEEE 2017 chủ đề Wireless Power Transmitter

o Một số tác giả Ding Binh Lin, His Tseng Chou, Jui-Hung và Yu-Lin Cheng đi theo hướng phân tích các đặc điểm ứng xử của sóng điện từ trong trường gần, từ đó tối ưu thiết kế anten thu và phát để nâng cao hiệu suất truyền năng lượng Hướng đi này cũng đã đạt được một số kết quả khá khả quan

o Một số các nghiên cứu theo hướng nâng cao hiệu suất phía phát Tập trung nâng hiệu suất của bóng khuếch đại để làm tang hiệu suất tạo chùm tia năng lượng công suất lớn cho phép truyền năng lượng đi hiệu quả hơn

- Tóm lại, các thiết kế trên để đáp ứng tăng mức công suất truyền tải đều phải yêu cầu tăng kích thước và số lượng các bộ rectenna Một điểm hạn chế nữa đó chính là sự giới hạn về mức công suất của từng đơn vị rectenna sẽ không thể vượt qua ngưỡng 30dBm mà hiệu suất vẫn đảm bảo cao

15

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN 2.1 Cơ sở lý thuyết kỹ thuật siêu cao tần

2.1.1 Giới thiệu chung[4]

- Sóng siêu cao tần là các sóng vô tuyến bước sóng rất nhỏ được trải dài từ 1mm đến 1m (tần số nằm trong dải từ 300MHz đến 300GHz)

- Kỹ thuật siêu cao tần là kỹ thuật thiết kế hệ thống truyền thông trong dải sóng siêu cao tần

- Mạch siêu cao tần là một nhóm các thiết bị vật lý bao gồm các ống dẫn sóng, các bộ suy giảm điện áp các bộ xoay pha, bộ trộn, bộ tách sóng,… và vô số các đường nối được sắp xếp hoặc kết nối với nhau để tạo ra hiệu ứng mong muốn của sóng cao tần

- Băng tần là một miền của phổ tần số truyền thông, ở đó các kênh thường được

sử dụng hoặc được thiết lập với cùng mục đích Dưới đây là bảng tổng hợp các bảng tần số cơ bản

Bảng 1: Băng tần sóng cao tần theo IEEE

Băng X 8 tới 12 GHz Sử dụng trong Thế chiến II cho hệ thống

điều khiển hỏa lực, X có nghĩa là chữ thập:2.5-3.75cm

16

Kurz-above :0.75-1.11cm Băng mm 40 tới 300 GHz Dùng cho hoạt động kiểm thử thông tin dùng

giữa các vệ tinh trong cụm vệ tinh: 1-7.5mm

- Băng S là một phần của băng tần vi ba thuộc phổ điện từ Nó được định nghĩa theo một tiêu chuẩn của IEEE cho sóng vô tuyến với tần số trong dải 2 tới 4 HGz, tần số 3 GHz là ranh giới giữa UHF và SHF Băng S được dùng cho radar thời tiết, radar tàu biển, thông tin vệ tinh, truyền năng lượng không dây và đặc biệt được NASA dùng cho lien lạc giữa tàu con thoi và trạm không gian quốc tế

Ở một số nước, băng S được dùng cho truyền hình vệ tinh gia đình, thử nghiệm truyền năng lượng không dây dùng sóng siêu cao tần

2.1.2 Các tham số cơ bản

2.1.2.1 Đường truyền sóng

Đường truyền sóng là đường truyền dẫn sóng điện từ Một đường truyền sóng thường được mô tả như một hệ gồm hai dây dẫn song song (khi truyền dẫn sóng TEM cần ít nhất 2 vật dẫn ) với một phần tử rất ngắn như trình bày trên Hình 2.1 (a) Ta có một mạch tương đương biểu diễn bởi 4 phần tử tập trung được mô tả trên Hình 2.1 (b)

Hình 2.1: Đường truyền sóng (a) và mạch tương đương (b)

Trong đó:

+ G: Điện dẫn song song trên một đơn vị dài (S/m)

+ C: Điện dung song song trên một đơn vị dài (F/m)

17

Một dòng điện dọc theo chiều dài dây dẫn sẽ taọ ra một dòng điện trong dây dẫn theo chiều ngược lại đó là thành phần cảm ứng, cũng sẽ có một điện trở hữu hạn nối tiếp trong các dây dẫn

+ R: Điện trở nối tiếp (Ω);

+ L: Điện cảm nối tiếp (H);

Áp dụng định luật Kirchhoff ta có phương trình đường truyền:

(2.1)

(2.2) Lấy đạo hàm các phương trình ta được:

(2.3)

(2.4) Với với là một số phức

Vậy phương trình truyền sóng của đường truyền là phương trình vi phân tuyến tính Nghiệm chung của phương trình truyền sóng:

(2.5)

(2.6) Các hàm V(z) và I(z) mô tả dòng và thế tại mọi vị trí z trên đường truyền

Sóng hay truyền theo phương +z

Sóng hay truyền theo phương –z

Hình 2.2: Sóng truyền trên đường truyền

18

2.1.2.2 Hệ số phản xạ

Nếu định nghĩa hệ số phản xạ là tỷ số của sóng phản xạ trên sóng tới thì

ta xác định được hệ số phản xạ tại z = 0 (vị trí mắc tải)

(2.7)

Do vậy biên độ |V| và |I| tại mỗi vị trí z sẽ có giá trị khác nhau Có những điểm, biên

độ |V| hoặc |I| luôn đạt cực đại, ngược lại có giá trị luôn đạt cực tiểu, nghĩa là biên

độ điện áp (dòng điện) có dạng dao động theo z Sóng này gọi là sóng đứng

Như vậy hiện tượng sóng đứng sẽ xảy ra khi hệ số phản xạ khác 0 (Γ≠0) Khi Γ = 0 trên đường truyền chỉ có một sóng là sóng tới có dạng sóng chạy Như vậy sóng chạy sẽ xảy ra khi:

Γ = 0 hay ta nói đường truyền được phối hợp trở kháng

| | | || | (2.12) Viết lại công thức trên theo (2.12), lấy l = -z, ta có:

Khoảng cách giữa hai điểm cực đại và cực tiểu kề nhau là:

(2.18)

Ta có hình ảnh sóng đứng điện áp trên đường dây truyền sóng không tổn hao:

Hình 2.3: Sóng đứng điện áp trên đường truyền không hao tổn có mắc tải đầu cuối

Hình 2.4: Sóng đứng dòng điện và sóng đứng điện áp trên đường truyền không hao tổn

có mắc tải đầu cuối

Tại các điểm bụng của sóng đứng ta có:

| | | |) (2.19)

| | | |) (2.20) Còn tại điểm nút ta có:

Từ công thức trên ta cũng rút ra được quan hệ giữa hệ số sóng đứng S

và hệ số phản xạ Γ:

| |

(2.24)

2.1.2.4 Công suất trung bình truyền theo đường dây truyền sóng

Ta khảo sát công suất trung bình theo đường truyền, qua điểm có tọa độ z, ta

Ta có một số nhận sét sau:

+ Khi Γ = 0, phối hợp trở kháng: toàn bộ công suất được truyền cho tải

+ Khi Γ = 1, công suất sóng tới và sóng phản xạ có giá trị bằng nhau do đó công suất truyền cho tải bằng 0

21

+ Khi Γ ≠ 0, không phải toàn bộ công suất được truyền cho tải mà còn có một

bộ phận bị phản xạ lại gây tổn hao công suất Ta gọi đó là tổn hảo do phản xạ (tỷ số giữa công suất phản xạ và công suất đến)

2.2 Giản đồ Smith

Trong kỹ thuật siêu cao tần các bài toán phân tích thiết kế các mạch điện ở tần

số siêu cao thường dẫn tới việc giải các hệ phương trình rất phức tạp Để đơn giản hóa các bài toán, chúng ta có thể giải thông qua các đồ thị giản đồ

Và giản đồ được biết đến, sử dụng rộng rãi và là công cụ đồ họa hữu dụng dành cho các kỹ sử điện tử, đặc biệt là điện tử cao tần là Giản đồ Smith được Phillip Smith phát minh tại phòng thí nghiệm Bell Telephone vào năm 1939 Giản đồ có thể

sử dụng để biểu diễn nhiều tham số của đường dây truyền dẫn cũng như mạch cao tần (trở kháng, dẫn nạp, hệ số phản xạ)

Giản đồ này được biểu diễn hình học bởi biểu thức:

(2.26) Viết chuẩn hóa dưới dạng (chia cho R0)

(2.27) Với Γ = |Γ| , biểu thức chuẩn hóa có dạng:

| | | | (2.28)

Hệ số phản xạ Γ bất kỳ có thể biểu diễn lên hệ tọa độ dưới dạng một bán kính vector |Γ| và góc pha θ Ứng với mỗi điểm trên mặt phẳng của hệ số phản xạ có một giá trị của hệ số phản xạ và một giá trị trở kháng z xác định

Ta có, và thay vào biểu thức ban đầu:

(2.29) Trong đó: là điện trở của tải, là trở kháng của tải

là phần thực của hệ số phản xạ Γ

là phần ảo của hệ số phản xạ Γ

Trên mặt phẳng hệ số phản xạ (giới hạn trong vòng tròn bán kính bằng một và

|Γ| ≤ 1) có thể vẽ được 2 họ đường cong, một họ gồm những đường đẳng r=const và một họ gồm những đừng đẳng điện kháng x=const

(2.30)

(2.31) Biến đổi ta nhận được:

(2.32)

(2.33)

r được ghi dọc theo trục hoành, từ 0 → (điểm bên trái ứng với giá trị

r = 0, điểm bên phải ứng với giá trị r = )

o Ta có những nhận xét sau:

 Khi r=0, đường tròn r=0 có tâm tại (0,0) bán kính đơn vị 1 Đây

là đường tròn có tâm tại gốc tọa độ của mặt phẳng phức Γ án kính là 1 Tất cả các giá trị của hệ số phản xạ trên đường tròn này đều tương ứng với trở kháng đường dây thuần kháng với thành phần điện trở bị triệt tiêu Ta có thể kiểm chứng được rằng trong điều kiện trở kháng đường dây là thuần kháng hoặc bằng 0 (hay ) thì |Γ|=1

 Khi r=1, ta có đường tròn đẳng r=1 đi qua gốc tọa độ của Γ có tâm là (1/2,0) bán kính 0.5 Đường tròn này có tâm nằm trên trục Ta nói rằng mọi điểm hệ số phản xạ Γ nằm trên vòng tròn đều tương ứng với trở kháng của đường dây có phần thực R đúng bằng trở kháng chuẩn hóa

23

 Khi r → , đường tròn có tâm tại (1,0) bán kính 0 Đường tròn này biến thành một điểm trong mặt phẳng phức Γ nằm tại tọa độ (1,0)

 Khi r tăng, bán kính của đường tròn đẳng r nhỏ daanm tâm đường tròn di chuyển về phía Γ =1

Hình 2.6: Các vòng tròn đẳng x trong mặt phẳng phức Γ

- Vòng tròn đẳng x

o Các đường đẳng x là họ các vòng tròn có tâm nằm trên trục vuông góc với trực hoành tại Có hai nhóm đường tròn đẳng x:

 Nhóm các đường đẳng x với x>0 (cảm kháng) là các đường nằm

ở phía trên của trục hoành Giá trị x tang dần từ 0 đến và được ghi trên mỗi đường

 Nhóm các đường đẳng x với x<0 (dung kháng) là các đường nằm

ở phía dưới của trục hoành Giá trị x giảm dần từ 0 đến và được ghi trên mỗi đường

o Ta có nhận xét sau:

 Khi x=0, vòng tròn đẳng x biến thành một đường thẳng và nằm trên trục hoành của của mặt phẳng phức Γ và với trở kháng đường dây là thuần trở thì hệ số phản xạ Γ là số thực

 Khi x→ , vòng tròn đẳng x biến thành một điểm nằm tại điểm

24

(1,0) trong mặt phẳng phức Γ, nghĩa là tại điểm

 Mặt khác, do hệ số phản xạ trên đường truyền |Γ|≤1 nên ta chỉ vẽ các vòng tròn đẳng x nằm trong vòng trong có đơn vị |Γ|=1

Hình 2.7: Các vòng tròn đẳng |Γ| và đẳng S trong mặt phẳng phức Γ

- Các vòng tròn đẳng |Γ|

o Trong mặt phẳng , người ta cũng có thể vẽ họ đường tròn đẳng |Γ|

là những vòng tròn đồng tâm, có tâm điểm đặt tại gốc tọa độ (

- Các vòng tròn đẳng S

o Các vòng tròn đẳng S (hệ số sóng đứng) hay đẳng (hệ số sóng chạy) cũng là những đường tròn đồng tâm giống như các đường đẳng |Γ|

o Để tiện cho việc đọc các giá trị của S hay (1/S) trên trục hoành người ta không khắc độ theo giá trị S Điểm gốc tọa độ (ứng với |Γ|=0) sẽ tương ứng với S=1 (đường tròn đẳng S=1) Khi |Γ| lấy các giá trị từ 0 đến 1 thì

S sẽ nhận giá trị từ 1 đến Trong khoảng từ 0 đến 1 của trục thực, người ta khắc độ theo S với các giá trị từ 1 đến Như vậy, vòng tròn ngoài cùng (|Γ|=1) sẽ ứng với vòng tròn S=

o Vì các đường tròn đẳng S có tâm là gốc tọa độ nên việc xác định 1/S chỉ là phép lấy đối xứng qua tâm Như vậy nửa bên trái của trục thực

sẽ được khắc độ theo 1/S Vòng tròn ngoài cùng sẽ là vòng tròn còn điểm gốc tọa độ sẽ là vòng tròn Ngoài ra, để thuận tiện cho việc tính toán người ta còn bổ sung một thang giá trị khắc theo trên chu vi của đồ thị Bởi vì phân bố sóng đưng trên đường dây lặp lại theo chu kỳ nên việc khắc độ theo chu vi vòng tròn cũng được thực hiện

từ đến

o Cuối cùng, đồ thị đầy đủ được thiết lập với tất cả các ghi chú tạo thành giản đồ Smith chuẩn

26

Hình 2.8: Giản đồ Smith

o Sau đây ta tóm lược các điểm đáng chú ý của giản đồ Smith:

 Tất cả các giá trị trở kháng trên giản đồ Smith đều là trở kháng chuẩn hóa theo một điện trở chuẩn định trước, thường là trở kháng đặc tính Z0 của đường truyền không tổn hao

 Giản đồ Smith nằm trong phạm vi của vòng tròn đơn vị vì hệ số phản xạ Γcó mô đun nhỏ hơn hoặc bằng 1

 Các đường đẳng r và các đường đẳng x là họ các đường tròn trực giao với nhau Giao điểm của một đường đẳng r và một đường đẳng x bất kỳ sẽ biểu thị một trở kháng z = r+ ix, đồng thời cũng biểu thị hệ số phản xạ tại điểm trở kháng z

 Tâm điểm của giản đồ Smith là giao điểm của đường đẳng r=1

và đường đẳng x=0 (nằm trên trục hoành), do đó điểm này đại biểu cho trở kháng thuần z=1 Đây là điểm đặc trưng trở kháng

 Điểm tận cùng bên phải của trục hoành là điểm đặc biệt mà tất cả các đường đẳng r và đẳng x đều đi qua Tai đây có r= , x= , do

đó z= (tức Z= ), nghĩa là ứng với trường hợp hở mạch Tại đây ta có hệ số phản xạ Γ=1

 Hệ số phản xạ tại vị trí l trên đường truyền có thể được xác định khi biết hệ số phản xạ Γ tại vị trí tải, dựa vào công thức:

Γ(l)=Γ

 Giản đồ Smith cho phép thực hiện phép tính này khi quay vector Γ trên giản đồ một góc quay ứng với một độ dịch chuyển bằng 2βl, trong đó β=

 Góc quay này có thể xác định theo độ (từ -180 độ đến 180 độ), hoặc theo số bước sóng (từ 0 đến 0.5λ cho mỗi vòng quay)

 Theo quy định của giản đồ Smith:

 Chiều quay từ tải hướng về nguồn là thuận chiều kim đồng

 Khi vẽ đường tròn đẳng S trên giản đồ Smith thì đường tròn này

sẽ cắt trục hoành tại 2 điểm Giao điểm nằm phía bên phải của tâm giản đồ biểu thị cho vị trí trên đường dây có z= , với Đây chính là điểm bụng của sóng đứng Ngược lại, giao điểm nằm trái của tâm giản đồ biểu thị cho vị trí trên đường dây có z= , với =1/S Đây chính là điểm nút của sóng đứng Trên giản đồ Smith cũng nhận thấy ngày khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng bằng 0.25λ

28

2.3 Kỹ thuật phối hợp trở kháng

2.3.1 Khái quát chung

- Phối hợp trở kháng là một vấn đề rất quan trọng của kỹ thuật siêu cao tần, là một phần của quá trình thiết kế mạch liên hệ thống siêu cao tần dựa trên cơ sở áp dụng những kiến thức về lí thuyết đường truyền sóng

- Nội dung của phối hợp trở kháng được minh họa ở hình 2.9, trong đó sử dụng một mạch phối hợp đặt giữa tải và đường truyền dẫn sóng

- Mạch phối hợp thường là một mạch không tổn hao để tránh làm giảm công suất và được thiết kế sao cho trở kháng vào nhìn từ đường truyền có giá trị bằng trở kháng đặc trưng Z0 của đường truyền

- Khi ấy sự phản xạ sóng ở phía trái của mạch phối hợp về phía đường truyền dẫn sẽ không còn nữa, chỉ còn trong phạm vi giới hạn giữa tải và mạch phối hợp, cũng có thể là phản xạ qua lại nhiều lần Quá trình phối hợp cũng được coi là quá trình điều chỉnh

Hình 2.9: Mạch phối hợp trở kháng không tổn hao giữa trở kháng tải bất kỳ và đường

truyền dẫn sóng

- Sự phối hợp trở kháng hay điều chỉnh là quan trọng về những lý do sau:

o Khi thực hiện phối hợp trở kháng công suất truyền cho tải sẽ đạt được cực đại còn tổn thất đường truyền là cực tiểu

o Phối hợp trở kháng sẽ giúp cải thiện tỉ số tín hiệu/tạp nhiễu của hệ thống khác trong hệ thống sử dụng các phần tử nhạy cảm như anten, bộ khuếch đại tạp âm thấp…

o Đối với mạng phân phối công suất siêu cao tần, phối hợp trở kháng sẽ làm giảm sai số về biên độ và pha khi phân chia công suất

2.3.2 Phối hợp trở kháng dùng phần tử tập trung

- Mạch phối hợp trở kháng dùng phần tử tập trung là loại mạch đơn giản nhất

do chỉ dùng hai phần tử điện kháng mắc thành hình chữ nhật( thuận hoặc nghịch) được gọi là mạch hình L

29

Hình 2.10: Mạch phối hợp trở kháng hình L

- Trước hết ta rút ra hai biểu thức giải thích cho các phần tử của hai loại

mạch hình L sau đó sẽ trình bày phương pháp xác định giá trị các phần tử

bằng cách áp dụng giản đồ Smith

+ Khảo sát hình (a): Giả sử điều kiện để đạt được phối

hợp trở kháng là trở kháng nhìn từ đường truyền vào mạch phối hợp bao gồm

cả tải bằng Z0 nghĩa là:

(2.36) + Biến đổi tách riêng từng phần phần thực, phần ảo sẽ nhận được hai

phương trình với hai ẩn số X và B:

(2.37) (2.38) + Giải hai phương trình trên ta được:

√ √

(2.39) + Mạch được ứng dụng trong trường hợp Z0 < RL

(2.40) + Tiếp theo khảo sát sơ đồ (b) để đạt được phối hợp dẫn nạp vào nhìn

từ đường truyền về phía mạch phối hợp bao gồm cả hai tải phải bằng 1/Z0, nghĩa là:

(2.41) + Thực hiện biến đổi tách riêng từng phần thực và phần ảo của biểu thức, ta nhận được hau phương trình với hai ẩn số X và B:

(2.42) (2.43) + Giải hải phương trình trên:

√ (2.44) √ (2.45)

30

+ Vậy mạch dùng trong trường hợp Z0>RL

+ Thiết kế phối hợp trở kháng dạng L dùng giản đồ Smith:

- Trường hợp Z0<RL, trở kháng tải chuẩn hóa XL= ̅L= = sẽ có phần thực rL>1 Do vậy điểm biểu diễn của zL trên giản đồ smith sẽ nằm bên trong vòng tròn r=1

- Ngược lại Z0>RL được biểu diễn cho zL trên giản đồ smith sẽ nằm bên ngoài vòng tròn r=1

- Hình 2.11 chỉ ra 8 khả năng ghép nối mạch phối hợp trở kháng kiểu L

Hình 2.11: Các sơ đồ phối hợp trở kháng kiểu L

- Các sơ đồ phối hợp trở kháng kiểu L dùng để biến đổi một trở kháng bất kỳ nào đó (chẳng hạn trở kháng của anten với được truyền cho trước với trở kháng Z0) Mỗi sơ đồ gồm 2 phần tử tính từ trái sang phải, phần từ thứ nhất có thể mắc nối tiếp với tải (kí hiệu S) hoặc song song với tải (kí hiệu SH)

và phần tử thứ 2 cũng có thể SH hoặc S với tải Giả sử như sơ đồ [1] là phần

tử L mắc nối tiếp với trở tải ZL, phần tử thứ 2 là C mắc song song với trở tải, khi đó ký hiệu sơ đồ [1] là [LSCSH] Sơ đồ [2] và sơ đồ [1] đổi chỗ cho nhau cùng là L nối tiếp và C song song nhưng đổi thứ tự cho nhau Khi đó sơ đồ [2]

ký hiệu [CSHLS] Tương tự như vậy với các sơ đồ [3] và [4], [5] và [6], [7]

31

và [8]

2.3.3 Phối hợp trở kháng dùng dây chêm

- Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu một phương pháp phối hợp trở kháng sử dụng đoạn đường truyền ngắn mạch hoặc hở mạch (gọi là dây nhánh hay dây chêm), được mắc song song hoặc nối tiếp với được truyền đặt cách tải một khoảng d nhất định

- Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến do đơn giản trong chế tạo (có thể là loại mạch dải hoặc vi dải) và dễ điều chỉnh

- Trong thiết kế mạch phối hợp trở kháng sử dụng dây chêm đơn, có hai thông số quan trọng trọng thiết kế mà người thiết kế cần chú ý đó là khoảng cách đường truyền d tính từ tải tới vị trí đoạn dây nhánh nối tiếp và giá trị điện nạp hoặc điện kháng tương ứng với dây nhánh song song hoặc nối tiếp

- Đối với trường hơp sử dụng dây chêm đơn song song, đầu tiên ta chọn giá trị d sao cho thành phần dẫn nạp nhìn từ phía đường truyền Y có giá trị Y0

+jB Sau đó chọn dây chêm sao cho thành phần điện nạp của nó có giá trị -jB

để thỏa mãn điều kiện phối hợp

- Tương tự đối với trương hợp dùng dây nhánh nối tiếp, khoảng cách d được chọn sao cho thành phần trở kháng nhìn từ phía đường truyền Z có giá trị Z0+jX, sau đó chọn dây chêm sao cho thành phần điện kháng của nó có giá trị -jX để thỏa mãn điều kiện phối hợp

- Ưu điểm: Không dùng các phần tử tập trung nên dễ chế tạo

Hai thông số điều chỉnh là khoảng cách d và Y hoặc Z

2.3.4 Phối hợp trở kháng dùng đoạn một phần tư bước sóng λ/4

- Như đã trình bày, mạch biến đổi dùng một phần tư bước sóng là một phương pháp đơn giản dễ thực hiện để phối hợp trở kháng thuần trở với đường truyền

- Ngoài ra, người ta có thể áp dụng nhiều đoạn biến đổi một phần tư bước sóng tại các tần số khác nhau dùng cho các thiết kế dải rộng Nếu chỉ cần thiết kế dải hẹp thì ta chỉ cần dùng một đoạn biến đổi một phần tư bước sóng là đủ, còn nếu muốn thiết kế trên một dải tần số nào đó thì ta có thể đưa vào hai hoặc vài đoạn biến đổi

- Một nhược điểm của phương pháp này đó là chỉ có thể phối hợp trở kháng thuần trở với đường truyền Đối với thành phần trở kháng phức, người

ta sẽ đưa điểm trở kháng phức này về giá trị trở kháng thuần trở bằng cách sử dụng đoạn đường truyền giữa tải và đoạn biến đổi một phần tư bước sóng Tuy nhiên, cách này lại làm ảnh hưởng tới băng thông của mạch phối hợp trở