intTypePromotion=1

KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN

Chia sẻ: To Mong Thuong | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:61

1
790
lượt xem
353
download

KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Môn học kỹ thuật siêu cao tần liên quan đến các mạch điện hoặc các phần tử điện hoạt động với các tín hiệu điện từ ở vùng tần số siêu cao (thường nằm trong phạm vi 1 Ghz đến 300 Ghz, tương ứng với bước sóng từ 30 cm đến 1 mm) Tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) đã định nghĩa các dãi băng tần trong vùng tần số siêu cao như trong bảng 1.1

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN

  1. KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN
  2. Chương 1  ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN SÓNG
  3. Khái niệm Môn học kỹ thuật siêu cao tần liên quan đến các   mạch điện hoặc các phần tử điện hoạt động với các  tín hiệu điện từ ở vùng tần số siêu cao (thường nằm  trong phạm vi 1 Ghz đến 300 Ghz, tương ứng với  bước sóng từ  30 cm đến 1 mm) Tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronic   Engineers)  đã định nghĩa các dãi băng tần trong  vùng tần số siêu cao như trong bảng 1.1: Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  4. Khái niệm Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  5. Khái niệm Đường dây nối từ điểm nguồn đến điểm đích lớn hơn nhiều lần   so với bước sóng , tín hiệu siêu cao tần phải mất một thời gian để  lan truyền đến điểm tải => dùng mô hình siêu cao tần.  Ta gọi đó là hiện tượng truyền sóng trên đường dây.  Truyền sóng siêu cao tần trên đường dây có các hệ quả sau:   Có sự trễ pha của tín hiệu tại điểm thu so với tín hiệu tại điểm  phát vthu(t)=vnguồn(t­T) Khoảng thời gian trễ này tỉ lệ với chiều dài  l  của đường   truyền Có sự suy hao về biên độ tín hiệu tại nơi thu so với biên độ   tín hiệu tại nơi phát Có sự phản xạ sóng trên tải và trên nguồn. Điều này dẫn đến   hiện tượng sóng đứng trên đường dây. Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  6. Khái niệm Khái niệm thông số tập trung và thông số phân bố:   Thông số tập trung của mạch điện: là các đại lượng đặc  tính điện xuất hiện hoặc tồn tại ở 1 vị trí nào đó được xác  định của mạch điện. Thông số tập trung được biểu diễn bởi 1  phần tử điện tương ứng, ví dụ như các phần tử điện trở, điện  cảm, điện dung, nguồn áp, transistor….  Thông số phân bố (thông số rải) của mạch điện: cũng là  các đại lượng đặc tính điện , nhưng chúng không tồn tại ở tại  duy nhất một vị trí cố định trong mạch điện, mà chúng được  phân bố rãi đều trên chiều dài của mạch điện đó.  Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  7. Phương trình truyền sóng trên đường dây Mô hình vật lý­ Các thông số sơ cấp Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  8. Phương trình truyền sóng trên đường dây Mô hình vật lý­ Các thông số sơ cấp Các thông số tuyến tính của đường truyền gồm: •Điện cảm tuyến tính L, đơn vị [H/m], tính trên một đơn vị chiều dài đường truyền. •Điện dung tuyến tính C, đơn vị [F/m], •Điện trở tuyến tính R, đơn vị [Ohm/m]. •Điện dẫn tuyến tính G, đơn vị [S/m], Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  9. Phương trình truyền sóng trên đường dây Mô hình vật lý­ Các thông số sơ cấp Trong sơ đồ mạch điện tương đương trên, một cách   tổng quát, đều có sự hiện diện của cả hai loại tổn  hao: R mắc nối tiếp L tạo thành trở kháng nối tiếp                              Z = R + jω L   Và G mắc song song với C tạo thành dẫn nạp song  song                                 Y = G + jω C  L, C, R, G là các thông số sơ cấp của đường  truyền sóng Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  10. Phương trình truyền sóng trên đường  dây Kirchhoff điện áp  ∂i ( x, t ) v( x, t ) = v( x + ∆x, t ) + R.∆x.i ( x, t ) + L.∆x. ∂t Kirchhoff dòng điện  ∂v( x + ∆x, t ) i ( x, t ) = i ( x + ∆x, t ) + G.∆x.v( x + ∆x, t ) + C.∆x. ∂t Viết trong miền tần số   V ( x, ω ) = V ( x + ∆x, ω ) + ( R + jωL).∆x.I ( x, ω )   I ( x, ω ) = I ( x + ∆x, ω ) + (G + jωC ).∆x.V ( x + ∆x, ω )  ∂ 2V ( x, ω ) = γ 2 (ω ).V ( x, ω )   ∂x 2 2  ∂ I ( x, ω ) = γ 2 (ω ).I ( x, ω )  ∂x 2  Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  11. Phương trình truyền sóng trên đường dây Hệ số truyền sóng Dạng nghiệm:   Hệ số truyền sóng: γ (ω ) = ( R + jωL)(G + jωC )  hệ số truyền sóng  là một số phức  γ = α + jβ Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  12. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Nghiệm của phương trình truyền sóng.  Sóng tới và sóng phản xạ Ta đặt V(x) là điện áp tại tọa độ bất kỳ x trên đường truyền sóng   và tại tần số bất kỳ  cuả tín hiệu. Một sóng hướng từ nguồn về đến tải, biên độ sóng  giảm dần do   có suy hao trên đường dây, pha của sóng trễ dần. Ta gọi thành  phần này là sóng tới. một sóng huớng từ tải trở về nguồn, biên độ sóng cũng giảm dần   do có suy hao trên đường dây. Ta gọi thành phần này là sóng  phản xạ. Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  13. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Nghiệm của phương trình truyền sóng.  Sóng tới và sóng phản xạ Điện áp V(x)  tại điểm có tọa độ bất kỳ x trên đường   truyền sóng đều có thể được coi là tổng của hai thành  phần sóng tới và sóng phản xạ cùng gặp nhau tại  điểm x tại thời điểm t  đang khảo sát. Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  14. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Nghiệm của phương trình truyền sóng.  Sóng tới và sóng phản xạ dòng điện I(x, ) cũng được biểu diễn dưới dạng   Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  15. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Các thông số thứ cấp  Hệ số truyền sóng Hệ số truyền sóng: γ (ω ) = ( R + jωL)(G + jωC )   hệ số truyền sóng  là một số phức γ = α + jβ       là hệ số suy hao, đơn vị [Np/m] hoặc [dB/m] α  β    là hệ số pha, đơn vị [rad/m] hoặc [0 /m] 2π β= λ Nếu đường truyền không tổn hao: R =  0 ( Không có tổn hao kim loại)  G =  0 (Không có tổn hao điện môi)  Hệ số truyền sóng trở thành:  γ (ω ) = jω LC Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  16. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Các thông số thứ cấp  Trở kháng đặc tính Trở kháng đặc tính  R + jω L Z 0 (ω ) = G + jω C Z 0 (ω ) = R0 (ω ) + jX 0 (ω ) Đường truyền không tổn hao (R = 0, G = 0)  L Z0 = = R0 C Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  17. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Các thông số thứ cấp  vận tốc truyền sóng (vận tốc pha) ω vận tốc truyền sóng (vận tốc pha) Vϕ =  β Nếu tín hiệu là một tổ hợp gồm nhiều tần số khác nhau thì mỗi   thành phần sẽ lan truyền nhanh hay chậm tùy theo tần số của  nó.  Như vậy các tần số sẽ đến đầu cuối của đường dây không tại   cùng một thời điểm.  Kết quả là tại cuối đường dây tổ hợp lại không tái tạo lại tín hiệu   giống hệt tín hiệu ban đầu ta có sự méo dạng tín hiệu.  Hiện tượng này gọi là sự tán xạ tần số.  Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  18. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Các thông số thứ cấp  vận tốc truyền sóng (vận tốc pha) Thông thường , hiện tượng tán xạ xảy ra trên các   đuờng truyền có tổn hao, đường truyền ghép hoặc có  sự bất đồng nhất trong cấu trúc, gây méo dạng lớn.  Trong trường hợp đặc biệt, khi đường truyền không   tổn hao ω 1 Vϕ = = β LC Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  19. Phương trình truyền sóng trên đường dây  Các thông số thứ cấp  hằng số thời gian Hằng số thời gian  của một đường truyền sóng được   định nghĩa là khoảng thời gian cần thiết để sóng lan  truyền được một đơn vị chiều dài của đường truyền,  [s/m] 1β τ= = Vϕ ω Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
  20. Tổn hao trên đường dây truyền sóng Tổn hao kim loại Tần số thấp: (chiều dài của đường truyền sóng là rất   nhỏ so với bước sóng), tổn hao kim loại chủ yếu do  điện trở của dây dẫn. (RDC ) tần số cao: ( chiều dài đường truyền lớn hơn hoặc   xấp xỉ bước sóng), đường truyền còn có thêm tổn hao  do hiệu ứng da của dây dẫn (skin effect) (RAC ) R  =  RDC   +  RAC  Hiệu ứng da xảy ra dòng điện tín hiệu chảy qua tiết   diện dây dẫn không còn phân bố đều trên mặt phẳng  tiết diện mà có khuynh hướng tập trung tại vùng bề  mặt chu vi của dây dẫn Copyright © by N.T.K ­ 8/2008
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2