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