Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Curs 5 2018/2019
2C/1L, DCMR (CDM) Minim 7 prezente (curs+laborator) Curs - conf. Radu Damian Vineri 11-13, P7
E – 50% din nota
probleme + (2p prez. curs) + (3 teste) + (bonus activitate) ▪ 3pz=+0.5p
toate materialele permise Laborator – conf. Radu Damian Joi 8-14 impar II.13
L – 25% din nota
P – 25% din nota
http://rf-opto.etti.tuiasi.ro
Personalizat
0 dBm = 1 mW 3 dBm = 2 mW 5 dBm = 3 mW 10 dBm = 10 mW 20 dBm = 100 mW -3 dBm = 0.5 mW -10 dBm = 100 W -30 dBm = 1 W -60 dBm = 1 nW
0 dB = 1 + 0.1 dB = 1.023 (+2.3%) + 3 dB = 2 + 5 dB = 3 + 10 dB = 10 -3 dB = 0.5 -10 dB = 0.1 -20 dB = 0.01 -30 dB = 0.001
dB = 10 • log10 (P2 / P1) dBm = 10 • log10 (P / 1 mW)
[dBm] + [dB] = [dBm]
[dBm/Hz] + [dB] = [dBm/Hz]
[x] + [dB] = [x]
Operatii cu numere complexe! z = a + j · b ; j2 = -1
I(z,t)
V(z,t)
Δz
I(z+Δz,t)
V(z+Δz,t) L·Δz R·Δz
G·Δz C·Δz
mod TEM, doi conductori
zz eVeVzV 00
zz eIeIzI 00
Puterea transmisa sarcinii = Puterea incidenta - Puterea “reflectata”
Return Loss [dB]
Puterea medie
zjzj eeVzV 0 zjzj ee
Z
VzI
0
0
222*
0
2
0*1Re
2
1Re
2
1
zjzj
avg eeZ
VzIzVP
2
0
2
01
2
1
Z
VPavg
Im* zz
dBlog20RL
impedanta la intrarea liniei de impedanta caracteristica Z0 , de lungime l , terminata cu impedanta ZL
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
ΓL
Z0 ZL
-l 0
Zin
l = k·λ/2 l = λ/4 + k·λ/2
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
ΓL
Z0 ZL
-l 0
Zin
kll
20ZZin 0tan l
ltan
L
inZ
ZZ
2
0
Transformatorul in sfert de lungime de unda
Adaptarea cu transformatoare de impedanta (Lab. 1)
*iL ZZ
numere complexe in planul complex
Re Γ
Im Γ Γi
ΓL
Daca se alege un Z0 real
0
0
ZZ
ZZ
*iL ZZ
*iL
Putere reflectata Putere a undei reflectate
Ei
Zi
ZL Pa
PL
Pr
*iL ZZ
Generatorul are posibilitatea de a oferi o anumita putere maxima de semnal Pa
Pentru o sarcina oarecare, acesteia i se ofera o putere de semnal mai mica PL < Pa
Se intampla “ca si cum” (model) o parte din putere se reflecta Pr = Pa – PL
Puterea este o marime scalara!
Ei
Zi Pa
aL
iL
PP
ZZ
*
Ei
Zi ZL
PL
Ei
Zi
ZL
Pa PL
Pr
+
I1
V1
I2
V2
11
11
DC
BA
I3
V3
22
22
DC
BA
22
22
11
11
DC
BA
DC
BA
DC
BA
I1
V1
I3
V3
DC
BA
Scattering parameters
2
1
2221
1211
2
1
V
V
SS
SS
V
V
01
111
2
VV
VS
[S]
01
221
2
VV
VS
V1 +
V1 -
V2 +
V2 -
are semnificatia: la portul 2 este conectata impedanta care realizeaza conditia de adaptare (complex conjugat)
02 V
Γ2
00 22 V
S11 este coeficientul de reflexie la portul 1 cand cand portul 2 este terminat pe impedanta care realizeaza adaptarea
S21 este coeficientul de transmisie de la portul 1 (al doilea indice!) la portul 2 (primul indice!) cand se depune semnal la portul 1 portul 2 este terminat pe impedanta care realizeaza adaptarea
2
1
2221
1211
2
1
V
V
SS
SS
V
V
01
01
111
2
2
V
V
VS[S]
V1 +
V1 -
V2 +
V2 -
Γ2 Γ1
021
01
221
2
2
TV
VS
V
Matricea S poate fi extinsa (generalizata) pentru multiporti (n-porturi)
ikVi
iii
k
V
VS
,0 jkVj
iij
k
V
VS
,0
Sii este coeficientul de reflexie la portul i cand toate celelalte porturi sunt conectate la impedanta care realizeaza adaptarea
Sij este coeficientul de transmisie de la portul j (al doilea indice!) la portul i (primul indice!) cand se depune semnal la portul j si toate celelalte porturi sunt conectate la impedanta care realizeaza adaptarea
Daca portul i este conectat la o linie cu impedanta caracteristica Zoi
Curs 2
Legatura cu matricea Z
zjzj eVeVzV 00 zjzj e
Z
Ve
Z
VzI
0
0
0
0
iii VVVi
i
i
ii
Z
V
Z
VI
00
VZZVZZIZ
1
0
1
0
VZZVZZ 00
100
ZZZZS
nZ
Z
Z
0
01
0
0
0
VIZ
VVVZZVZZ
1
0
1
0
VVV
VSV
In planul de referinta al portului, z=0
Definim undele de putere
Tensiuni si curenti
R
R
R
IZVa
2
R
R
R
IZVb
2
*
RRR XjRZ O impedanta de referinta oarecare, complexa
R
RR
R
bZaZV
*
RR
baI
unda incidenta de putere
unda reflectata de putere
legatura intre undele de putere incidenta si reflectata
tipic
aFZZZZFb RR 11*
11* FZZZZFS RRp
100
ZZZZS
iRZZ Rii ,00
500R SS p
aSb p
coincid!!!
S11 si S22 sunt coeficienti de reflexie la intrare si iesire cand celalalt port este adaptat
2
1
2221
1211
2
1
a
a
SS
SS
b
b
01
111
2
aa
bS
[S]
a1 a2
b1 b2
02
222
1
aa
bS
S21 si S12 sunt amplificari de semnal cand celalalt port este adaptat
2
1
2221
1211
2
1
a
a
SS
SS
b
b
01
221
2
aa
bS
[S]
a1 a2
b1 b2
02
112
1
aa
bS
a,b informatia despre putere SI faza
Sij influenta circuitului asupra puterii semnalului
incluzand informatiile relativ la faza
2
1
2221
1211
2
1
a
a
SS
SS
b
b
0
02
21ZsursaPutere
ZsarcinaPutereS
[S]
a1 a2
b1 b2
Vector Network Analyzer
Adaptarea de impedanţa
1
1
0
0
L
L
L
L
z
z
ZZ
ZZ
L
L
L
L
L
L
y
y
YY
YY
ZZ
ZZ
1
1
0
0
0
0
Im Z
Re Z
linie de transmisie 100Ω impedanta caracteristica 0.3λ lungime ZL = 40Ω+j·70Ω
Zin=?
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
ΓL
Z0 ZL
-l 0
Zin
61.119036.5340 jZin
linie de transmisie 100Ω 0.3λ lungime ZL = 40Ω+j·70Ω
raportare la Z0 = 100Ω
7.04.00
jZ
Zz L
L
deplasare 0.3λ pe o linie cu Z0 = 100Ω (cerc) Plecand din zL (0.105λ)
Pana la zin (0.405λ)
0
6.036.0Z
Zjz in
in 6036 jZin
0.4
0.7
0.105
0.405
~ -0.6
~0.36
Im Γ
Re Γ
|Γ|=1
+1
+1
-1
-1
|Γ|
θ=arg Γ
Im Γ
Re Γ
|Γ|=1
+1
+1
-1
-1
|Γ|
θ=arg Γ
1
1
0
0
L
L
L
L
z
z
ZZ
ZZ
L
L
L
L
L
L
y
y
YY
YY
ZZ
ZZ
1
1
0
0
0
0
Im Z
Re Z
Im
Re
j
L
L
L
L ez
z
ZZ
ZZ
1
1
0
0
ir j
LLj
j
L xjre
ez
1
1
2222
22
1
2
1
1
1
1
ir
i
ir
ir
ir
irLL j
j
jxjr
Im Γ
Re Γ
|Γ|=1
+1
+1
-1
|Γ|
θ=arg Γ
Raportarea ZL zL permite utilizarea aceleiasi diagrame pentru oricare impedanta de referinta Z0 (face reprezentarea independenta de valoarea aleasa pentru Z0 )
L
LL
LL
Z
Z
Y
Yy
Z
Zz 0
00
Rearajate
22
22
1
1
ir
irLr
221
2
ir
iLx
2
2
2
1
1
1
L
i
L
Lr
rr
r
22
2 111
LL
irxx
Im Γ
Re Γ
|Γ|=1
+1
+1
-1
|Γ|
θ=arg Γ
Re Γ
+1
+1
-1
-1
x0
y0
R
220
20 Ryyxx
Im Γ
Cercuri in planul complex
2
2
2
1
1
1
L
i
L
Lr
rr
r
22
2 111
LL
irxx
220
20 Ryyxx
Im Γ
Re Γ
|Γ|=1
+1
+1
-1
|Γ|
θ=arg Γ
Locul geometric al punctelor care pot fi ocupate de impedantele cu rezistenta rL este un cerc: Cu centrul pe axa reala (y0=0) trece prin punctul x=1,y=0 oricare x0,rL are raza intre 0 si 1
▪ tinzand spre 0 cand rL este mare ▪ tinzand spre 1 cand rL este mic
cand rL este 1 trece si prin origine
2
2
2
1
1
1
L
i
L
Lr
rr
r
220
20 Ryyxx
L
L
L
rR
y
r
rx
1
1
0
1
0
0
22
1
10
11
LL
L
rr
r
11
1
10
22
L
LL
L rrr
r
Re Γ
+1
+1
-1
-1
rL mare
rL mic
rL = 1
Im Γ
Locul geometric al punctelor care pot fi ocupate de impedantele cu reactanta xL este un cerc: Cu centrul pe o dreapta paralela cu axa imaginara (x0=1) trece prin punctul x=1,y=0 oricare x0,xL are raza intre 0 si ∞
▪ tinzand spre 0 cand |xL| este mare ▪ tinzand spre ∞ cand |xL| este mic
cand xL este 0, la limita se transforma in axa reala daca xL > 0 cercul e deasupra axei reale, altfel e sub axa reala
220
20 Ryyxx
L
L
xR
xy
x
1
1
1
0
0
22
2 111
LL
irxx
22
1100
LL xx
Re Γ
+1
+1
-1
-1
xL < 0
xL > 0
xL = 0
Im Γ
Re Γ
+1
+1
-1
-1
rL
xL
Im Γ LLL xjrz
Re Γ +1
+1
-1
-1
Im Γ
je
ir j |Γ|=1
608.0
sincos j
608.0
r
i
693.04.0608.0 j
4.060cos8.0 r
693.060sin8.0 i
4.060cos8.0 r
693.060sin8.0 i
je
ir j
|Γ|=1
608.0
sincos j
608.0
4.060cos8.0 r
693.060sin8.0 i
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
θ
|Γ|
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
je|Γ|=1
608.0
608.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
θ
|Γ|
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
608.01
608.01
1
1Lz
1
1
0
0
L
L
L
L
z
z
ZZ
ZZ
65.1429.0 jzL
608.01
608.0150
1
10ZZL
479.82429.21 jZL
|Γ|=1 608.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
|Γ|
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
65.1429.0 jzL
rL=0.429
xL=+1.65
(oricare Z0)
1
1
0
0
L
L
L
L
z
z
ZZ
ZZ
608.01
608.01
1
1Lz
693.04.0608.0 j
|Γ|=1 608.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
|Γ|
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
65.1429.0 jzL
rL=0.429
xL=+1.65
(oricare Z0)
|Γ|=1 608.0L
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
65.1429.0 jzL
V0
Z0 ZL
479.82429.21 jZL
608.0L
Adaptare ZL la Z0. Se raporteaza ZL la Z0
Trebuie sa deplasez coeficientul de reflexie in zona in care pentru generator cu Z0 am:
ΓL Γ0
00
m0
adaptare perfecta
adaptare "suficienta"
Similar Lab. 1
m0
Similar Lab. 1
m0
0.2 0.5 1.0
+0.2
45°
315°
+0.5
+1.0 +2.0
-0.2
-0.5
-1.0
-2.0
2.0 0°
90°
135°
|Γ|=1
180°
225°
270°
V0
Z0 ZL
ΓL Γ0
2.02.0 jzL
1010 jZL
5.156678.00L
500Z
0.2 0.5 1.0
+0.2
45°
315°
+0.5
+1.0 +2.0
-0.2
-0.5
-1.0
-2.0
2.0 0°
90°
135°
|Γ|=1
180°
225°
270°
V0
Z0 ZL
ΓL Zin,Γ0
1010 jXjRZ LLL
5.156678.0L
500Z
j·X1
2.02.0 jxjrz LLL
1xxjrz LLin
11 XXjRXjZZ LLLin
Lin rr 0/ 011 ZLjxj
0/ 011 ZCjxj
011 / ZLjxj
011 / ZCjxj
0.2 0.5 1.0
+0.2
45°
315°
+0.5
+1.0 +2.0
-0.2
-0.5
-1.0
-2.0
2.0 0°
90°
135°
|Γ|=1
180°
225°
270°
V0
Z0 ZL
ΓL Zin,Γ0
1010 jXjRZ LLL
5.156678.0L
500Z
R1
2.02.0 jxjrz LLL
LLLin XjRRRZZ 11
Lin xx
LLLin xjrrrzz 11
01 / ZRrr Lin
011 / ZRr
0.2 0.5 1.0
+0.2
45°
315°
+0.5
+1.0 +2.0
-0.2
-0.5
-1.0
-2.0
2.0 0°
90°
135°
|Γ|=1
180°
225°
270°
V0
Z0 ZL
ΓL Zin,Γ0
1010 jXjRZ LLL
5.156678.0L
500Z
Z0,β·l
2.02.0 jxjrz LLL
ljL
ljL
ine
eZZ
2
2
01
1
ljLin e 2
Lin lLin 2argarg
|Γ|=0.678 l 2
j
L
L
L
L ez
z
ZZ
ZZ
1
1
0
0
ir j
LLj
j
L xjre
ez
1
1
ir
irLL
j
jbjg
1
1
Im Γ
Re Γ
|Γ|=1
+1
+1
-1
|Γ|
θ=arg Γ
LL
LLj
j
L bjgxjre
ey
1
1
1
Rearajate
22
22
1
1
ir
irLg
221
2
ir
iLb
2
2
2
1
1
1
L
i
L
Lr
gg
g
22
2 111
LL
irbb
Im Γ
Re Γ
|Γ|=1
+1
+1
-1
|Γ|
θ=arg Γ
x0
y0
R
220
20 Ryyxx
220
20 Ryyxx
Cercuri in planul complex
Re Γ
+1
+1
-1
-1
gL mare
gL mic
gL = 1
Im Γ
Re Γ
+1
+1
-1
-1
bL < 0
bL > 0 bL = 0
Im Γ
|Γ|=1
608.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
|Γ|
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
568.0148.0 jyL
gL=0.148
bL=-0.568
(oricare Z0)
608.0
65.1429.0 jzL
479.82429.21 jZL
568.0148.01
jz
yL
L
0.2 0.5 1.0
+0.2
+0.5
+1.0
+2.0
-0.2
-0.5
-1.0 -2.0
2.0
0°
90°
135°
225°
270°
V0
Z0 YL
ΓL Γ0
5.25.2 jzL
125125 jZL
5.23678.00L
SYZ 02.0,50 00
315°
180°
|Γ|=1
45°
2.02.01
0
jY
Y
zy L
L
L
SjSZ
YL
L 004.0004.01
0.2 0.5 1.0
+0.2
+0.5
+1.0
+2.0
-0.2
-0.5
-1.0 -2.0
2.0
0°
90°
135°
225°
270°
V0
Z0
YL
ΓL Γ0
5.23678.0L
SYZ 02.0,50 00
315°
180°
|Γ|=1
45° j·B1
SjSBjGY LLL 004.0004.0
2.02.0 jbjgy LLL
1bbjgy LLin
11 BBjGBjYY LLLin
Lin gg 0011 ZCjbj
0/ 101 LZjbj
101 / LZjbj
011 ZCjbj
0.2 0.5 1.0
+0.2
+0.5
+1.0
+2.0
-0.2
-0.5
-1.0 -2.0
2.0
0°
90°
135°
225°
270°
V0
Z0
YL
ΓL Γ0
5.23678.0L
SYZ 02.0,50 00
315°
180°
|Γ|=1
45° G1
SjSBjGY LLL 004.0004.0
2.02.0 jbjgy LLL
LLin bjggy 1
Lin bb 01 ZGgg Lin
LLLin BjGGGYY 11
011 ZGg
Laboratorul de microunde si optoelectronica http://rf-opto.etti.tuiasi.ro [email protected]