Upload
others
View
4
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
K THU T SIÊU CAO T N(Microwave Engineering) S ti t : 42 ; LT:28; BT:14Ki m tra: 30% Ki m tra vi t gi a k (60')Bài t p: 20% Bài t p nhàThi cu i k : 50% Thi vi t cu i k (90')
N i dung môn h c:Gi i thi u v k thu t phân tích m ch i n t n s siêu cao, khái ni mthông s phân b và ma tr n tán x c a các ph n t m ch i n, m t sm ch siêu cao t n c b n.
N i dung môn h c g m 3 ch ng chính nh sau:
• Ch ng 1: Gi i thi u khái ni m ng dây truy n sóng, h s ph n x ,h s sóng ng, tr kháng ng dây.
• Ch ng 2: C u trúc và ng d ng c a th Smith trong phân tích vàthi t k m ch siêu cao t n.
• Ch ng 3: Ma tr n tán x , các c tính và ng d ng.
Sinh viên còn có th tìm hi u nhi u khái ni m sâu h n v các m chchuyên d ng siêu cao t n môn h c ti p theo: Môn M ch siêu cao t n.
Tài li u• Giáo trình:
– V ình Thành, Lý thuy t c s k thu t siêu cao t n, NXB KHKT, 1997
• Tài li u tham kh o:– Devendra K. Misra, Radio Frequency and Microwave Communication
Circuits analysis and design, John Wiley & Sons, 2001– Guilermo Gonzalez, Microwave transistor amplifier analysis and
design, prentice Hall, 1984– Samuel Y. Liao, Microwave Circuits and Devices, Prentice Hall, 1987.– David M. Pozar, Microwave Engineering, Addison-Wesley Publishing
Co., 1993.
Các d i t n s
Theo IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ngh a là "H c Vi n k ngh i n và i n T
ng d ng c a k thu tsiêu cao t n
• Truy n thông– Qu ng bá: TV, radio– H th ng di ng: GSM, CDMA, Wimax,…– Thông tin v tinh– GPS,…
• Radar– Giám sát không l u– D n ng cho tên l a
• Các l nh v c khác– S y, n u n ng– i u tr b nh– Truy n d n n ng l ng– Nghiên c u thiên v n
Nh ng l i i m c a t n s siêu cao
• Gi m kích th c anten, kích th c m ch• Cho phép m r ng b ng thông kênh truy n• Cho phép truy n qua t ng i n ly• Ít nh h ng c a nhi u công nghi p
M ch khu ch i công su t SCT
(s d ng cáp ng tr c ph i h p tr kháng)
M t s m ch siêu cao t n
M ch khu ch i công su t SCT, s d ng công ngh vi d i
M ch khu ch i SCT, s d ng dây chêm vi d i ph i h p tr kháng
M t s m ch ghép, m ch chia công su t, và m ch l c s d ng công ngh vi d i
Circulator
Port1
Port2
Port3
Circulator , tín hi u vào port 1
Port1
Port2
Port3
Port1
Port2
Port3
Circulator , tín hi u vào port 3
MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuits)
B xoay (d ch) pha 6 bit
Ph n m m RFSim99 h tr thi t km ch RF, SCT
Ph n m mh tr thi t k
Ph n m m CST Microwave studio
Thi t b o
i n tr ng trên dây song hành (Parallel wire/ twin wire)
M t s ng truy n sóng th c t
T tr ng trên dây song hành
Cáp ng tr c (coaxial cable)
i n tr ng trên ng truy n vi d i (microstrip line)
T tr ng trên ng truy n vi d i
Coplanar waveguide
Strip line
ng d n sóng (waveguide)
M t ví d
M ch ghép vòng
4
4
4
1 2
3 4
34
Trao đổi trực tuyến tại:
http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html
2
Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
Heä Soá Phaûn Xaï, Trôû Khaùng Ñöôøng Daây
Hieän Töôïng Soùng Ñöùng, Heä Soá Soùng Ñöùng
3
I. Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
Phaân Tích Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
V
f
4
5
Caùc Thoâng Soá Sô Caáp Cuûa Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
R (Ohm/m) : ñieän trôû tuyeán tính, ñaëc tröng cho ñieän trôû
thuaàn cuûa moät ñôn vò chieàu daøi daây daãn.
L (H/m) : ñieän caûm tuyeán tính, ñaëc tröng cho ñieän caûm
töông ñöông cuûa moät ñôn vò chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng.
C (F/m) : ñieän dung tuyeán tính, ñaëc tröng cho ñieän dung
treân moät ñôn vò chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng.
G (S/m) : ñieän daãn tuyeán tính, ñaëc tröng ñieän daãn thuaàn
cuûa lôùp ñieän moâi treân moät ñôn vò daøi ñöôøng truyeàn soùng.
6
1) Phöông Trình Truyeàn Soùng
Töø ñònh luaät Kirchoff veà ñieän aùp:
( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . .
i x tv x t v x x t R x i x t L x
t
Töø ñònh luaät Kirchoff veà doøng ñieän:
( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . .
v x x ti x t i x x t G x v x x t C x
t
7
( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . .
( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . .
i x tv x t v x x t R x i x t L x
t
v x x ti x t i x x t G x v x x t C x
t
( , ) ( , ) ( ). . ( , )
( , ) ( , ) ( ). . ( , )
V x V x x R j L x I x
I x I x x G j C x V x x
Chuyeån sang mieàn taàn soá:
( , ) ( , )( ). ( , )
( , ) ( , )( ). ( , )
V x x V xR j L I x
x
I x x I xG j C V x x
x
Suy ra:
8
( , ) ( , )( ). ( , )
( , ) ( , )( ). ( , )
V x x V xR j L I x
x
I x x I xG j C V x x
x
Khi: 0x
( , )( ). ( , )
( , )( ). ( , )
V xR j L I x
x
I xG j C V x
x
2
2
2
2
( , )( )( ). ( , )
( , )( )( ). ( , )
V xR j L G j C V x
x
I xR j L G j C I x
x
9
Ñaët: ( ) ( )( )R j L G j C
2
2
2
2
( , )( )( ). ( , )
( , )( )( ). ( , )
V xR j L G j C V x
x
I xR j L G j C I x
x
22
2
22
2
( , )( ). ( , )
( , )( ). ( , )
V xV x
x
I xI x
x
Moãi phöông trình coù daïng:
1 2 1'' . ' . 0 , 0f a f a f a
10
2) Nghieäm Cuûa Phöông Trình Truyeàn Soùng
22
2
( , )( ). ( , )
V xV x
x
( ). ( ).( , ) . .x xV x V e V e
Phöông trình:
Nghieäm coù daïng:
. .( ) . .x xV x V e V e
j Vôùi:
. . . .( ) . . . .x j x x j xV x V e e V e e
11
. . . .( ) . . . .x j x x j xV x V e e V e e
. .. .x j xV e e
Xeùt thaønh phaàn thöù 1:
Xeùt thaønh phaàn thöù 2:
. .. .x j xV e e
(Soùng tôùi)
(Soùng phaûn xaï)
12
22
2
( , )( ). ( , )
I xI x
x
Phöông trình soùng doøng ñieän:
Coù nghieäm:
. .( ) . .x xI x I e I e
0 0
,V V
I IZ Z
Quan heä vôùi soùng ñieän aùp:
. .
0 0
( ) x xV VI x e e
Z Z
13
3) Caùc Thoâng Soá Thöù Caáp Cuûa Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
a) Heä Soá Truyeàn Soùng:
( ) ( ) ( ) ( )( )j R j L G j C
b) Heä Soá Suy Hao: ( ), /Np m ( ), /dB m
[ / ]
[ / ] 10 10 [ / ]
[ / ]
20.log (20log ).
8,68.
Np m
dB m Np m
Np m
e e
Ví duï:Moät ñöôøng truyeàn soùng coù heä soá suy hao laø 1
Np/m, töùc laø khi soùng lan truyeàn qua 1 m
chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng thì bieân ñoä seõ bò
suy hao 8,68 dB (2,7 laàn).
14
c) Heä Soá Pha: ( ), / , /rad m m ñoä
Theå hieän ñoä thay ñoåi pha cuûa soùng khi soùng lan truyeàn
treân moät ñôn vò chieàu daøi ñöôøng truyeàn soùng.
Quan heä giöõa heä soá pha vaø böôùc soùng:
2
* Tröôøng Hôïp Ñöôøng Truyeàn Khoâng Toån Hao:
0, 0
( ) ( )( )
( ) 0
( )
R G
R j L G j C j LC
LC
15
d) Trôû Khaùng Ñaëc Tính ( Z0 ) :
16
Ñaët:
0 0
1//Z Z x Z
Y x
,Z R j L Y G j C
Khi: 0x 0
Z R j LZ
Y G j C
Ñöôøng truyeàn khoâng toån hao: 0 0 ,L
Z RC
17
18
e) Vaän Toác Truyeàn Soùng (Vaän toác pha):
Laø quaõng ñöôøng soùng lan truyeàn
trong moãi ñôn vò thôøi gian.
[ / ], [ / ]
[ / ]
rad sV m s
rad m
EX 3.2 P66, EX 3.3 P67
19
II. Heä Soá Phaûn Xaï,Trôû Khaùng Ñöôøng Daây
. .( ) . .x xV x V e V e
a) Heä Soá Phaûn Xaï Ñieän AÙÙp:
soùng phaûn xa
( )
soùng tôùi
ïx
2
( )
x
x
V x
Ve Vx e
V e V
1) Heä Soá Phaûn Xaï
20
b) Heä Soá Phaûn Xaï Doøng Ñieän
2 20
0
( ) ( )x
x x
I Vx
V
ZI e Ix e e x
VI e I
Z
. .( ) . .x xI x I e I e
. .
0 0
( ) x xV VI x e e
Z Z
Thoâng thöôøng chæ quan taâm tôùi heä
soá phaûn xaï ñieän aùp, quy uôùc: V
21
. .. . ,x xP V e I e
tôùi . .. .x xP V e I e
phaûn xaï
. . . .. . . .x x x xP V e V e I e I e
t
. .. 1 ( ) . 1 ( )x x
V IP V e x I e x
t
2 21 ( ) ( )V V
P
P P x P P x
phaûn xaï
t tôùi tôùi tôùi
c) Söï Phaûn Xaï Coâng Suaát
22
Taïi taûi: 2( ) l
V
Vl e
V
Taïi ñieåm ( ) :x l d 2 2 ( )
2 2 2
( )
. ( ).
x l d
V
l d d
V
V Vx e e
V V
Ve e l e
V
d) Tính Heä Soá Phaûn Xaï Taïi moät ñieåm baát kyø
Thoâng Qua Heä Soá phaûn Xaï Taïi Taûi:
23
2( ) ( ). d
V Vx l e
Vôùi: j
2 2( ) ( ). .d j d
V Vx l e e
24
2 2( ) ( ). .d j d
V Vx l e e
Khi dich chuyeån veà phía nguoàn moät ñoaïn
Vector seõ xoay moät goùc bao nhieâu?
/ 2d
V
2
2 22 2 2 2
2d d
25
e) Heä Soá Phaûn Xaï Taïi Taûi:
. .( ) . .l lV l V e V e
. .
0 0
( ) l lV VI l e e
Z Z
26
. .( ) . .l lV l V e V e
. .
0 0
( ) l lV VI l e e
Z Z
0
( )
( )
l l
L l l
V e V eV lZ Z
I l V e V e
0 0
11 ( )
1 ( )1
l
l
L l
l
V e
V e lZ Z Z
V e l
V e
0
0
( ) L
L
Z Zl
Z Z
27
Tröôøng hôïp taûi phoái hôïp trôû khaùng:
0
0
( ) 0L
L
Z Zl
Z Z
2( ) ( ). 0 ,dx l e x
Khoâng coù soùng phaûn xaï
Trôû khaùng ñaëc tính chuaån: 50 , 75 , 300 , 600
f) Moät Soá Tröôøng Hôïp Ñaëc Bieät:
28
Tröôøng hôïp taûi noái taét:
0
0
( ) 1L
L
Z Zl
Z Z
Phaûn xaï toaøn boä
( )l
l l
l
V el V e V e
V e
Taïi taûi, soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï ngöôïc pha nhau ( ) 0V l
29
Tröôøng hôïp taûi Hôû maïch:
0
0
( ) 1 ( ) 1LI
L
Z Zl l
Z Z
Phaûn xaï toaøn boä
( ) 0l lI e I e I l
Taïi taûi, soùng doøng ñieän tôùi vaø phaûn xaï trieät tieâu nhau
30
Tröôøng hôïp taûi Thuaàn khaùng:
0
0
( ) L
L
jX Rl
jX R
Phaûn xaï toaøn boä
( ) 1l
31
2) Trôû Khaùng Ñöôøng Daây
( )
( )
( )
V xZ x
I x
32
. .( ) . . (1)x xV x V e V e
. .
0 0
( ) (2)x xV VI x e e
Z Z
. .
0 . .
. .( )
. .
x x
x x
V e V eZ x Z
V e V e
Taïi Taûi:
. .. ( ) ( ) . .l l
LZ I l V l V e V e
( )( )
( )L
V lZ l Z
I l
Töø (2) ta coù:. .
0. ( ) . .x xZ I x V e V e
. .
0. ( ) . .l lZ I l V e V e
33
. .
. .
0
. ( ) . .
. ( ) . .
l l
L
l l
Z I l V e V e
Z I l V e V e
.
0
.
0
( )( )
2
( )( )
2
l
L
l
L
I lV Z Z e
I lV Z Z e
. .
0 . .
. .( )
. .
x x
x x
V e V eZ x Z
V e V e
Thay vaøo :
( ) ( )
0 00 ( ) ( )
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
34
00
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
Ta coù: ( )d l x
AÙp duïng:
( ) , ( )
2 2
u u u u
e e e ech u sh u
00
0
. ( ) . ( )( )
. ( ) . ( )
L
L
Z ch d Z sh dZ x Z
Z sh d Z ch d
( )( )
( )
u u
u u
sh u e eth u
ch u e e
Vaø:
00
0
. ( )( )
. ( )
L
L
Z Z th dZ x Z
Z Z th d
35
Tröôøng hôïp ñöôøng daây khoâng toàn hao:
0 0, Soá thöïc
j
Z R
Khi ñoù:
( ) ( )
j d j d
j d j d
e eth d th j d
e e
AÙp duïng: cos( ) sin( )ju
e u j u
2 sin( )( ) . ( )
2 cos( )
j dth j d j tg d
d
00
0
. . ( )( )
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R
R j Z tg d
36
Tröôøng hôïp taûi phoái hôïp trôû khaùng
0
, Soá thöïcLZ R
00 0
0
. . ( )( ) ,
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R R d x
R j Z tg d
hoaëc
Moät Soá Tröôøng Hôïp Ñaëc Bieät:
37
Tröôøng hôïp taûi noái taét:
0LZ
00 0
0
. . ( )( ) . . ( )
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R j R tg d
R j Z tg d
( ) . ( ) ,Z x j X d thuaàn khaùng
38
0( ) . . ( ) . ( ) ,Z x j R tg d j X d 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)
39
Tröôøng hôïp taûi hôû maïch:
LZ
0 00
0
0
. . ( )( )
. . ( ) . ( )
. .cotg( )
L
L
Z j R tg d RZ x R
R j Z tg d j tg d
j R d
( ) . ( ) ,Z x j X d thuaàn khaùng
40
0( ) . .cotg( ) . ( ) ,Z x j R d j X d thuaàn khaùng
Noái taét
Hôû Maïch
41
Tröôøng hôïp taûi Thuaàn khaùng:
.L LZ j X
00
0
. . ( )( ) ,
. ( )
L
L
jX j R tg dZ x R
R X tg d
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
42
Ñöôøng Truyeàn Moät phaàn tö böôùc soùng
4l
inZ
0R LZ
0L inZ Z
Neáu taûi hôû maïch:
2
0in
L
RZ
Z
0L inZ Z
Neáu taûi ngaén maïch:
ÖÙng duïng laøm maïch bieán ñoåi trôû khaùng
2
0in
L
RZ
Z
0 .L inR Z Z
00
0
. . (
)(0)
. . ( )
L
L
Z j R tg lZ R
R j Z tg l
Töø :
Ex 3.5 p71
43
Ñöôøng Truyeàn Nöûa böôùc soùng
2l
inZ
0Z LZ
in LZ Z
44
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
0
1 ( )( )
1 ( )
xZ x Z
x
0
0
( )( )
( )
Z x Zx
Z x Z
Ex: 3.11 p78, (cách 2 p80)
45
4) Daãn Naïp Ñöôøng Daây:
1
( ) ( ) ( )
( )
Y x G x jB x
Z x
00
0
. ( )( )
. ( )
L
L
Z Z th dZ x Z
Z Z th d
Töø :
0
0 0
. ( )1( ) .
. ( )
L
L
Z Z th dY x
Z Z Z th d
00
0
1/ 1/ . ( )( ) .
1/ 1/ . ( )
L
L
Y Y th dY x Y
Y Y th d
00
0
. ( )( ) .
. ( )
L
L
Y Y th dY x Y
Y Y th d
46
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
47
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.
48
t = 0t = T/8t = T/4t = 3T/8t = T/2
x
xSoùng
Toång
Soùng tôùi,
soùng phaûn xaï
2
4
MaxV
MinV
49
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 e
Ta coù:
MinV Bieân ño äsoùng tôùi bieân ño äsoùng phaûn xaï
,Max MinV V V V V V
1
1S
V V V VS
V V V V
MaxV Bieân ño äsoùng tôùi bieân ño äsoùng phaûn xaï
Ex. 3.13 p86
50
Buïng ñieän aùp ~ Nuùt doøng ñieän
~Max MinV I
0 0
1.
1
MaxMax
Min
VR R R S
I
Taïi ñoù trôû khaùng ñöôøng daây laø soá thöïc, cöïc ñaïi
0
1Min
VI
R
MinI I I I I
.MaxV V V V V Vaø :
51
Nuùt ñieän aùp ~ Buïng doøng ñieän
Taïi ñoù trôû khaùng ñöôøng daây laø soá thöïc, cöïc tieåu
00
1
1
MinMin
Max
V RR R
I S
~Min MaxV I
MaxI I I I I
0
1Max
VI
R
.MinV V V V V Vaø :
52
Xác định trở kháng đường dây bằng cách đo hệ số sóng đứng, p86
Ex3.14
53
TOÙM TAÉT CHÖÔNG 1
54
I. Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
55
Caùc Thoâng Soá Sô Caáp Cuûa Ñöôøng Daây
R (Ohm/m) : ñieän trôû tuyeán tính
L (H/m) : ñieän caûm tuyeán tính
C (F/m) : ñieän dung tuyeán tính
G (S/m) : ñieän daãn tuyeán tính
56
1) Phöông Trình Truyeàn Soùng
22
2
22
2
( , )( ). ( , )
( , )( ). ( , )
V xV x
x
I xI x
x
22
2
22
2
( ). ( )
( ). ( )
V xV x
x
I xI x
x
Chæ xeùt ôû moät taàn soá:
57
2) Nghieäm Phöông Trình Truyeàn Soùng
. .( ) . .x xV x V e V e
Soùng Phaûn XaïSoùng Tôùi
. .( ) . .x xI x I e I e
0 0
,V V
I IZ Z
58
3) Caùc Thoâng Soá Thöù Caáp
Heä Soá Truyeàn Soùng: ( ) ( ) ( )j
Heä Soá Suy Hao: ( ), /Np m ( ), /dB m
Heä Soá Pha: ( ), / , /rad m m ñoä
2
Trôû Khaùng Ñaëc Tính : 0 ,Z
Ñöôøng truyeàn khoâng toån hao :0 0Z R
59
II. Heä Soá Phaûn Xaï, Trôû Khaùng Ñöôøng Daây
1) Heä Soá Phaûn Xaï: Soùng Phaûn Xaï
Soùng Tôùi
Heä Soá Phaûn Xaï Taïi Taûi :
0
0
( ) L
Zl
Z
L
L
Z
Z
V I
Tính Heä Soá Phaûn Xaï
Taïi ñieåm x thoâng qua :L2( ) . d
Lx e
60
2) Trôû Khaùng Ñöôøng Daây:
3) Daãn naïp ñöôøng daây :
Ñöôøng truyeàn
khoâng toån hao:
00
0
. ( )( )
. ( )
L
L
Z Z th dZ x Z
Z Z th d
00
0
. ( )( ) .
. ( )
L
L
Y Y th dY x Y
Y Y th d
00
0
. . ( )( )
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R
R j Z tg d
61
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
0
0
( )( )
( )
Z x Zx
Z x Z
0
( )( )
Z xz x
Z
0
( )( )
Y xy x
YDaãn Naïp Chuaån Hoaù:
62
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.
63
2) Heä Soá Soùng Ñöùng
1
1S VSWR
Buïng ñieän aùp ~ Nuùt doøng ñieän
0 0
1.
1
MaxMax
Min
VR R R S
I
Nuùt ñieän aùp ~ Buïng doøng ñieän
00
1
1
MinMin
Max
V RR R
I S
Trao đổi trực tuyến tại:
http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html
2
Chöông 2: ÑOÀ THÒ SMITH
I. Giôùi Thieäu
l
SZ0Z LZ
SE
0x
x
d
( ), ( )x Z x
3
l
SZ0Z LZ
SE
0x
x
d
4
0
1
1Z Z
0
1
1
Zz r jx
Z
Re( ) Im( )j
Chæ Xeùt Trôû Khaùng ñaõ chuaån hoaù theo 0Z
5
6
1,0 ,
1 1
r
r r
Taâm : Baùn kính
7
8
1 11, ,
x x
Taâm : Baùn kính
9
1) Moâ Taû Ñoà Thò Smith
II. Ñoà Thò Smith
10
Phoái hôïp
trôû khaùng
0, 1, 0r x
Voøng Troøn
Ñôn Vò 1, 0r
1, z
Hôû Maïch
Noái taét
1, 0
0, 0
z
r x
Caùc ñöôøng
troøn ñaúng r
Caùc ñöôøng
troøn ñaúng x
Im( )
Re( )
11
12
13
14
Voøng Troøn Ñaúng
2 d
( )l
( )x
2( ) ( ). dx l e
15
16
17
18
19
20
2) Ñaëc Tính
a) Bieåu dieãn daãn naïp treân ñoà thò smith
1
1z
1
1
z
z
11
1
1 11
yy
y
y
Quan heä giöõa vôùi z, gioáng quan heä giöõa vôùi y
y g jb
21
z r jx
1y g jb
z
ñaúng g
ñaúng b
22
b) Ñieåm buïng soùng vaø nuùt soùng treân ñoà thò Smith
1
1S
Voøng Troøn Ñaúng
Voøng Troøn Ñaúng S
Ñieåm nuùt soùng aùp
minr
maxr
Ñieåm buïng soùng aùp
23
1) Tính Heä Soá phaûn Xaï, Trôû Khaùng Ñöôøng Daây,
Heä Soá Soùng Ñöùng
III. ÖÙng Duïng Ñoà Thò Smith
d
0R LZ
, Z
0
LL L L
Zz r jx
R
24
( )l d
Lz
z
L L Lz r jx
0.z Z z R
25
( )l
maxdLz
mind
maxVminV
26
27Ex. 35 p.104
28
2) Veõ Vector aùp vaø doøng treân ñoà thò Smith
V V V
(1 ).V
eV
Chuaån hoaù theo vector V
(1 ).I
eI
Töông töï cho vector doøng I
I
29
(1 ).V
eV
1
V
V
maxV
minV
30
1
I
I
(1 ).I
eI
maxIminI
31
32
3) Tính Trôû Khaùng Maïch Phöùc Hôïp
C110p
R50
L
22.5nH
C212p
Z910 ( / )rad s
1
1
0
1/1 2RC
R j Cz j
R
50 ( ) 0
choïn : R
33
11 2RCz j
A
10.2 0.4RCy j
B
1 20.2 0.95RC Cz j
D
0. 10 25( )Z R z j
1 20.2 1RC Cy j
C
2
2
0
0.2
0.6 ,1/
C
g
j Cb y
R
C110p
R50
L
22.5nH
C212p
E
0.2 0.5z j 0
0.2
0.45 , L
r
j Lx z
R
34
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
2 21
P
P P P P
phaûn xaï
t tôùi tôùi tôùi
35
a) Phoái hôïp trôû khaùng baèng maïch ñieän
thoâng soá taäp trung
0R LZ
Maïch
phoái hôïp
trôû
khaùng
1X
2XLZ0R
Maïng 2 cöûa hình
1X
2XLZ
0R
Maïng 2 cöûa hình
36
1jx
2
2
1jb
jx
0
0.2 0.8LL
Zz j
R
Lz1
1
t L
t
t
z z jx
yz
2
0 0
1
1/ 1
.
ty y jb
z y
Z R z R
VD: 9
0 50( ), 10 40( ) , 10 ( / )LR Z j rad s
37
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
Caûm khaùng :
2 2 2 2
2
2 , 1/ 0.5
25( )
b b jx jb x
L nH
Caûm khaùng :
38
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
Caûm khaùng :
2 2 2 2
2
2 , 1/ 0.5
Dung 40( )
b b jx jb x
C pF
khaùng :
39
2jb
1jx
0
0.2 0.8LL
Zz j
R
10.3 1.18
L
L
L
z
y jz
2
1
t L
t
t
y y jb
zy
1
0 0
1
.
tz z jx
Z R z R
VD: 9
0 50( ), 10 40( ) , 10 ( / )LR Z j rad s
40
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
Caûm khaùng :
1
1
1.55 0
77.5( )
x x
L nH
Caûm khaùng :
E
41
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
Caûm khaùng : B
0.3 1.18Ly j
1
1
1.55 0
13( )
x x
C pF
Dung khaùng :
E
42
43
44
b) Phoái hôïp trôû khaùng duøng 1 daây cheâm (single-stub)
0R LZ
d
l
SR
Ngaén maïch
45
VD:
0
5050( ), ( )
2 (2 3)
100( )
L
S
R Zj
R
Daây cheâm :
dYSYt d SY Y Y
0R LZ
d
l
SR
Ngaén maïch
012 3.73L
L L
Ry j
z Z
46
0.302
0.215
(0.302 0.215).d
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 S
R Caàn 1 löôïng ñieän naïp :
47
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
Voøng troøn ñaúng S
B 5.2Sy j
A
48
c) Phoái hôïp trôû khaùng duøng 2 daây cheâm (double-stub)
0R LZ
d
1l
1SR
2l
2SR
12d
49
0R LZ
d
1l
0R
2l
0R
12
3, ,
8 4 8
d
50
Voøng troøn ñaúng SVoøng troøn ñaúng g=1
Voøng troøn aûnh cuûa
voøng troøn ñaúng g=1
3
8d
51
Voøng troøn ñaúng SVoøng troøn ñaúng g=1
Voøng troøn aûnh cuûa
voøng troøn ñaúng g=1
2
8 4d
52
0 50R 100 100LZ j
0.4d
1 ?l
0R
2 ?l
0R
12
3
8d
100 1002 2
50L
jz j
0.25 0.25Ly j
53
Voøng troøn ñaúng g=1
Ly
Voøng troøn ñaúng S
(treân ñoaïn )0.4d
1dyVoøng troøn aûnh cuûa voøng
troøn ñaúng g=1
1ty
Voøng troøn ñaúng S
(treân ñoaïn )12 3 /8d
2dy
Suy ra 1l
Suy ra 2l
54
55
Trao đổi trực tuyến tại:
http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html
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,…)
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 ñöôïc ñònh nghóa
chính laø doøng dieän trong maïch khi
coù söï phoái hôïp trôû khaùng:
*
0 0 02i
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
.. Lr
L
E ZE ZV
Z Z Z Z
*
0 0 0
*
0 0 0
. .r i
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
NV1E
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
VV
V
1
[ ]r
r
rN
VV
V
1
[ ]i
i
iN
II
I
1
[ ]r
r
rN
II
I
Ñieän aùp:
[ ] [ ] [ ]i rV V V
Quan heä giöõa Soùng ñieän aùp phaûn xaï vaø soùng doøng ñieän
phaûn xaï:
0[ ] [ ].[ ]r rV Z I
Doøng ñieän :
[ ] [ ] [ ]i rI I I
Quan heä giöõa Soùng ñieän aùp tôùi vaø soùng doøng ñieän tôùi:
*
0[ ] [ ].[ ]i iV Z I
II. Ma Traän Taùn Xaï
Soùng Veà (reflection)
taïi cöûa j
:jb
ja
jb
jI
jV0 jZ
jECöûa j
Soùng Tôùi (incident)
taïi cöûa j
:ja
*
0 0
0. .2
j j
j ij j ij
Z Za I R I
Soùng Tôùi taïi cöûa j:
Soùng Veà taïi cöûa j:
*
0 0
0. .2
j j
j rj j rj
Z Zb I R I
1) Ñònh Nghóa:
1/ 2
*
0 0 1/ 2
0
[ ] [ ][ ] .[ ] [ ] .[ ]
2i i
Z Za I R I
Ma traän Soùng Tôùi:
Toång quaùt hoaù cho N cöûa:
1 1
;
N N
b
b
a
a
b
a
Ma traän Soùng Veà:
1/ 2*
0 0 1/ 2
0
[ ] [ ][ ] .[ ] [ ] .[ ]
2r r
Z Zb I R 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
N NN N NN
S S S
S S S
S S
b a
b aS
2) Quan heä giöõa soùng tôùi vaø soùng veà vôùi ñieän aùp, doøng ñieän.
ja
jb
jI
jV0 jZ
jECöûa 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 II
R R
0
0
0
..
2
j j j
j j ij
j
V Z Ia 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 II
R
*
0
0
0
..
2
j j j
j j rj
j
V Z Ib R I
R
Ta cuõng coù:
Toång quaùt hoaù cho N cöûa:
1/ 2
0 0
1. . .
2a R V Z I
1/ 2 *
0 0
1. . .
2b R V Z I
Tính Vaø Theo , :j j j j
V I a b
* *
0 0 0 0
0
0 0 0
. ..
2 2 2
j j j j j j j j
j j j j j
j j j
V Z I V Z I Z Za b I R I
R R R
*
0 0
0 02
j j j
j j j
j j
V Z Za b I
R R
0j 0jNeáu Z =R laø soá thöïc :
0
j
j j
j
Va b
R
3) Quan heä giöõa coâng suất với soùng tôùi vaø soùng veà.
jI
jV0 jR
jECöûa j
ijP
rjP
jP
Coâng suaát truyeàn vaøo cöûa j: *1Re .
2j j jP V I
* *
0 0
1Re . /
2 j j j j j j jP R a b a b R
* * * * *1Re ( )
2 j j j j j j j j jP a a a b a b b b
2 21
2 j j jP a b
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 2aVMaïng 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
02 01 02 0111
02 01 02 01
01 02
12
02 01 02 01
01 02
21
02 01 02 01
02 01 02 0122
02 01 02 01
2( )
2
AZ B CZ Z DZS
AZ B CZ Z DZ
AD BC Z ZS
AZ B CZ Z DZ
Z ZS
AZ B CZ Z DZ
AZ B CZ Z DZS
AZ B CZ Z DZ
0.1
0.1
0.1
0.2
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
0.4
0.4
0.4
0.50.5
0.5
0.6
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
0.8
0.8
0.8
0.9
0.9
0.9
1.0
1.0
1.0
1.2
1.2
1.2
1.4
1.4
1.4
1.6
1.6
1.6
1.8
1.8
1.8
2.02.0
2.0
3.0
3.0
3.0
4.0
4.0
4.0
5.0
5.0
5.0
10
10
10
20
20
20
50
50
50
0.2
0.2
0.2
0.2
0.4
0.4
0.4
0.4
0.6
0.6
0.6
0.6
0.8
0.8
0.8
0.8
1.0
1.0
1.01.0
20-20
30-30
40-40
50
-50
60
-60
70
-70
80
-80
90
-90
100
-100
110
-110
120
-120
130
-130
140
-140
150
-150
160
-160
170
-170
180
±
90-9
085
-85
80-8
0
75-7
5
70-7
0
65-6
5
60-6
0
55-5
5
50-5
0
45
-45
40
-40
35
-35
30
-30
25
-25
20
-20
15
-15
10
-10
0.04
0.04
0.05
0.05
0.06
0.06
0.07
0.07
0.08
0.08
0.09
0.09
0.1
0.1
0.11
0.11
0.12
0.12
0.13
0.13
0.14
0.14
0.15
0.15
0.16
0.16
0.17
0.17
0.18
0.18
0.190.19
0.20.2
0.210.21
0.22
0.220.23
0.230.24
0.24
0.25
0.25
0.26
0.26
0.27
0.27
0.28
0.28
0.29
0.29
0.3
0.3
0.31
0.31
0.32
0.32
0.33
0.33
0.34
0.34
0.35
0.35
0.36
0.36
0.37
0.37
0.38
0.38
0.39
0.39
0.4
0.4
0.41
0.41
0.42
0.42
0.43
0.43
0.44
0.44
0.45
0.45
0.46
0.46
0.47
0.47
0.48
0.48
0.49
0.49
0.0
0.0
AN
GLE O
F TRA
NSM
ISSION
CO
EFFIC
IENT IN
DEG
REES
AN
GLE O
F REFL
EC
TIO
N C
OE
FFICIE
NT
IN D
EGR
EES
—>
WA
VEL
ENG
THS
TOW
AR
D G
ENER
ATO
R —
><—
WA
VEL
ENG
THS
TOW
AR
D L
OA
D <
—
IND
UC
TIV
E R
EAC
TAN
CE
COM
PON
ENT (+
jX/Zo), O
R CAPACITIVE SUSCEPTANCE (+jB/Yo)
CAPACITIVE REACTANCE COMPONENT (-jX
/Zo), O
R IND
UCTI
VE
SUSC
EPTA
NC
E (-
jB/Y
o)
RESISTANCE COMPONENT (R/Zo), OR CONDUCTANCE COMPONENT (G/Yo)
RADIALLY SCALED PARAMETERS
TOWARD LOAD —> <— TOWARD GENERATOR1.11.21.41.61.822.5345102040100
SWR 1∞
12345681015203040dBS
1∞
1234571015 ATTEN. [dB]
1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2 3 4 5 10 20 S.W. L
OSS C
OEFF
1 ∞0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 20 30
RTN. LOSS [dB] ∞
0.010.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91
RFL. COEFF, P0
0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.5 2 3 4 5 6 10 15 RFL. LOSS
[dB]
∞0
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.5 3 4 5 10 S.W. P
EAK (CONST
. P)
0 ∞0.10.20.30.40.50.60.70.80.91
RFL. COEFF, E or I 0 0.99 0.95 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 TRANSM. C
OEFF, P
1
CENTER1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 TRANSM
. COEFF, E
or I
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
ORIGIN
Black Magic Design
The Complete Smith Chart