Phan Hong Phuong 1BỘ MÔN VIỄN THÔNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ ---KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN SÓNG NỘI DUNG ---1.. TRỞ KHÁNG ĐƯỜNG DÂY cuu duong than cong... KHÁI
Trang 1Phan Hong Phuong 1
BỘ MÔN VIỄN THÔNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
-KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN
CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT
ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN SÓNG
NỘI DUNG
-1 KHÁI NIỆM
2 PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN SÓNG
3 CÁC THÔNG SỐ THỨ CẤP
4 HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ SÓNG
5 HIỆN TƯỢNG SÓNG ĐỨNG
6 TRỞ KHÁNG ĐƯỜNG DÂY
cuu duong than cong com
Trang 2Phan Hong Phuong 3
1 KHÁI NIỆM
-Tần số thấp
L j R
Z = + ω
Tần số cao
Trở về
Lý thuyết ĐDTS 1-D Wave Theory
Phân tích mạng siêu cao tần
Mở rộng lý thuyết mạch
PT Maxwell trong trường hợp đặc biệt
Kích thước mạch ~ λ
Lý thuyết
cuu duong than cong com
Trang 3Phan Hong Phuong 5
1 KHÁI NIỆM (tiếp theo)
- Tín hiệu phân bố theo thời gian và không gian
tạo ra sự trễ pha khi truyền từ nguồn đến tải;
Khi tín hiệu có tần số thấp (bước sóng lớn hơn
nhiều so với chiều dài đường dây ) có thể
bỏ qua sự phân bố theo không gian, đường dây như
đoạn nối tắt;
Khi ta cần tính đến sự trễ pha;
Ở vùng tần số siêu cao độ trễ pha trở nên
đáng kể.
l
≈ λ
l
>>
λ
l
<<
λ
Trở về
1 KHÁI NIỆM (tiếp theo)
-Trở về
cuu duong than cong com
Trang 4Phan Hong Phuong 7
2 PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN SÓNG
-L
Z
0
Z
Nguồn i ( x , ) i ( x+Δx , ) Tải
) , x x (
v +Δ
) , x ( v
0 x x+Δx l
x
R⋅Δ
x
C⋅Δ
x
G⋅Δ
x
L⋅Δ
Trở về
R [ /m] - diễn tả sự tổn hao kim loại tạo thành dây dẫn
Ω
G [S/m] - diễn tả sự rò rỉ giữa 2 dây dẫn, tức độ dẫn điện của lớp điện môi
L [H/m] - diễn tả điện cảm giữa 2 dây dẫn
do trường từ xung quanh chúng
C [F/m] - diễn tả điện dung giữa 2 dây dẫn
x -x
x -x
e I e I I(x)
e V e
V V(x)
γ γ
− +
γ γ
− +
+
=
+
=
Nghiệm của phương trình truyền sóng
C j G
L j R
Z0
ω +
ω +
=
] e V e
V [ Z
1 I(x) x - x
0
γ γ
− + −
=
: Trở kháng đặc tính
−
− +
+ = −
=
I
V I
V
π
=
λ 2 vp = λ f
β
ω
=
Đường dây không tổn hao
LC
1 v
LC
2 2
β
ω
= ω
π
= β
π
= λ 0
LC
LC j j
= α
ω
= β
ω
= β + α
= γ
C
L
Z0 =
x j 0
x j 0
x j -x j
e Z
V e
Z
V
I(z)
e V e
V
V(z)
β
−
− β
− +
β
− β
− +
−
=
+
=
Trở về
cuu duong than cong com
Trang 5Phan Hong Phuong 9
-1 Hệ số truyền sóng (propagation constant):
β + α
= ω + ω
+
= ω
2 Trở kháng đặc tính (characteristic impedance):
)
( ω
α - hệ số suy hao [Neper/m], β ( ω ) - hệ số pha [rad/m]
C j G
L j R
Z0
ω +
ω +
3 Vận tốc truyền sóng (phase velocity): vϕ = β ω [m/s]
4 Hằng số thời gian (time constant):
ϕ
=
τ
v
1 [s/m]
-L Z 0
Z
) x (
x
e
V − γ +
x
e
V γ
−
x
x
V
V e
V
e V ) x
+
− γ
− +
γ
= Γ
Hệ số phản xạ dòng điện: ( x )
e I
e I ) x
x
x
Γ −γ
+
γ
−
cuu duong than cong com
Trang 6Phan Hong Phuong 11
+
−
= Γ
=
V
V )
(
;
L 0
L 0 0 L
0 L L
Y Y
Y Y Z Z
Z Z
+
−
= +
−
=
Le ) x ( = Γ − γ
Γ
;
Đường dây không tổn hao hoặc tổn hao thấp:
0
Z ≡ ⇒
0 L
0 L L
R Z
R Z
+
−
= Γ
0
Z = ⇒ ΓL = 0
⇒ Phối hợp trở kháng giữa tải và đường dây;
4 HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ SÓNG
(tiếp theo)
-Sóng tới e−αx
Sóng phản xạ eαx
x
Biên độ sóng
Khoảng cách giữa 2 bụng sóng gần nhất là λ/2;
Khoảng cách giữa 2 nút sóng gần nhất là λ/2;
Khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng gần nhất là λ/4;
|
| 1
|
| 1 V
V VSWR
min
max
Γ
−
Γ +
=
=
Trở về Mô tả Minh họa
cuu duong than cong com
Trang 7Phan Hong Phuong 13
6 TRỞ KHÁNG ĐƯỜNG DÂY (1)
-L Z 0
Z
) x (
Ζ
γ
,
Z0
) x ( I
) x ( V ) x (
Z =
) d ( th Z Z
) d ( th Z Z Z ) x ( Z
L 0
0 L
γ +
=
Đường dây không tổn hao:
) d ( tg jZ R
) d ( tg jR Z R ) x ( Z
L 0
0 L
β +
=
- Phối hợp trở kháng: ZL= R0, Γ(x)=0
0
R ) x (
Z = ∀ x
Tải nối tắt ZL = 0
2
4 3λ λ
u i
π
β d = 2 β = d 3π / 2 β = d π β = d π / 2 X(x)
d
) d ( jX ) d ( tg jR
)
x
(
Z = 0 β =
|Γ| = 1
Trở về
Minh họa
cuu duong than cong com
Trang 8Phan Hong Phuong 15
- Tải hở mạch ZL = ∞ Z ( x ) = − jR0ctg ( β x )
2
λ λ 4 4
3λ λ
π
β d = 2 β = d 3π / 2 β = d π β = d π / 2
X(x)
d
u
i
Tải thuần kháng
L
Z =
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
β +
β +
=
) d ( tg X R
) d ( tg R X R j
)
x
(
Z
L 0
0 L 0
|Γ| = 1
|Γ| = 1
Trở về
Trở về
cuu duong than cong com
Trang 9Phan Hong Phuong 17
BÀI TẬP VÍ DỤ (1)
-1 Tính trở kháng vào và hệ số phản xạ Zin, Γin ở đầu
vào đường dây truyền sóng trên hình vẽ Giả sử các
đoạn dây truyền sóng đều không tổn hao Tần số tín
hiệu là 1 GHz.
in
in ,
Z Γ
0
R02
R01
λ 5 0
nH 59 1
nH 59 1
nH 59 1
λ 2 2
λ 2 0
λ 5 1
Ω
=
=
= R R 50
R0 01 02
Trở về
BÀI TẬP VÍ DỤ (2)
-2.Giả sử các đường dây truyền sóng trên hình 1 đều
có điện trở đặc tính là 50Ω Tính trở kháng ZL.
Trở về
cuu duong than cong com
Trang 10Phan Hong Phuong 19
BÀI TẬP VÍ DỤ (3)
-3 Giả sử các đường dây truyền sóng trên hình 1 đều
có điện trở đặc tính là 50Ω Tính trở kháng ZL.
Trở về
BÀI TẬP
-3 Sử dụng đồ thị Smith thiết kế mạch phối hợp trở
kháng trên hình 1 dùng single-stub có điện trở đặc
tính là 50Ω, đầu cuối stub hở mạch Tần số hoạt động
của mạch là 1 GHz Cho
Ω
λ 1 0
L
Mạch PHTK
pF 8 C , 75
RL = Ω L =
Trở về
cuu duong than cong com