Embed Size (px)
Citation preview
VÔ TUYẾN ĐIỆN
ĐẠI CƯƠNG
TS. Ngô Văn Thanh
Viện Vật Lý
Hà Nội - 2016
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2
Tài liệu tham khảo
[1] David B. Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999).
[2] Dennis L. Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge University Press 2011).
[3] Jon B. Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge University Press 2009).
[4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT
[5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT
[6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT
Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/votuyendien/
Email : [email protected]
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 3
CHƯƠNG 5. BỘ LỌC
1. Bộ lọc hình thang
2. Bảng lọc
3. Một số ví dụ
4. Bộ lọc băng tần
5. Bộ đảo trở kháng
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 4
1. Bộ lọc hình thang
Bộ lọc hình thang (Ladder Filters) Mạch hình thang bao gồm các phần tử nối tiếp
đan xen với các phần tử mạch rẽ.
Bộ lọc âm tần (low-pass):
Các phần tử nối tiếp là cuộn cảm
Các phần tử rẽ nhánh là tụ điện
Ở tần số thấp:
• điện kháng của cuộn cảm là bé
• điện nạp của tụ điện cũng bé
• tín hiệu qua mạch bị tiêu hao không đáng kể
Ở tần số cao :
• cuộn cảm có tác dụng như mạch chia điện áp
• tụ điện có tác dụng như mạch chia dòng điện
• làm giảm công suất truyền đến thiết bị tải.
Bộ lọc cao tần (high-pass):
Các phần tử nối tiếp là tụ điện và các phần tử rẽ nhánh là cuộn cảm
C1 C5C3
L2 L4
C2 C4
L3 L5L1
C1 C3 C5
L2 L4
C2 C4
L3 L5L1
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 5
1. Bộ lọc hình thang
Bộ lọc Butterworth
Độ suy hao L
Pi và P là công suất của tín hiệu vào và tín hiệu ra
(P là công suất cung cấp cho tải)
fc là tần số ngưỡng ở 3 dB,
n : số phần tử của mạch, hay bậc của bộ lọc.
Trong vùng thông tần, độ suy hao gần như bằng zero,
Bộ lọc Chebyshev (Чебышёв)
Độ suy hao
: kích thước của gợn sóng
C : đa thức Chebyshev bậc n
Người ta thường chỉ dùng đa thức bậc lẻ: n = 1, 3, 5…
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 6
2. Bảng lọc
Filter Tables
Xét mạch có cùng một nguồn và điện trở tải
Chọn điện trở làm đại lượng chuẩn hóa
Bộ lọc Butterworth
Độ điện nạp chuẩn hóa và điện kháng chuẩn hóa tại tần số ngưỡng
i : là chỉ số của thành phần, n : là bậc của bộ lọc
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 7
2. Bảng lọc
Bộ lọc Chebyshev
Xét độ gợn sóng trong bằng thông có giá trị cực đại từ 0.01 dB – 1 dB
Độ suy hao liên hệ với :
Đưa vào đại lượng bổ trợ:
Ta có
Xét = 0.2-dB ta có :
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 8
3. Một số ví dụ
Ví dụ 1
Xét bộ lọc âm tần
trở kháng dây cáp là
tần số ngưỡng (3.0-dB) : 10 MHz
độ suy hao ở tần số 20 MHz là 20 dB
Suy ra n = 4, vì L(20MHz) = 6n = 24
Điện kháng chuẩn hóa của cuộn cảm đầu tiên
Điện kháng thực tế
Độ tự cảm
Độ điện nạp chuẩn hóa của tụ điện mạch rẽ
Độ điện nạp thực tế (siemen)
Điện dung
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 9
3. Một số ví dụ
Ví dụ 2
Xét bộ lọc cao tần
tần số ngưỡng (3.0-dB) : 10 MHz
độ suy hao ở tần số 5 MHz là 20 dB
Ta có:
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 10
4. Bộ lọc băng tần
Band-pass filter Các thành phần là mạch cộng hưởng nối tiếp
kết hợp với mạch cộng hưởng song song
Xét bộ lọc Butterworth bậc 2
Bộ lọc băng tần với tần số
Độ tự cảm:
Điện dung của tụ điện để cộng hưởng :
Điện kháng chuẩn hóa
Độ rộng của dải tần
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 11
4. Bộ lọc băng tần
Band-stop filter
Xét bộ lọc Butterworth bậc 2
Bộ lọc băng tần với tần số
Độ rộng của dải tần
Các phần tử là mạch cộng hưởng song song
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 12
4. Bộ lọc băng tần
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 13
5. Bộ đảo trở kháng
Tinh thể thạch anh Là một vật liệu quan trọng được ứng dụng nhiều trong mạch điện tử
Cấu tạo: giống như tụ điện
• Ở giữa là tấm thạch anh
• Trên và dưới là 2 tấm kim loại mỏng tiếp xúc với thạch anh
Ký hiệu
Mạch tương đương
Bao gồm mạch nối tiếp LRC
L : cuộn cảm biến đổi được
C : điện dung biến đổi được
Trong quá trình dao động cơ học
L : tương ứng với mật độ của tinh thể
C : tương ứng với độ cứng của tinh thể
R : tương ứng với độ suy hao
Cp : tụ điện thuần, hình thành bởi 2 tấm kim loại
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 14
5. Bộ đảo trở kháng
Impedance Inverters
Xét mạch lọc âm tần LCL
Trở kháng vào:
Định nghĩa trở kháng chuẩn hóa theo giá trị nghịch đảo của điện kháng X
viết lại :
Trở kháng vào chuẩn hóa bằng nghich đảo trở kháng tải chuẩn hóa
Tương tự, độ điện nạp chuẩn hóa bằng trở kháng tải chuẩn hóa
Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 15
5. Bộ đảo trở kháng
Xét mạch điện bao gồm bộ đảo
trở kháng nối với mạch
cộng hưởng nối tiếp
Độ điện nạp đầu vào:
Xét mạch nối với mạch cộng
hưởng song song
Hai mạch này tương đương nếu
Sự kết hợp của mạch đảo trở kháng và mạch cộng hưởng nối tiếp sẽ tương đương với mạch cộng hưởng song song
