Giới thiệu về kỹ thuật phân tích mạch điện ở tần số siêu cao, khái niệm thông số phân bố và ma trận tán xạ của các phần tử mạch điện, một số mạch siêu cao tần cơ bản.
Nội dung môn học gồm 6 chương như sau:
- Chương mở đầu
- Chương 1: Giới thiệu khái niệm đường dây truyền sóng, hệ số phản xạ, hệ số sóng đứng, trở kháng đường dây.
- Chương 2: Cấu trúc và ứng dụng của đồ thị Smith trong phân tích và thiết kế mạch siêu cao tần.
- Chương 3: Ma trận tán xạ, các đặc tính và ứng dụng.
- Chương 4: Hệ thống bức xạ
- Chương 5: Một số loại Anten
277 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2820 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Kỹ thuật siêu cao tần, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
KỸ
THUẬT SIÊU CAO TẦN
(Microwave Engineering)
Số
tiết : 42 ; LT:28; BT:14
Kiểm tra: 30% Kiểm tra viết
giữa kỳ
(60')
Bài tập: 20% Bài tập nhà
Thi cuối kỳ: 50% Thi viết
cuối kỳ
(90')
Nội dung môn học:
Giới thiệu về
kỹ
thuật phân tích mạch điện ở
tần số
siêu cao, khái niệm
thông số
phân bố
và
ma trận tán xạ
của các phần tử
mạch điện, một số
mạch siêu cao tần cơ bản.
Nội dung môn học gồm 3 chương chính như sau:
•
Chương 1: Giới thiệu khái niệm đường dây truyền sóng, hệ
số
phản xạ,
hệ
số
sóng đứng, trở
kháng đường dây.
•
Chương 2: Cấu trúc và
ứng dụng của đồ
thị
Smith trong phân tích và
thiết kế
mạch siêu cao tần.
•
Chương 3: Ma trận tán xạ, các đặc tính và
ứng dụng.
Sinh viên còn có
thể
tìm hiểu nhiều khái niệm sâu hơn về
các mạch
chuyên dụng siêu cao tần ở
môn học tiếp theo: Môn Mạch siêu cao tần.
Tài liệu
•
Giáo trình:
–
Vũ Đình Thành, Lý thuyết cơ sở
kỹ
thuật siêu cao tần, NXB KHKT,
1997
•
Tài liệu tham khảo:
–
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 dải tần số
Theo IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers nghĩa là
"Học Viện kỹ
nghệ Điện và Điện Tử
Ứng dụng của kỹ
thuật
siêu cao tần
•
Truyền thông
–
Quảng bá: TV, radio
–
Hệ
thống di động: GSM, CDMA, Wimax,…
–
Thông tin vệ
tinh
–
GPS,…
•
Radar
–
Giám sát không lưu
–
Dẫn đường cho tên lửa
•
Các lĩnh vực khác
–
Sấy, nấu nướng
–
Điều trị
bệnh
–
Truyền dẫn năng lượng
–
Nghiên cứu thiên văn
Những lợi điểm của tần số
siêu cao
•
Giảm kích thước anten, kích thước mạch
•
Cho phép mở
rộng băng thông kênh truyền
•
Cho phép truyền qua tầng điện ly
•
Ít ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp
Mạch khuếch đại công suất SCT
(sử
dụng cáp đồng trục phối hợp trở
kháng)
Một số
mạch siêu cao tần
Mạch khuếch đại công suất SCT, sử
dụng công nghệ
vi dải
Mạch khuếch đại SCT, sử
dụng dây chêm vi dải để
phối hợp trở
kháng
Một số
mạch ghép, mạch chia công suất, và
mạch lọc sử
dụng công nghệ
vi dải
Circulator
Port1
Port2
Port3
Circulator , tín hiệu vào port 1
Port1
Port2
Port3
Port1
Port2
Port3
Circulator , tín hiệu vào port 3
MMIC
(Monolithic Microwave Integrated Circuits)
Bộ
xoay (dịch) pha 6 bit
Phần mềm RFSim99 hỗ
trợ
thiết kế
mạch RF, SCT
Phần mếm
hỗ
trợ
thiết kế
Phần mềm CST Microwave studio
Thiết bị đo
Điện trường trên dây song hành (Parallel wire/ twin wire)
Một số đường truyền sóng thực tế
Từ trường trên dây song hành
Cáp đồng trục (coaxial cable)
Điện trường trên đường truyền vi dải (microstrip line)
Từ trường trên đường truyền vi dải
Coplanar waveguide
Strip line
Ống dẫn sóng (waveguide)
Một ví
dụ
Mạch ghép vòng
4
λ 4
λ
4
λ
1 2
3 4
3
4
λ
19Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
9Heä Soá Phaûn Xaï, Trôû Khaùng Ñöôøng Daây
9Hieän Töôïng Soùng Ñöùng, Heä Soá Soùng Ñöùng
2I.
Ñöôøng
Daây Truyeàn Soùng
Phaân
Tích Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
V
f
ϕλ =
3
4 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.
51) 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
∂= + Δ + Δ + Δ ∂
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
∂ + Δ= + Δ + Δ + Δ + Δ ∂
6( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . .
( , )( , ) ( , ) . . ( , ) . .
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
∂⎧ = + Δ + Δ + Δ⎪⎪ ∂⎨ ∂ + Δ⎪ = + Δ + Δ + Δ + Δ⎪ ∂⎩
( , ) ( , ) ( ). . ( , )
( , ) ( , ) ( ). . ( , )
V x V x x R j L x I x
I x I x x G j C x V x x
ω ω ω ω
ω ω ω ω
= + Δ + + Δ⎧⎨ = + Δ + + Δ + Δ⎩
Chuyeån sang mieàn taàn soá:
( , ) ( , ) ( ). ( , )
( , ) ( , ) ( ). ( , )
V x x V x R j L I x
x
I x x I x G j C V x x
x
ω ω ω ω
ω ω ω ω
+ Δ −⎧ =− +⎪⎪ Δ⎨ + Δ −⎪ =− + + Δ⎪ Δ⎩
Suy ra:
7( , ) ( , ) ( ). ( , )
( , ) ( , ) ( ). ( , )
V x x V x R j L I x
x
I x x I x G j C V x x
x
ω ω ω ω
ω ω ω ω
+Δ −⎧ =− +⎪⎪ Δ⎨ + Δ −⎪ =− + + Δ⎪ Δ⎩
Khi: 0xΔ →
( , ) ( ). ( , )
( , ) ( ). ( , )
V x R j L I x
x
I x G j C V x
x
ω ω ω
ω ω ω
∂⎧ =− +⎪⎪ ∂⎨∂⎪ =− +⎪ ∂⎩
2
2
2
2
( , ) ( )( ). ( , )
( , ) ( )( ). ( , )
V x R j L G j C V x
x
I x R j L G j C I x
x
ω ω ω ω
ω ω ω ω
⎧∂ = + +⎪⎪ ∂⎨∂⎪ = + +⎪ ∂⎩
8Ñaët: ( ) ( )( )R j L G j Cγ ω ω ω= + +
2
2
2
2
( , ) ( )( ). ( , )
( , ) ( )( ). ( , )
V x R j L G j C V x
x
I x R j L G j C I x
x
ω ω ω ω
ω ω ω ω
⎧∂ = + +⎪⎪ ∂⎨∂⎪ = + +⎪ ∂⎩
2
2
2
2
2
2
( , ) ( ). ( , )
( , ) ( ). ( , )
V x V x
x
I x I x
x
ω γ ω ω
ω γ ω ω
∂ =∂
∂ =∂
Moãi phöông trình coù
daïng:
1 2 1'' . ' . 0 , 0f a f a f a+ + = =
92) Nghieäm Cuûa Phöông Trình Truyeàn Soùng
2
2
2
( , ) ( ). ( , )V x V x
x
ω γ ω ω∂ =∂
( ). ( ).( , ) . .x xV x V e V eγ ω γ ωω −+ −= +
Phöông trình:
Nghieäm coù
daïng:
. .( ) . .x xV x V e V eγ γ−+ −= +
jγ α β= +Vôùi:
. . . .( ) . . . .x j x x j xV x V e e V e eα β α β− −+ −= +
10
. . . .( ) . . . .x j x x j xV x V e e V e eα β α β− −+ −= +
. .. .x j xV e eα β− −+
Xeùt thaønh phaàn thöù
1:
Xeùt thaønh phaàn thöù
2:
. .. .x j xV e eα β−
(Soùng tôùi)
(Soùng phaûn xaï)
11
2
2
2
( , ) ( ). ( , )I x I x
x
ω γ ω ω∂ =∂
Phöông trình soùng doøng ñieän:
Coù
nghieäm:
. .( ) . .x xI x I e I eγ γ−+ −= +
0 0
,V VI I
Z Z
+ −
+ −= = −
Quan heä
vôùi soùng ñieän aùp:
. .
0 0
( ) x xV VI x e e
Z Z
γ γ−+ −⇒ = −
12
3) Caùc Thoâng Soá
Thöù
Caáp Cuûa Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
a) Heä
Soá
Truyeàn Soùng:
( ) ( ) ( ) ( )( )j R j L G j Cγ ω α ω β ω ω ω= + = + +
b) Heä
Soá
Suy Hao: [ ]( ) , /Np mα ω [ ]( ) , /dB mα ω
[ / ]
[ / ] 10 10 [ / ]
[ / ]
20.log (20log ).
8,68.
Np m
dB m Np m
Np m
e eαα α
α
= =
=
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).
13
c) Heä
Soá
Pha: [ ] [ ]( ) , / , /rad m mβ ω 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:
2πβ λ=
* Tröôøng Hôïp Ñöôøng Truyeàn Khoâng Toån Hao:
0, 0
( ) ( )( )
( ) 0
( )
R G
R j L G j C j LC
LC
γ ω ω ω ω
α ω
β ω ω
= =
⇒ = + + =
⇒ =
=
14
d) Trôû
Khaùng Ñaëc Tính ( Z0 ) :
15
Ñaët:
0 0
1 //Z Z x Z
Y x
⎛ ⎞= Δ + ⎜ ⎟Δ⎝ ⎠
,Z R j L Y G j Cω ω= + = +
Khi: 0xΔ → 0 Z R j LZ Y G j C
ω
ω
+⇒ = = +
Ñöôøng truyeàn khoâng toån hao: [ ]0 0 ,LZ RC= = Ω
16
17
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 mϕ
ω
β
⎛ ⎞= =⎜ ⎟⎝ ⎠
EX 3.2 P66, EX 3.3 P67
18
II.
Heä
Soá
Phaûn Xaï,Trôû
Khaùng Ñöôøng Daây
. .( ) . .x xV x V e V eγ γ−+ −= +
a) Heä
Soá
Phaûn Xaï
Ñieän AÙÙp:
Γ = soùng phaûn xa( )
soùng tôùi
ïx
γ
γ
γ
− −
−
+ +
⇒ Γ = = 2( )
x
x
V x
V e Vx e
V e V
1) Heä
Soá
Phaûn Xaï
19
b) Heä
Soá
Phaûn Xaï
Doøng Ñieän
2 20
0
( ) ( )
x
x x
I Vx
V
ZI e Ix e e xVI e I
Z
γ
γ γ
γ
−
− −
− ++ +
−
Γ = = = = −Γ
. .( ) . .x xI x I e I eγ γ−+ −= +
. .
0 0
( ) x xV VI x e e
Z Z
γ γ−+ −= −
Thoâng thöôøng chæ
quan taâm tôùi heä
soá
phaûn xaï
ñieän aùp, quy uôùc: VΓ = Γ
20
( )( ). .. . ,x xP V e I eγ γ− −+ +=tôùi ( )( ). .. .x xP V e I eγ γ− −= phaûn xaï
( )( ). . . .. . . .x x x xP V e V e I e I eγ γ γ γ− −+ − + −= + +t
( ) ( ). .. 1 ( ) . 1 ( )x xV IP V e x I e xγ γ− −+ +⎡ ⎤ ⎡ ⎤= + Γ + Γ⎣ ⎦ ⎣ ⎦t
( )2 21 ( ) ( )V V
P
P P x P P x= −Γ = − Γ
phaûn xaï
t tôùi tôùi tôùi
c) Söï
Phaûn Xaï
Coâng Suaát
21
Taïi taûi: 2( ) lV
Vl e
V
γ−
+
Γ =
Taïi ñieåm ( ) :x l d= − 2 2 ( )
2 2 2
( )
. ( ).
x l d
V
l d d
V
V Vx e e
V V
V e e l e
V
γ γ
γ γ γ
−− −
+ +
− −−
+
Γ = =
= = Γ
d)
Tính Heä
Soá
Phaûn Xaï
Taïi moät ñieåm baát kyø
Thoâng Qua Heä
Soá
phaûn Xaï
Taïi Taûi:
22
2( ) ( ). dV Vx l e
γ−Γ = Γ
Vôùi: jγ α β= +
2 2( ) ( ). .d j dV Vx l e e
α β− −Γ = Γ
23
2 2( ) ( ). .d j dV Vx l e e
α β− −Γ = Γ
Khi dich chuyeån veà
phía nguoàn moät ñoaïn
Vector seõ xoay moät goùc bao nhieâu?
/ 2d λ=
VΓ
2πβ λ=
2 22 2 2 2
2
d dπ π λβ πλ λ⇒ = = =
24
e) Heä
Soá
Phaûn Xaï
Taïi Taûi:
. .( ) . .l lV l V e V eγ γ−+ −= +
. .
0 0
( ) l lV VI l e e
Z Z
γ γ−+ −= −
25
. .( ) . .l lV l V e V eγ γ−+ −= +
. .
0 0
( ) l lV VI l e e
Z Z
γ γ−+ −= −
0
( )
( )
l l
L l l
V e V eV lZ Z
I l V e V e
γ γ
γ γ
−
+ −
−
+ −
+= = −
0 0
1
1 ( )
1 ( )1
l
l
L l
l
V e
V e lZ Z Z
V e l
V e
γ
γ
γ
γ
−
−
+
−
−
+
+ + Γ= = −Γ−
0
0
( ) L
L
Z Zl
Z Z
−⇒ Γ = +
26
z Tröôøng hôïp taûi phoái hôïp trôû khaùng:
0
0
( ) 0L
L
Z Zl
Z Z
−Γ = =+
2( ) ( ). 0 ,dx l e xγ−⇒ Γ = Γ = ∀
Khoâng coù
soùng phaûn xaï
Trôû
khaùng ñaëc tính chuaån: 50 , 75 , 300 , 600Ω Ω Ω Ω
f) Moät Soá
Tröôøng Hôïp Ñaëc Bieät:
27
z Tröôøng hôïp taûi noái taét:
0
0
( ) 1L
L
Z Zl
Z Z
−Γ = = −+
Phaûn xaï
toaøn boä
( )
l
l l
l
V el V e V e
V e
γ
γ γ
γ
−−
− +−
+
Γ = ⇒ = −
Taïi taûi, soùng tôùi vaø
soùng phaûn xaï
ngöôïc pha nhau ( ) 0V l =
28
z Tröôøng hôïp taûi Hôû maïch:
0
0
( ) 1 ( ) 1L I
L
Z Zl l
Z Z
−Γ = = ⇒ Γ = −+
Phaûn xaï
toaøn boä
( ) 0l lI e I e I lγ γ−− +⇒ = − ⇒ =
Taïi taûi, soùng doøng ñieän tôùi vaø
phaûn xaï
trieät tieâu nhau
29
z Tröôøng hôïp taûi Thuaàn khaùng:
0
0
( ) L
L
jX Rl
jX R
−Γ = +
Phaûn xaï
toaøn boä
( ) 1l⇒ Γ =
30
2) Trôû
Khaùng Ñöôøng Daây
= ( )( )
( )
V xZ x
I x
31
. .( ) . . (1)x xV x V e V eγ γ−+ −= +
. .
0 0
( ) (2)x xV VI x e e
Z Z
γ γ−+ −= −
. .
0 . .
. .( )
. .
x x
x x
V e V eZ x Z
V e V e
γ γ
γ γ
−
+ −
−
+ −
+⇒ = −
Taïi Taûi:
. .. ( ) ( ) . .l lLZ I l V l V e V e
γ γ−
+ −⇒ = = +
( )( )
( )L
V lZ l Z
I l
= =
Töø
(2) ta coù: . .0. ( ) . .
x xZ I x V e V eγ γ−+ −= −
. .
0 . ( ) . .
l lZ I l V e V eγ γ−+ −⇒ = −
32
. .
. .
0
. ( ) . .
. ( ) . .
l l
L
l l
Z I l V e V e
Z I l V e V e
γ γ
γ γ
−
+ −
−
+ −
⎧ = +⎪⎨ = −⎪⎩
.
0
.
0
( ) ( )
2
( ) ( )
2
l
L
l
L
I lV Z Z e
I lV Z Z e
γ
γ
+
−
−
⎧ = +⎪⎪⎨⎪ = −⎪⎩
. .
0 . .
. .( )
. .
x x
x x
V e V eZ x Z
V e V e
γ γ
γ γ
−
+ −
−
+ −
+= −Thay vaøo :
( ) ( )
0 0
0 ( ) ( )
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
γ γ
γ γ
− − −
− − −
+ + −⇒ = + − −
33
0
0
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
γ γ γ γ
γ γ γ γ
− −
− −
+ + −⇒ = − + +
Ta coù: = −( )d l x
AÙp duïng:
− −+ −= =( ) , ( )
2 2
u u u ue e e ech u sh u
0
0
0
. ( ) . ( )( )
. ( ) . ( )
L
L
Z ch d Z sh dZ x Z
Z sh d Z ch d
γ γ
γ γ
+⇒ = +
−
−
−= = +
( )( )
( )
u u
u u
sh u e eth u
ch u e e
Vaø:
0
0
0
. ( )( )
. ( )
L
L
Z Z th dZ x Z
Z Z th d
γ
γ
+⇒ = +
34
Tröôøng hôïp ñöôøng daây khoâng toàn hao:
γ β=⎧⎨ =⎩ 0 0 , Soá thöïc
j
Z R
Khi ñoù:
β β
β βγ β
−
−
−= = +( ) ( )
j d j d
j d j d
e eth d th j d
e e
AÙp duïng: = +cos( ) sin( )jue u j u
ββ ββ⇒ = =
2 sin( )( ) . ( )
2 cos( )
j dth j d j tg d
d
0
0
0
. . ( )( )
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R
R j Z tg d
β
β
+⇒ = +
35
Tröôøng hôïp taûi phoái hôïp trôû
khaùng
= 0 , Soá thöïcLZ R
0
0 0
0
. . ( )( ) ,
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R R d x
R j Z tg d
β
β
+⇒ = = ∀+ hoaëc
Moät Soá Tröôøng Hôïp Ñaëc Bieät:
36
Tröôøng hôïp taûi noái taét:
= 0LZ
0
0 0
0
. . ( )( ) . . ( )
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R j R tg d
R j Z tg d
β ββ
+⇒ = =+
( ) . ( ) ,Z x j X d⇒ = thuaàn khaùng
37
0( ) . . ( ) . ( ) ,Z x j R tg d j X dβ= = 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)
38
Tröôøng hôïp taûi hôû
maïch:
= ∞LZ
0 0
0
0
0
. . ( )( )
. . ( ) . ( )
. .cotg( )
L
L
Z j R tg d RZ x R
R j Z tg d j tg d
j R d
β
β β
β
+⇒ = =+
= −
( ) . ( ) ,Z x j X d⇒ = thuaàn khaùng
39
0( ) . .cotg( ) . ( ) ,Z x j R d j X dβ= − = thuaàn khaùng
Noái taét
Hôû
Maïch
40
Tröôøng hôïp taûi Thuaàn khaùng:
= .L LZ j X
0
0
0
. . ( )( ) ,
. ( )
L
L
jX j R tg dZ x R
R X tg d
β
β
+⇒ = − 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
41
Ñöôøng Truyeàn Moät phaàn tö
böôùc soùng
4
l λ=in
Z
0R LZ
0L inZ Z= ⇒ →∞
Neáu taûi hôû
maïch:
2
0
in
L
RZ
Z
⇒ =
0L inZ Z→∞ ⇒ =
Neáu taûi ngaén maïch:
ÖÙng duïng laøm maïch bieán ñoåi trôû
khaùng
2
0
in
L
RZ
Z
= 0 .L inR Z Z⇒ =
0
0
0
. . ( )(0)
. . ( )
L
L
Z j R tg lZ R
R j Z tg l
β
β
+= +Töø :
Ex 3.5 p71
42
Ñöôøng Truyeàn Nöûa böôùc soùng
2
l λ=
inZ
0Z LZ
in LZ Z=
43
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
γ
γ γ γ
γγ γ
γ
−
− −
+ − +
−
−+ −
−
+
++= =− −
0
1 ( )( )
1 ( )
xZ x Z
x
+ Γ⇒ = −Γ
0
0
( )( )
( )
Z x Zx
Z x Z
−⇒ Γ = +
Ex: 3.11 p78, (cách 2 p80)
44
4) Daãn Naïp Ñöôøng Daây:
= = +1( ) ( ) ( )
( )
Y x G x jB x
Z x
0
0
0
. ( )( )
. ( )
L
L
Z Z th dZ x Z
Z Z th d
γ
γ
+= +Töø :
0
0 0
. ( )1( ) .
. ( )
L
L
Z Z th dY x
Z Z Z th d
γ
γ
+⇒ = +
0
0
0
1/ 1/ . ( )( ) .
1/ 1/ . ( )
L
L
Y Y th dY x Y
Y Y th d
γ
γ
+⇒ = +
0
0
0
. ( )( ) .
. ( )
L
L
Y Y th dY x Y
Y Y th d
γ
γ
+⇒ = +
45
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
=
46
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.
47
t = 0t = T/8T/43T/8t = 2
x
x
Soùng
Toång
Soùng tôùi,
soùng phaûn xaï
2
λ
4
λ
MaxV
MinV
48
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 eβ β−+ −= +Ta coù:
MinV = −Bieân ño äsoùng tôùi bieân ño äsoùng phaûn xaï
,Max MinV V V V V V+ − + −⇒ = + = −
1
1
S
+ Γ⇒ = − Γ
V V V V
S
V V V V
+ − + +
+ − + +
+ + Γ= =− − Γ
MaxV = +Bieân ño äsoùng tôùi bieân ño äsoùng phaûn xaï
Ex. 3.13 p86
49
Buïng ñieän aùp ~ Nuùt doøng ñieän
~Max MinV I
0 0
1
.
1
Max
Max
Min
VR R R S
I
+ Γ= = =− Γ
Taïi ñoù
trôû
khaùng ñöôøng daây laø
soá
thöïc, cöïc ñaïi
( )
0
1Min
V
I
R
+⇒ = − Γ
MinI I I I I+ − + += − = − Γ
.MaxV V V V V+ − + += + = +ΓVaø :
50
Nuùt ñieän aùp ~ Buïng doøng ñieän
Taïi ñoù
trôû
khaùng ñöôøng daây laø
soá
thöïc, cöïc tieåu
0
0
1
1
Min
Min
Max
V RR R
I S
− Γ= = =+ Γ
~Min MaxV I
MaxI I I I I+ − + += + = + Γ
( )
0
1Max
V
I
R
+⇒ = + Γ
.MinV V V V V+ − + += − = −ΓVaø :
51
Xác định trở
kháng đường dây bằng cách đo hệ
số
sóng đứng, p86
Ex3.14
52
TOÙM TAÉT CHÖÔNG 1
53
I.
Ñöôøng Daây Truyeàn Soùng
54
Caùc Thoâng Soá
Sô Caáp Cuûa Ñöôøng Daây
¾ R (Ohm/m) : ñieän trôû tuyeán tính
¾ L (H/m) : ñieän caûm tuyeán tính
¾ C (F/m) : ñieän dung tuyeán tính
¾ G (S/m) : ñieän daãn tuyeán tính
55
1) Phöông Trình Truyeàn Soùng
2
2
2
2
2
2
( , ) ( ). ( , )
( , ) ( ). ( , )
V x V x
x
I x I x
x
ω γ ω ω
ω γ ω ω
∂ =∂
∂ =∂
2
2
2
2
2
2
( ) . ( )
( ) . ( )
V x V x
x
I x I x
x
γ
γ
∂ =∂
∂ =∂
Chæ
xeùt ôû
moät taàn soá:ω
56
2) Nghieäm Phöông Trình Truyeàn Soùng
N
. .( ) . .x xV x V e V eγ γ−+ −= +
Soùng Phaûn XaïSoùng Tôùi
. .( ) . .x xI x I e I eγ γ−+ −= +
0 0
,V VI I
Z Z
+ −
+ −= = −
57
3) Caùc Thoâng Soá
Thöù
Caáp
Heä
Soá
Truyeàn Soùng: ( ) ( ) ( )jγ ω α ω β ω= +
Heä
Soá
Suy Hao: [ ]( ) , /Np mα ω [ ]( ) , /dB mα ω
Heä
Soá
Pha: [ ] [ ]( ) , / , /rad m mβ ω ñoä
2πβ λ=
Trôû
Khaùng Ñaëc Tính : [ ]0 ,Z Ω
Ñöôøng truyeàn khoâng toån hao
: 0 0Z R≡
58
II.
Heä
Soá
Phaûn Xaï, Trôû
Khaùng Ñöôøng Daây
1) Heä
Soá
Phaûn Xaï: Γ = Soùng Phaûn Xaï
Soùng Tôùi
Heä
Soá
Phaûn Xaï
Taïi Taûi :
0
0
( ) L
Zl
Z
−Γ = Γ = +
L
L
Z
Z
V IΓ = −Γ
Tính Heä
Soá
Phaûn Xaï
Taïi ñieåm x thoâng qua :LΓ 2( ) . dLx e γ−Γ = Γ
59
2) Trôû
Khaùng Ñöôøng Daây:
3) Daãn naïp ñöôøng daây :
Ñöôøng truyeàn
khoâng toån hao:
0
0
0
. ( )( )
. ( )
L
L
Z Z th dZ x Z
Z Z th d
γ
γ
+= +
0
0
0
. ( )( ) .
. ( )
L
L
Y Y th dY x Y
Y Y th d
γ
γ
+= +
0
0
0
. . ( )( )
. . ( )
L
L
Z j R tg dZ x R
R j Z tg d
β
β
+= +
60
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
+ Γ= −Γ
0
0
( )( )
( )
Z x Zx
Z x Z
−Γ = +
0
( )( ) Z xz x
Z
=
0
( )( ) Y xy x
Y
=Daãn Naïp Chuaån Hoaù:
61
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.
62
2) Heä
Soá
Soùng Ñöùng
1
1
S VSWR
+ Γ= =− Γ
Buïng ñieän aùp ~ Nuùt doøng ñieän
0 0
1
.
1
Max
Max
Min
VR R R S
I
+ Γ= = =− Γ
Nuùt ñieän aùp ~ Buïng doøng ñieän
0
0
1
1
Min
Min
Max
V RR R
I S
− Γ= = =+ Γ
1Chöông
2:
ÑOÀ
THÒ SMITH
I. Giôùi Thieäu
l
SZ
0Z LZ
SE
0 x
x
d
( ), ( )x Z xΓ
2l
SZ
0Z LZ
SE
0 x
x
d
30
1
1
Z Z + Γ= −Γ
0
1
1
Zz r jx
Z
+Γ⇒ = = = +−Γ
Re( ) Im( )jΓ = Γ + Γ
Chæ
Xeùt Trôû
Khaùng ñaõ chuaån hoaù
theo 0Z
4
51,0 ,
1 1
r
r r
⎧ ⎫ =⎨ ⎬+ +⎩ ⎭Taâm : Baùn kính
6
71 11, ,
x x
⎧ ⎫ =⎨ ⎬⎩ ⎭Taâm : Baùn kính
81) Moâ Taû
Ñoà
Thò Smith
II. Ñoà
Thò Smith
9Phoái hôïp
trôû
khaùng
0, 1, 0r xΓ = = =
Voøng Troøn
Ñôn Vò 1, 0rΓ = =
1, zΓ = = ∞
Hôû
Maïch
Noái taét
1, 0
0, 0
z
r x
Γ = − =
= =
Caùc ñöôøng
troøn ñaúng r
Caùc ñöôøng
troøn ñaúng x
Im( )Γ
Re( )Γ
10
11
12
13
Voøng Troøn Ñaúng Γ
2 dβ−
( )lΓ
( )xΓ
2( ) ( ). dx l e γ−Γ = Γ
14
15
16
17
18
19
2) Ñaëc Tính
a) Bieåu dieãn daãn naïp treân ñoà
thò smith
1
1
z +Γ= −Γ
1
1
z
z
−Γ = +
1 1
1
1 11
yy
y
y
− −⇒ Γ = = − ++
Quan heä
giöõa vôùi z, gioáng quan heä
giöõa vôùi yΓ −Γ
y g jb= +
20
Γ
−Γ
z r jx= +
1y g jb
z
= = +
ñaúng g
ñaúng b
21
b) Ñieåm buïng soùng vaø
nuùt soùng treân ñoà
thò Smith
1
1
S
+ Γ= − ΓVoøng Troøn Ñaúng
Voøng Troøn Ñaúng S
Γ
Ñieåm nuùt soùng aùp
minr
maxr
Ñieåm buïng soùng aùp
22
1) Tính Heä
Soá
phaûn Xaï, Trôû
Khaùng Ñöôøng Daây,
Heä
Soá
Soùng Ñöùng
III. ÖÙng Duïng Ñoà
Thò Smith
d
0R LZ
, ZΓ
0
L
L L L
Zz r jx
R
= = +
23
( )lΓ d
Lz
z
Γ
L L Lz r jx= +
0.z Z z R⇒ =
24
( )lΓ
maxdLz
mind
maxVminV
25
26Ex. 35 p.104
27
2) Veõ Vector aùp vaø
doøng treân ñoà
thò Smith
V V V+ −= +
G G G
(1 ).V e
V+
⇒ = + Γ
G G
Chuaån hoaù
theo vector V+
G
(1 ).I e
I+
= −Γ
G G
Töông töï
cho vector doøng I
I+
G
28
(1 ).V e
V+
= + Γ
G G
1
Γ
V
V+
G maxV
minV
29
1
−ΓI
I+
G
Γ
(1 ).I e
I+
= −Γ
G G
maxI
minI
30
31
3) Tính Trôû
Khaùng Maïch Phöùc Hôïp
C1
10p
R
50
L
22.5nH
C2
12p
Z
910 ( / )rad sϖ =
1
1
0
1/ 1 2RC
R j Cz j
R
ϖ+= = −
50 ( )= Ω0choïn : R
32
1
1 2RCz j= −
A
1
0.2 0.4RCy j= +
B
1 2
0.2 0.95RC Cz j= −
D
0. 10 25( )Z R z j⇒ = = − Ω
1 2
0.2 1RC Cy j= +
C
2
2
0
0.2
0.6 ,
1/C
g
j Cb y
R
ω
= ⎫⎪⎛ ⎞⎬Δ = =⎜ ⎟⎪⎝ ⎠⎭
C1
10p
R
50
L
22.5nH
C2
12p
E
0.2 0.5z j= −
0
0.2
0.45 , L
r
j Lx z
R
ω
= ⎫⎪⎛ ⎞⎬Δ = =⎜ ⎟⎪⎝ ⎠⎭
33
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
( ) N2 21
P
P P P P= −Γ = − Γ
phaûn xaï
t tôùi tôùi tôùi
34
a) Phoái hôïp trôû
khaùng baèng maïch ñieän
thoâng soá
taäp trung
0R LZ
Maïch
phoái
hôïp trôû
khaùng
1X
2X LZ0R
Maïng 2 cöûa hình Γ
1X
2X LZ0R
Maïng 2 cöûa hình
35
1jx
2
2
1jb
jx
=
0
0.2 0.8LL
Zz j
R
= = −
Lz1
1
t L
t
t
z z jx
y
z
= +
=
2
0 0
1
1/ 1
.
ty y jb
z y
Z R z R
= + =
⇒ = =
⇒ = =
VD: 90 50( ), 10 40( ) , 10 ( / )LR Z j rad sω= Ω = − Ω =
36
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
Δ = = >
⇒ =Caûm khaùng :
2 2 2 2
2
2 , 1/ 0.5
25( )
b b jx jb x
L nH
Δ = − = ⇒ = ⇒ =
⇒ =Caûm khaùng :
37
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
Δ = = >
⇒ =Caûm khaùng :
2 2 2 2
2
2 , 1/ 0.5
Dung 40( )
b b jx jb x
C pF
Δ = = ⇒ = ⇒ = −
⇒ = khaùng :
38
2jb
1jx
0
0.2 0.8LL
Zz j
R
= = −
1 0.3 1.18
L
L
L
z
y j
z
= = +
2
1
t L
t
t
y y jb
z
y
= +
=
1
0 0
1
.
tz z jx
Z R z R
= + =
⇒ = =
VD: 90 50( ), 10 40( ) , 10 ( / )LR Z j rad sω= Ω = − Ω =
39
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
Δ = − = ⇒ = ⇒ =
⇒ =Caûm khaùng :
1
1
1.55 0
77.5( )
x x
L nH
Δ = = >
⇒ =Caûm khaùng :
E
40
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
Δ = − = ⇒ = ⇒ =
⇒ =Caûm khaùng : B
0.3 1.18Ly j= +
1
1
1.55 0
13( )
x x
C pF
Δ = − = <
⇒ =Dung khaùng :
E
41
42
43
b) Phoái hôïp trôû
khaùng duøng 1 daây cheâm (single-stub)
0R LZ
d
l
SR
Ngaén maïch
44
VD:
0
5050( ), ( )
2 (2 3)
100( )
L
S
R Z
j
R
= Ω = Ω+ +
= ΩDaây cheâm :
dYSYt d SY Y Y= +
0R LZ
d
l
SR
Ngaén maïch
01 2 3.73L
L L
Ry j
z Z
= = = +
45
0.302
0.215
(0.302 0.215).d λ= −
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 SR
= =Caàn 1 löôïng ñieän naïp :
46
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 λ= ×
Voøng troøn ñaúng S
B 5.2Sy j=
A
47
c) Phoái hôïp trôû
khaùng duøng 2 daây cheâm (double-stub)
0R LZ
d
1l
1SR
2l
2SR
12d
48
0R LZ
d
1l
0R
2l
0R
12
3, ,
8 4 8
d
λ λ λ=
49
Voøng troøn ñaúng S Voøng troøn ñaúng g=1
Voøng troøn aûnh cuûa
voøng troøn ñaúng g=1
3
8
d λ=
50
Voøng troøn ñaúng S Voøng troøn ñaúng g=1
Voøng troøn aûnh cuûa
voøng troøn ñaúng g=1
2
8 4
d λ λ= =
51
0 50R = Ω 100 100LZ j= +
0.4d λ=
1 ?l =
0R
2 ?l =
0R
12
3
8
d λ=
100 100 2 2
50L
jz j+= = +
0.25 0.25Ly j⇒ = −
52
Voøng troøn ñaúng g=1
Ly
Voøng troøn ñaúng S
(treân ñoaïn )0.4d λ=
1dy
Voøng troøn aûnh cuûa voøng
troøn ñaúng g=1
1ty
Voøng troøn ñaúng S
(treân ñoaïn )12 3 / 8d λ=
2dy
Suy ra 1l
Suy ra 2l
53
54
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,…)
⇒
Maïng
N Cöûa
Cöûa 1
Cöûa 2 Cöûa j
Cöûa N
1I
1V
2V
2I
jVjI
NI
NV
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 chính laø
doøng
ñieän trong maïch khi coù
söï
phoái hôïp
trôû
khaùng:
*
0 0 02
i
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
.. L
r
L
E ZE ZV
Z Z Z Z
= −+ +
*
0 0
*
0 0
. .−= +
L
r i
L
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
NV
1E
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
V
V
V
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎝ ⎠
# 1[ ]
r
r
rN
V
V
V
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎝ ⎠
#
1
[ ]
i
i
iN
I
I
I
⎛ ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎝ ⎠
#
1
[ ]
r
r
rN
I
I
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
NN N NNN
S S S
S S S
S S ab
ab
S
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟
⎡ ⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
⎤⎢ ⎥ =⎢ ⎥⎢ ⎠⎥⎣ ⎦ ⎝
"
"# #
"
2) Quan heä
giöõa soùng tôùi vaø
soùng veà
vôùi ñieän aùp, doøng ñieän.
ja
jb
jI
jV
0 jZ
jE
Cöûa 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 I
I
R R
+⇒ = = 00
0
.
.
2
j j j
j j ij
j
V Z I
a 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 I
I
R
−⇒ =
*
0
0
0
.
.
2
−⇒ = = j j jj j rj
j
V Z I
b R I
R
Ta cuõng coù:
Toång quaùt hoaù
cho N cöûa:
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]{ }1/ 20 01 . . .2a R V Z I−= +
[ ] [ ] [ ] [ ]{ }1/ 2 *0 01 . . .2b R V Z I− ⎡ ⎤= − ⎣ ⎦
Tính Vaø Theo , :j j j jV I a b
* *
0 0 0 0
0
0 0 0
. .
.
2 2 2
+ − +− = − = =j j j j j j j jj j j j j
j j j
V Z I V Z I Z Z
a b I R I
R R R
*
0 0
0 02
−+ = +j j jj j j
j j
V Z Z
a b I
R R
0j 0jNeáu Z =R laø soá thöïc :
0
⇒ + = jj j
j
V
a b
R
3) Quan heä
giöõa coâng suất với soùng tôùi vaø
soùng veà.
jI
jV
0 jR
jE Cöûa j
ijP
rjP
jP
Coâng suaát truyeàn vaøo cöûa j: ( )*1 Re .2j j jP V I=( ) ( ){ }* *0 01 Re . /2= + −j j j j j j jP R a b a b R
{ }* * * * *1 Re ( )2= − + −j j j j j j j j jP a a a b a b b b{ }2 212⇒ = −j j jP a b
4) YÙ
Nghóa Vaät Lyù
Cuûa Caùc Heä
Soá
Trong Ma traän [S]
Soùng tôùi taïi cöûa j: 00
0
.
.
2
+= = j j jj j ij
j
V R I
a R I
R
Soùng Veà
taïi cöûa j: 00
0
.
.
2
−= = j j jj j rj
j
V R I
b R I
R
01R
1E
1I
1V
02R
2E
2V
2I
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2a
2b
YÙ
nghóa cuûa 11 :S
11 12
21
1 1
22 2 2
.
⎡ ⎤ ⎡ ⎤=⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣
⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎦
S S
S S
b a
b a
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⇔ ⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
1
11
1 02=
=
a
bS
a
2 0:=a Coù
nghóa khoâng coù
soùng vaøo cuûa 2 , Töùc laø: Nguoàn
E2 bò trieät tieâu vaø
coù
phoái hôïp trôû
khaùng ôû
cöûa 2.
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
11S
2I
2V
1 01 1
1
01
.
2
+= V R Ia
R
1 01 1
1
01
.
2
−= V R Ib
R
1
11
1 02=
⇒ =
a
bS
a
2 02
1 01 1
11
1 01 1 0,
.
.
Taûi=
−⇒ = +
E R
V R IS
V R I
1
11
1
2 02
:
0,
Ñaët Laø trôû khaùng ngo õvaøo trong tröôøng hôïp :
Taûi
=
=
VZ
I
E R
11 01
11
11 01
−⇒ = +
Z RS
Z R 1
= Γ
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
11 1= ΓS
2I
2V
YÙ
nghóa cuûa 21 :S
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
2
21
1 02=
=
a
bS
a
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
2I
2V
Heä
soá
theå
hieän heä
soá
truyeàn ñaït töø
cöûa 1 sang cöûa 221 :S
2
2
22 2
21 2 2
1 0 12
1
2
1
2=
= =
a
bb
S
a a
01R
1E
1I
1V 02R
Maïng Hai Cöûa
[S]
1a
1b
2b
2I
2V
Heä
soá
theå
hieän heä
soá
truyeàn ñaït coâng suaát töø
cöûa 1
sang cöûa 2 trong ñieàu kieän cöûa 2 phoái hôïp trôû
khaùng.
2
21 :S
2
1 1
1
2
=iP a 22 212=rP b
YÙ
nghóa cuûa 22 :S
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
2
22
2 01=
=
a
bS
a
1 0:=a Coù
nghóa khoâng coù
soùng vaøo cuûa 1 , Töùc laø: Nguoàn
E1 bò trieät tieâu vaø
coù
phoái hôïp trôû
khaùng ôû
cöûa 1.
01R
2E
1I
1V
02RMaïng Hai Cöûa
[S]
1b
2b
22S
2I
2V
2a
2= Γ
YÙ
nghóa cuûa 12 :S
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
1
12
2 01=
=
a
bS
a
Heä
soá
theå
hieän heä
soá
truyeàn ñaït töø
cöûa 2 sang cöûa 112 :S
01R
2E
1I
1V
02RMaïng Hai Cöûa
[S]
1b
2b
22S
2I
2V
2a
5) Ño Caùc Heä
Soá
Ma traän taùn xaï
[S]
0R
E
LZ
Phaàn töû
caàn ño
[S]
1a
1b
2a
2b
1Γ
Boä
Chæ
Thò
Soùng Ñöùng
0R
2Γ
1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
. .
. .
= +⎧⎨ = +⎩
b S a S a
b S a S a
2
2
2
a
b
Γ = 1 11 1 12 2 2
2 21 1 22 2 2
. .( )
. .( )
= + Γ⎧⇒ ⎨ = + Γ⎩
b S a S b
b S a S b
21
2 1
22 2
.
1 .
Sb a
S
= − Γ
1 11 1 12 2 2
2 21 1 22 2 2
. .( )
. .( )
= + Γ⎧⎨ = + Γ⎩
b S a S b
b S a S b
⎡ ⎤Γ= +⎢ ⎥− Γ⎣ ⎦
21 12 2
1 1 11
22 21 .
S Sb a S
S
ΓΓ = = + − Γ
1 21 12 2
1 11
1 22 21 .
b S SS
a S
a) Duøng
: Taûi baèng ñieän trôû
chuaån
0LZ R= 2 0⇒Γ =
2
1 21 21 2
1 11 11
1 22 20
1 .a
b S SS S
a SΓ =
ΓΓ = = + =− Γ
b) Duøng
: Taûi ngaén maïch 0LZ = 2 1⇒Γ = −
Γ =−
Γ = = − +
2
1 21 12
1 11
1 221
1b
b S SS
a S
c) Duøng
: Taûi hôû
maïch
LZ = ∞ 2 1⇒Γ =
Γ =
Γ = = + −
2
1 21 12
1 11
1 221
1c
b S SS
a S
1 11 (1)a SΓ = 21 211 11
22
(2)
1b
S SS
S
Γ = − +
21 21
1 11
22
(3)
1c
S SS
S
Γ = + −
21 21 22 11 1(2) (1 )( ) (4)bS S S S⇒ = + −Γ
Thay (4), (1) vaøo (3)
22 11 1
1 11
22
(1 )( )
1
b
c
S S
S
S
+ −Γ⇒ Γ = + −
22 1 1
1 1
22
(1 )( )
1
a b
c a
S
S
+ Γ −Γ⇒ Γ = Γ + −
22 12 21, ( . )S S S⇒
Neáu maïng 2 cöûa mang tính thuaän nghòch: 12 21S S⇒ =
1b
1a 2a
2b
1 2a b=
2 1a b=
0 1
1 0
S
⎛ ⎞⇒ = ⎜ ⎟⎝ ⎠
Baøi Taäp:
Trôû
Khaùng
Chuaån 0Z
Trôû
Khaùng
Chuaån 0Z
1b
1a 2a
2b
Baøi Taäp:
Trôû
Khaùng
Chuaån 01Z
Trôû
Khaùng
Chuaån 02Z
Z
2
11 01 02 011
11 11
1 11 01 02 010a
Z Z Z Z ZbS
a Z Z Z Z Z=
− + −= = Γ = =+ + +
1
22 02 01 022
22 22
2 22 02 01 020a
Z Z Z Z ZbS
a Z Z Z Z Z=
− + −= = Γ = =+ + +
2
2
21
1 0a
bS
a =
=
6) Dòch Chuyeån Maët Phaúng Chuaån Cuûa Ma traän taùn xaï
[S]
1l 2l
1l 2l
II. Caùc Ma traän Ñaëc Tính Khaùc
1) Ma traän Trôû
Khaùng
2) Ma traän Daãn Naïp
3) 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 2aV
Maïng 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
= + − −Δ
= + + + Δ
= − − −Δ
= − + −Δ
Δ = −
02 01 02 01
11
02 01 02 01
01 02
12
02 01 02 01
01 02
21
02 01 02 01
02 01 02 01
22
02 01 02 01
2( )
2
AZ B CZ Z DZS
AZ B CZ Z DZ
AD BC Z Z
S
AZ B CZ Z DZ
Z Z
S
AZ B CZ Z DZ
AZ B CZ Z DZS
AZ B CZ Z DZ
+ − −= + + +
−= + + +
= + + +
− + − += + + +
CHÖÔNG 4
HEÄ THOÁNG BÖÙC XAÏ
(ARRAY ANTENNAS )
- Keát hôïp nhieàu anten ñôn leû thaønh moät heä thoáng böùc xaï.
1. GIÔÙI THIEÄU
- Khoâng phaûi heä thoáng
anten.
- Muïc ñích:
+ Caûi thieän ñoà thò böùc xaï: taêng ñoä ñònh höôùng
Anten dipole nöûa böôùc soùng:
Gheùp 4 Anten dipole nöûa böôùc soùng.
Port 1 : pha 90,
port 2 : pha 0,
port 3: pha -90,
port 4 : pha 0.
+ Ñieàu khieån ñoà thò ñònh höôùng baèng caùch thay ñoåi bieân ñoä vaø
pha kích thích töøng anten rieâng leû (anten thoâng minh)
Anten nhiều buùp soùng xaùc ñònh
theo caùc höôùng khaùc nhau
Ñieàu khieån höôùng buùp soùng
chính cuûa anten höôùng theo ñoái
töôïng di ñoäng.
Array antenna
A 6dBi Vertical
Polarised
Omnidirectional
Antenna
Omnidirectional Antenna
Array antenna cho bức xạ định hướng
VHF/UHF arrays
WLAN 2.4 GHz arrays
Array antenna cho bức xạ định hướng (2)
1 x 2 W shaped patch array
for base cellular station
1 x 4 E shaped patch array
for base cellular station
Cellular base station antennas
Dạng array antenna hỗn hợp
NTSC/DTV VHF 2-Dipole Antenna
Model No. HG-2VD-66 HG-2VD-88 HG-2VD-222
Frequency Range(Option) 54~72MHz 76~88MHz 174~220MHz
Input Impedance(Ω) 50~75 50
V.S.W.R ≤ 1.1
Gain(1Panel/dB)
(Stack)
8(10.14dBi)
(See Page)
Power Handling
Capacity(1~16Panel) 500W~50kW
Polarization Hor or Ver
Beam Width at 6dB Point 90°± 5°
Input Connector EIA ø 7/8"~ø1-5/8" N-Type~EIA ø1-5/8"
Wind Survival(m/sec) 60
Total Weight(Kg) 200~600 200~310 50~100
Array antennas và MIMO antennas
• Mỗi anten là 1 phần tử
riêng lẻ, cách ly với nhau
càng nhiều càng tốt.
• Tín hiệu của mỗi anten
được thu/phát riêng biệt.
Máy thu/phát có nhiều bộ
thu phát.
• Các anten tạo thành 1 hệ
thống thống nhất, có
quan hệ chặt chẽ.
• Anten chỉ có 1 ngõ vào/ra
để nối vào máy phát/thu.
MIMO antenna Array antenna
Xeùt 2 dipole gioáng nhau, chieàu daøi
l, ñaët caùch nhau moät khoaûng d.
Doøng ñieän kích thích 2 anten leäch
nhau moät goùc: β
Tröôøng toång hôïp taïi M:
1θ
2θ
M
1 2tE E E= +
Khi xeùt tröôøng ôû mieàn xa:
1 2
1
2
cos
2
cos
2
dr r
dr r
θ θ θ
θ
θ
≈ ≈
≈ −
≈ +
1 2 :r r r chobiendo≈ ≈
1 2( . / 2) ( . / 2)
0
1 2
1 2
ˆ. cos cos
4
j k r j k r
t
kI l e eE j
r r
β β
θ η θ θπ
− − − +⎧ ⎫= +⎨ ⎬⎩ ⎭
2. HEÄ THOÁNG BÖÙC XAÏ GOÀM 2 PHAÀN TÖÛ
{ }. ( . cos ) / 2 ( . cos ) / 20 .ˆ. .cos4 .
jk r
j k d j k d
t
kI l eE j e e
r
θ β θ βθ η θπ
−
+ + − +⇒ = +
.
0 . 1ˆ. .cos .2cos ( . cos )
4 . 2
jk r
t
kI l eE j k d
r
θ η θ θ βπ
− ⎡ ⎤⇒ = +⎢ ⎥⎣ ⎦
Heä soá saép xeáp (Array Factor): AF , hoaëc ARFAC
12.cos ( . cos )
2
AF k d θ β⎡ ⎤= +⎢ ⎥⎣ ⎦
Heä soá saép xeáp Chuaån hoaù:
1cos ( . cos )
2n
AF k d θ β⎡ ⎤= +⎢ ⎥⎣ ⎦
Tröôøng sinh ra töø moät heä nhieàu phaàn töû anten:
( ) (single element).E total E AF=
2. HEÄ THOÁNG BÖÙC XAÏ GOÀM N PHAÀN TÖÛ
Xeùt N phaàn töû anten gioáng nhau, ñaët
treân moät truïc thaúng caùch nhau moät
khoaûng d. Doøng kích thích caùc phaàn töû
coù bieân ñoä gioáng nhau, caùc phaàn töû lieân
tieáp nhau leäch pha nhau moät goùc .β
Heä soá saép xeáp trong heä thoáng naøy:
( . cos ) 2.( . cos ) .( 1).( . cos )1 ...j k d j k d j N k dAF e e eθ β θ β θ β+ + − += + + + +
.( 1).( . cos )
1
N
j n k d
n
AF e θ β− +
=
=∑
.( 1).
1
.cos
N
j n
n
AF e
kd
ψ
ψ θ β
−
=
=
= +
∑
2 ( 1)1 ...j j j NAF e e eψ ψ ψ−= + + + +
2 3 ( 1). ...j j j j j N jNAF e e e e e eψ ψ ψ ψ ψ ψ−⇒ = + + + + +
.( 1) ( 1 )j jNAF e eψ ψ⇒ − = − +
.( 1) ( 1 )j jNAF e eψ ψ⇒ − = − +
[ ] ( / 2) ( / 2)( 1) / 2
(1/ 2) (1/ 2)
( 1) )
( 1) )
jN j N j N
j N
j j j
e e eAF e
e e e
ψ ψ ψψ
ψ ψ ψ
−−
−
⎡ ⎤− −⇒ = = ⎢ ⎥− −⎣ ⎦
[ ]( 1) / 2
sin
2
1sin
2
j N
N
AF e ψ
ψ
ψ
−
⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎢ ⎥⇒ = ⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
Khi dòch chuyeån ñieåm goác ñeán giöõa daõy:
sin
2
1sin
2
N
AF
ψ
ψ
⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎢ ⎥⇒ = ⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
sin
1 2.
1sin
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎢ ⎥⇒ = ⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
Khi nhoû:ψ
sin
1 2.
1
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎢ ⎥⇒ = ⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
sin
1 2.
1sin
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎢ ⎥= ⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
Xaùc ñònh caùc caùc ñieåm null cuûa heä soá saép xeáp naøy:
0 sin 0
2n
NAF ψ⎛ ⎞= ⇒ =⎜ ⎟⎝ ⎠
2
N nψ π⎛ ⎞ = ±⎜ ⎟⎝ ⎠
( cos )
2
N kd nθ β π⎛ ⎞⇒ + = ±⎜ ⎟⎝ ⎠
1 2cos
2
1,2,3,...
n
d N
n
λθ β ππ
− ⎡ ⎤⎛ ⎞⇒ = − ±⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
=
Cöïc ñaïi cuûa heä soá saép xeáp xaûy ra khi:
( )1 cos
2 2
kd mψ θ β π= + = ±
sin
1 2.
1sin
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎢ ⎥= ⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
( )1cos 2
2
0,1,2,3...
m
d
m
λθ β ππ
− ⎡ ⎤⇒ = − ±⎢ ⎥⎣ ⎦
=
-200 0 200 400 600
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
2N =
-200 0 200 400 600
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
3N =
-200 0 200 400 600
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
4N =
-200 0 200 400 600
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
5N =
sin
1 2.
1sin
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠= ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠
Nhaän xeùt:
• Cöïc ñaïi xuaát hieän taïi 0ψ =
• Haøm AF coù chu kyø tuaàn hoaøn laø ( )02 360π
• Coù N-1 ñieåm null caùch ñeàu nhau moät khoaûng caùch: ( )02 / 360 /N Nπ
• Coù N-2 buùp soùng con trong khoaûng 0 2ψ π≤ ≤
• Khi N taêng, bieân ñoä caùc buùp soùng con tieäm caän ñeán -13dB
- 2 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0
0
0 . 1
0 . 2
0 . 3
0 . 4
0 . 5
0 . 6
0 . 7
0 . 8
0 . 9
1
coskdψ θ β= +2
π π 3
2
π
2π
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
z
β
kd
θ
Heä thoáng Broadside
cos 0kdψ θ β= + =
Cöïc ñaïi cuûa AF xaûy ra khi:
Buùp soùng chính vuoâng goùc vôùi truïc cuûa heä thoáng (truïc z)
Ñeå chieàu cöïc ñaïi theo höôùng
2
πθ =
2
cos 0kd πθψ θ β == + =
0β⇒ =
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
5, , 0
2
N d λ β= = =
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
10, , 0
2
N d λ β= = =
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
2, , 0
2
N d λ β= = =
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
3, , 0
2
N d λ β= = =
Nhaän xeùt:
• Khi d khoâng ñoåi, khi taêng N: ñoä roäng buùp soùng chính giaûm vaø soá
buùp soùng phuï taêng
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, 0.1 , 0N d λ β= = =
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, 0.3 , 0N d λ β= = =
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, 0.5 , 0N d λ β= = =
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, 0.7 , 0N d λ β= = =
Nhaän xeùt:
• Khi N khoâng ñoåi, khi taêng d: ñoä roäng buùp soùng chính giaûm vaø soá
buùp soùng phuï taêng
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, , 0N d λ β= = =
• Khi taêng buùp soùng phuï coù bieân ñoä baèng buùp soùng chính
xuaát hieän.
d λ≥
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, 2 , 0N d λ β= = =
Heä thoáng EndFire
Buùp soùng chính doïc theo truïc cuûa heä thoáng
(truïc z)
Ñeå chieàu cöïc ñaïi theo höôùng 0θ =
0
cos 0kd θψ θ β == + =
0kd kdβ β+ = ⇒ = −
Ñeå chieàu cöïc ñaïi theo höôùng θ π=
cos 0kd θ πψ θ β == + =
0kd kdβ β− + = ⇒ =
(Endfire loaïi 1)
(Endfire loaïi 2)
-1 .4 -1 .2 -1 -0 .8 -0 .6 -0 .4 -0 .2 0
0
0 .1
0 .2
0 .3
0 .4
0 .5
0 .6
0 .7
0 .8
0 .9
1
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, 0.3
0.6
N d
kd
λ
π
= =
=
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
-0.4 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
7, 0.1
0.2
N d
kd
λ
π
= =
=
-2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
7, 0.5N d
kd
λ
π
= =
=
-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
7, 0.7
1.4
N d
kd
λ
π
= =
=
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
Heä thoáng
Hansen - Woodyard
kd
N
πβ ⎛ ⎞= − +⎜ ⎟⎝ ⎠
Ñieàu kieän ñeå möùc böùc xaï
phuï nhoû hôn möùc böùc xaï
chính:
β π<
-2 .5 -2 -1 .5 -1 -0 .5 0 0 .5
0
0 .1
0 .2
0 .3
0 .4
0 .5
0 .6
0 .7
0 .8
0 .9
1
0.2
0.4
0.6
0.8
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
kd
( )kd
N
πβ = − +
56,
13
( / )
N d
kd N
λ
β π
= =
= − +
Ñoái vôùi heä thoáng Hansen – Woodyard:
- Ñoä roäng buùp soùng chính giaûm => taêng ñoä ñònh höôùng
- Tuy nhieân bieân ñoä buùp soùng chính cuõng giaûm => bieân ñoä buùp soùng phuï
cuõng khaù lôùn khi so saùnh vôùi buùp soùng chính.
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
0
60
90
120
150
0.2
0.4
0.6
0.8
1
30
210
60
240
90
270
120
300
150
330
180 0
0
60
90
120
150
Ñoä roäng giöõa caùc ñieåm null ñaàu tieân, ñoä roäng nöûa coâng suaát vaø ñoä
ñònh höôùng.
BWFN HPBW
Ta ñaõ bieát cöïc ñaïi xuaát hieän taïi: 2nψ π= ±
Vaø caùc buùp soùng phuï coù bieân ñoä lôùn laø ñieàu khoâng mong muoán
Caùc ñieåm null ñaàu tieân xuaát hieän taïi ñieåm:
2
N
πψ ±=
2coskd
N
πψ θ β ±= + =
1 12cos cos
kdN kd Nd kd
π β λ βθ − −± ±⎛ ⎞ ⎛ ⎞⇒ = − = −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Giaû söû ta choïn cöïc ñaïi taïi: öùng vôùi: 0ψ = ( )1max cos / kdθ θ β−= = −
1
maxcos
null
left Nd kd
λ βθ θ− −⎛ ⎞⇒ = − −⎜ ⎟⎝ ⎠
1
max; cos
null
right Nd kd
λ βθ θ − ⎛ ⎞= − −⎜ ⎟⎝ ⎠
1 1cos cosnull nullleft rightBWFN Nd kd Nd kd
λ β λ βθ θ − −−⎛ ⎞ ⎛ ⎞⇒ = − = − − −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
ÔÛ ñaây, giaû söû caùc anten phaàn töû laø ñaúng höôùng
Khi : , 0Nd λ β ≈
1cos
2Nd kd Nd kd
λ β π λ β− ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⇒ − ≈ − −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
2
2 2
BWFN
Nd kd Nd kd Nd
π λ β π λ β λ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⇒ ≈ − + − + + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
: N lôùn, Broadside (gaàn broadside)
Ñoái vôùi heä thoáng Endfire: null nullleft rightθ θ=
2cos ,nullleftkd kdN
πψ θ β β−= + = = −
1 2cos 1nullleft kdN
πθ − ⎛ ⎞⇒ = −⎜ ⎟⎝ ⎠
2 nullleftBWFN θ⇒ ≈
Ñoä roäng nöûa coäng suaát cuûa heä thoáng Broadside (gaàn broadside):
1 1,3912 cos , / 1
2
HPBW d
Nd
π λ π λπ
−⎡ ⎤⎛ ⎞≈ − ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
Ñoä roäng nöûa coâng suaát cuûa heä thoáng Endfire:
1 1,3912cos 1 , / 1HPBW d
Nd
λ π λπ
− ⎛ ⎞≈ −⎜ ⎟⎝ ⎠
Heä soá ñònh höôùng cuûa heä thoáng Broadside (gaàn broadside):
max 2 , , 1
LD L Nd Nλ≈ ≈
Heä soá ñònh höôùng cuûa heä thoáng Endfire:
max 4 , , 1
LD L Nd Nλ≈ ≈
Heä soá ñònh höôùng cuûa heä thoáng Hansen - Woodyard:
max 1,805. 4 , , 1
LD L Nd Nλ
⎛ ⎞≈ ≈⎜ ⎟⎝ ⎠
3. Hệ thống bức xạ phân bố trên một mặt phẳng
( 1)( sin cos )
1
x x
M
j m kd
m
AF e θ φ β− +
=
= ∑
( 1)( sin cos )
1
x x
M
j m kd
xm
m
S e θ φ β− +
=
= ∑
xm ynAF S S=
( 1)( sin sin )
1
y y
N
j n kd
yn
n
S e θ φ β− +
=
= ∑
( 1)( sin sin )( 1)( sin cos )
1 1
y yx x
M N
j n kdj m kd
m n
AF e e θ φ βθ φ β − +− +
= =
= ∑ ∑
3
/ 2
0
x y
x y
M N
d d λ
β β
= =
= =
= =
3
/ 2
/ 3
0
x y
x
y
M N
d d λ
β π
β
= =
= =
=
=
3
/ 2
0
/ 3
x y
x
y
M N
d d λ
β
β π
= =
= =
=
=
3
/ 2
/ 3
/ 3
x y
x
y
M N
d d λ
β π
β π
= =
= =
=
=
3
/ 2
/ 3
x y
x
y
M N
d d λ
β π
β π
= =
= =
=
=
2
/ 2
0
x y
x y
M N
d d λ
β β
= =
= =
= =
CHÖÔNG 5 MỘT SỐ LOAÏI ANTEN
1. Dipole daûi roäng
2. Anten Yagi
3. Anten Helic
5. Anten parabol
6. Anten vi dải
1. Dipole daûi roäng
Baêng thoâng cuûa anten
– Pattern bandwidth
– Impedance bandwidth
Dipole daûi roäng
¾Dipole coù ñöôøng kính lôùn
¾Dipole daïng noùn keùp
¾Dipole beû voøng
Dipole daûi roäng
¾Dipole coù ñöôøng kính lôùn
2
l λ<
2
l λ=
2
l λ>
¾Dipole daïng noùn keùp
Trôû khaùng vaøo cuûa
dipole noùn keùp coù
chieàu daøi höõu haïn
Moät soá daïng dipole noùn keùp caûi bieân
¾Dipole beû voøng
Trôû khaùng vaøo cuûa dipole beû voøng
Trường hợp:
2
l λ=
tZ →∞
0tI⇒ =
Mode ñöôøng truyeàn soùng:
Mode anten:
/ 2
a
dipole
VI
Z
=
I toång:
/ 20
2 2.
a
in t
dipole
I VI I
Z
= + = +
4.in dipole
in
VZ Z
I
⇒ = =
Trường hợp tổng quát:
Dipole ñöôïc noái vôùi
nguoàn coù trôû khaùng
75SZ = Ω
Dipole beû
voøng ñöôïc
noái vôùi nguoàn
coù trôû khaùng
300SZ = Ω
Moät soá daïng Monopole
2. Anten Yagi
Thoâng thöôøng phaàn töû chuû ñoäng coäâng höôûng töông öùng vôùi chieàu daøi
Coù daïng dipole thöôøng hoaëc dipole beû voøng.
0,45 0,49λ÷
Trong khi ñoù caùc phaàn töû höôùng xaïcoù chieàu daøi khoaûng
vaø chuùng khoâng nhaát thieát phaûi coù chieàu daøi baèng nhau.
0,4 0,45λ÷
Khoaûng caùch giöõa caùc phaàn töû höôùng xaï khoaûng vaø chuùng
cuõng khoâng nhaát thieát phaûi caùch ñeàu nhau.
0,3 0,4λ÷
Chieàu daøi phaàn töû phaûn xaï lôùn hôn phaàn töû chuû ñoäng vaø noù caùch phaàn
töû chuû ñoäng khoaûng 0,25λ
Xeùt moät anten Yagi:
Kết quả moâ phỏng moät anten Yagi:
Anten Yagi vôùi caùc chaán töû voøng
3. Anten Helic
4. Anten Parabol
Minh họa một số mặt parabol
Mặt phản xạ
Hệ số ñònh höôùng :
Vôùi G laø haøm ñònh höôùng cuûa boä kích thích theo goùc 'θ
Anten parabol với mặt phản xạ phụ
5. Anten Vi dải
Hình dạng anten vi dải
Kích thích anten vi dải
Phân tích anten vi dải:
Mô hình đường truyền sóng
Mô hình hộp cộng hưởng
Mô hình đường truyền sóng
Mô hình hộp cộng hưởng
Anten vi dải với phân cực tròn
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Kỹ thuật siêu cao tần.pdf