kỹ thuật siêu cao tầng c1 slide

 Khảo sát đường truyền sóng là khảo sát hệ thống có thông số phân bố, nghĩa là các thông số điện phân bố trên một đơn vị chiều dài nhưng không thể thay thế bằng mạch điện tương đương..

 Đường dây truyền sóng là đường truyền có độ dài có thể so sánh

với bước sóng làm việc

 Khảo sát đường truyền sóng là khảo sát hệ thống có thông số

phân bố, nghĩa là các thông số điện phân bố trên một đơn vị

chiều dài nhưng không thể thay thế bằng mạch điện tương

đương

 Trên đường dây dài phải mất một khoảng thời gian để năng lượng

truyền từ nguồn tới đích

: độ sâu hiệu ứng da

Chuẩn hóa kích thước dây dẫn

Hệ thống AWG (American Wire Gauge) của Mỹ:

Bán kính dây dẫn có thể được xác định bởi giá trị AWG với quy luật

là đường kính dây dẫn sẽ gấp đôi khi độ khác biệt chỉ số AWG là 6

Bán kính của AWG 50 là 1mil = 2,54x10-5m

AWG 44 là 2 mil, AWG 38 là 4 mil, AWG 32 là 8 mil = 0,2032 mm

15,98,98,04,54,02,22,01,111

Chuẩn hóa kích thước dây dẫn

Mạch tương đương tần số cao

Điện trở:

Cbcó thể bỏ qua

Tụ điện:

x x+x

v(x,t)i(x,t)

v(x+x,t)i(x+x,t)

R [/m]: điện trở đơn vị, do cấu

trúc dây dẫn tạo nên tổn hao trên

đường truyền.

L [H/m]: điện cảm đơn vị, không

thể đo được giá trị tại một điểm mà

chỉ đo được trên một đơn vị chiều

dài.

C [F/m]: điện dung đơn vị, hình thành

do dòng điện chạy qua hai dây dẫn trên đường truyền.

8:32 AM Chương 1 11

Phương trình truyền sóng

,

,,

,

Đạo hàm ,

,,

,

: Hệ số truyền sóngĐường dây không tổn hao:

,

,,

,: phương trình truyền sóng

thành phần sóng phản xạĐườngdây không tổn hao:

() = j V(x,) = V+e-jx+ V-ejx

I(x,) = I+e-jx+ I-ejx

Cho đường truyền sóng có chiều dài 3/8;  = 0,6/ Np/m; f = 1GHz; vp

= 0,75c Nguồn có biên độ VS= 15V; điện áp đo được tại tải VL= 10V Xác

định điện áp tại điểm cách nguồn x1= /8, x2= /4

Cho một đường truyền sóng có các thông số: R=75/m; L= 123H/m;

C=47pF/m; G= 10-4 S/m Tần số sóng lan truyền 109 rad/s; chiều dài

đường truyền 2m Nguồn có biên độ Es = 15V, biên độ tại tải 10V Xác

định điện áp tại điểm cách nguồn 1 đoạn /4

dD

D: khoảng cách giữa 2 dây

d: đường kính của dây

L: điện cảm của dây

C: điện dung của dây

R0: điện trở đặc tính của đường truyền

2 1 12

⁄0,04 160

8:32 AM Chương 1 21

Cho cáp đồng trục có lớp cách điện bằng polystyrene: r = 2,5; tans =

0,0003 tại 10 GHz; D = 2,95 mm; lõi bằng đồng AWG20 Tính toán các giá trị

L, C, G, R, R0

Một đường truyền vi dải có trở kháng đặc tính 50; r= 4,6; h = 40 mil

Xác định độ rộng của dải dẫn; vp;; fftại 2 GHz

Hiện tượng phản xạ

ZL

Sóng tớiSóng phản xạ

nguồn

Zo

• Khi d tăng, biên độ hệ số phản xạ giảm.

• Hệ số phản xạ lớn nhất tại tải và nhỏ nhất tại nguồn

• Số vòng xoắn ốc 2 2

Đường truyền không tổn hao  = 0, quỹ tích là một hình tròn (do hệ

số phản xạ bằng nhau trên mọi điểm của đường truyền)

Hiện tượng phản xạ

,,

1 Γ

1 Γ

ΓΓ

1 Γ

1 Γ

- Nếu hở mạch tải ZL=  thì (l) = 1: sóng tới và sóng phản xạ cùng dấu

- Nếu ngắn mạch tải ZL= 0 thì (l) = -1: sóng tới và sóng phản xạ ngược

dấu

- Nếu ZL = Z0 thì  = 0: công suất được tiêu tán hoàn toàn ở tải mà

không có sóng phản xạ (đường truyền có sự phối hợp đúng)

Nếu Zx bất kỳ: Zx= Rx+ jXxthì 0  |x|  1

Tỷ số sóng đứng điện áp

Đường truyền có tải được phối hợp trở kháng sẽ không có hiện tượng

phản xạ, biên độ điện áp dọc theo đường truyền là |V+|

Đường truyền có tải Zl bất kỳ sẽ tồn tại sóng phản xạ  sóng tới và

sóng phản xạ tạo nên hiện tượng sóng đứng trên đường truyền

Điện áp tại điểm x trên đường truyền:

2

|V(x,)|min= |V+|(1 - ) khi sin(/2 - d) =  1 hay /2 - d = n + /2

|V(x,)|max = |V+|(1 + ) khi sin(/2 - d) = 0 hay /2 - d = n

Nếu -1 <   0:

|V(x,)|max = |V+|(1 - ) khi sin(/2 - d) =  1 hay /2 - d = n + /2

|V(x,)|min= |V+|(1 + ) khi sin(/2 - d) = 0 hay /2 - d = n

tan 2

4 → ∞ : hở mạchTại d = /2:

8:32 AM Chương 1 31

Zo

0

d = ld

, , ; ZL= 80 + j40  Tính hệ số phản xạ tại tải, tại điểm cách tải d

= /8, /4, /3 và tại nguồn Vẽ quỹ tích của (x), biết chiều dài đường

truyền /2 trong trường hợp:

a Đường truyền là không suy hao

b Đường truyền là suy hao với hệ số suy hao  = 0,6/ Np/m

8:32 AM Chương 1 37

Nếu tại nguồn của bài trên là một anten có trở kháng 300  Thiết kế

mạch phối hợp trở kháng (BALUN) giữa anten và đường truyền

Một đường truyền sử dụng dây song hành có trở kháng đặc tính 300

dùng truyền dẫn tín hiệu từ một anten có trở kháng R=75 với đầu vào

máy thu có trở kháng 200 Vẽ đường truyền sóng và tính toán mạch

phối hợp trở kháng cần thiết để kết nối với đường truyền

8:32 AM Chương 1 39

Cho một đường truyền có tổn hao có hệ số phản xạ tại tải l = 0,3 +

j0,4, tại điểm cách tải d=10m đo được (d = 10m) = 0,2 – j0,2 Xác

định hệ số suy hao ; hệ số pha ; bước sóng 

Cho một đường truyền sóng không tổn hao có Z0= 75 được nối với

tải ZL = 40 + j35 Tính hệ số phản xạ, trở kháng tại tải và tại điểm

cách tải một khoảng d trong các trường hợp:

a f = 1GHz; d=50cm

b f = 5GHz; d=25cm

c f = 10GHz; d=5cm

Cho một đường truyền sóng không tổn hao có R0= 50, chiều dài l =

7/8 Tại điểm x0cách tải d = 5/8 đo được (x0) = 0,5 – j0,5 Tính

Z(l) và Z(0)

Một đường truyền sóng không tổn hao Z0= 50 Hỏi đường truyền

bị lỗi gì, tìm chiều dài lỗi biết tần số sóng truyền 109 rad/s và tại

nguồn đo được hệ số phản xạ, cho biết tải là số thực:

a Γ 0 0,5 3/2

Cho đường truyền không tổn hao có l = /8; tại nguồn cung cấp

30V; đường dây có Z0= 50, điện áp tại tải 2560 Xác định ZL;

hệ số phản xạ tại tải; biểu thức truyền sóng trên đường dây

8:32 AM Chương 1 41

Cho đường truyền không tổn hao:

a Xác định hệ số phản xạ tại tải, hệ số phản xạ tại nguồn

b Xác định hệ số phản xạ tại điểm x cách nguồn /8

c Tính các giá trị I+ và I-

d Tính điện áp tổng cộng tại ngõ vào của đường truyền

e Tìm mối quan hệ giữa I(x) và (x) Tính dòng tổng cộng đi qua

trở kháng nội của nguồn

Cho hai đường truyền không tổn hao có trở kháng đặc tính R01

= 50; l1= 5/8; R02= 300; l2= 13/8; tải ZL= 200+j100

a Tính in2, Zin2;in1, Zin1

b Nếu tại điểm tiếp giáp mắc một trở kháng ZA = 50+j50 song song hệ

thống; xác định lại in1, Zin1

c Nếu tại điểm tiếp giáp mắc một tụ điện có trở kháng Z = –j100 nối tiếp

8:32 AM Chương 1 43

e Xác định lại trở kháng ZA để đường truyền 1 có phối hợp trở kháng

đúng

f Nếu hở mạch tải, xác định in02, Zin02;in1, Zin1 Nhận xét kết quả

g Nếu ngắn mạch tải, xác định ins2, Zins2;in1, Zin1 Nhận xét kết quả

i Cho một đường truyền vi dải hở mạch tải có h=15mm; W=2mm;

r= 3; l3= 7/8 mắc song song với hệ thống tại điểm tiếp giáp Xác

định l1, Zl1;in1, Zin1

j Xác định chiều dài của đường truyền để có Zin3= -j100; j100

k Xác định chiều dài l2và l3để có phối hợp trở kháng đúng

d Tính Rmax; Rmin theo phương pháp VSWR.

e Tính Rmax; Rmin theo phương pháp phản xạ từ tải; so sánh với kết

quả câu d

f Vẽ biểu đồ sóng đứng trên đường truyền, suy ra số điểm bụng và

nút trên đường truyền

g Lặp lại câu f nếu l = 33/8

h Nếu hở mạch tải, tìm điểm bụng và nút đầu tiên tính từ tải Cho

biết gặp bụng sóng hay nút sóng trước

i Nếu ngắn mạch tải, tìm điểm bụng và nút đầu tiên tính từ tải Cho

8:32 AM Chương 1 47

Cho đường truyền không tổn hao R0= 50; tải ZL R0

Tại điểm bụng đầu tiên so với tải dmax= 50cm đo được Vmax = 10V

Tại điểm nút đầu tiên so với tải dmin= 150cm đo được Vmin= 5V

Tính ZL; vẽ giản đồ sóng đứng dọc đường truyền biết chiều dài đường

truyền 13/6

Cho đường truyền không tổn hao, R0 = 50 Tại x=0 đặt tín hiệu

V(0,) = 7,5cos(t), f = 1 GHz Tại x=3,5m quan sát được Vmax= 5V,

tại x=15m quan sát được Vmin= 2,5V Tính V(x,t); I(x,t)