Bài giảng Kỹ thuật siêu cao tần - Chương 2: Đồ thị Smith - Phan Hong Phuong

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật siêu cao tần - Chương 2: Đồ thị Smith - Phan Hong Phuong

1. Chương 2: ĐỒ THỊ SMITH I. Giới Thiệu ZS Z0 ZL ES x 0 x d l Γ(),()x Zx 1
2. ZS Z0 ZL ES x 0 x d l 2
3. 1+ Γ ZZ= 0 1− Γ Chỉ Xét Trở Kháng đã chuẩn hoá theo Z0 Z 1+ Γ ⇒=z = =+r jx Z0 1−Γ Γ=Re() Γ +j Im() Γ 3
4. ⎧⎫r 1 Tâm :⎨⎬,0 , Bán kính = ⎩⎭11++rr 5
5. ⎧⎫11 Tâm :⎨⎬1, , Bán kính = ⎩⎭xx 7
6. II. Đồ Thị Smith 1) Mô Tả Đồ Thị Smith 8
7. Im(Γ ) Vòng Tròn Các đường Đơn Vị Γ ==1,r 0 tròn đẳng r Phối hợp trở kháng Γ ===0,rx 1, 0 Nối tắt Γ=−1,z = 0 Hở Mạch Γ ==∞1, z rx==0, 0 Re(Γ ) Các đường tròn đẳng x 9
8. Γ=Γ()xle ().−2γ d Vòng Tròn Đẳng Γ Γ()l −2βd Γ()x 13
9. 2) Đặc Tính a) Biểu diễn dẫn nạp trên đồ thị smith ygj= + b 1+ Γ z = 1− Γ 1 −1 z −1 y y −1 Γ= ⇒Γ= =− 1 z +1 +1 y +1 y Quan hệ giữa Γ với z, giống quan hệ giữa − Γ với y 19
10. đẳng b z = rjx+ đẳng g Γ −Γ 1 ygjb==+ z 20
11. b) Điểm bụng sóng và nút sóng trên đồ thị Smith 1+ Γ S = Vòng Tròn Đẳng Γ 1− Γ Vòng Tròn Đẳng S Điểm bụng sóng áp rmin rmax Điểm nút sóng áp 21
12. III. Ứng Dụng Đồ Thị Smith 1) Tính Hệ Số phản Xạ, Trở Kháng Đường Dây, Hệ Số Sóng Đứng R0 ZL Γ, Z d ZL zL ==+rjxLL R0 22
13. zL =+rjxLL zL Γ()l d Γ z z ⇒=ZzR. 0 23
14. d zL max Γ()l Vmin Vmax dmin 24
15. Ex. 35 p.104 26
16. 2) Vẽ Vector áp và dòng trên đồ thị Smith G GG VVV= + + − G Chuẩn hoá theo vector V+ G V G ⇒=+Γ(1 ).e V+ G Tương tự cho vector dòng I G I I G + =−Γ(1 ).e I+ 27
17. G V G = (1+Γ ).e V+ Vmin G V V max V+ Γ 1 28
18. G I G =−Γ(1 ).e I+ Imin Imax Γ 1 G I −Γ I + 29
19. 3) Tính Trở Kháng Mạch Phức Hợp L 22.5nH C1 10p C2 12p R 50 Z ϖ =109 (rad / s ) chọn : R0 = 50 (Ω ) RjC+1/ ϖ z = 1 =−12j RC1 R0 31
20. g = 0.2 ⎫ ⎪ ⎛⎞jCω 2 ⎬ yj= 0.2+ 1 Δ=by0.6 , = RC12 C ⎜⎟C2 ⎪ ⎝⎠1/ R0 ⎭ C yj= 0.2+ 0.4 RC1 L B 22.5nH C1 10p C2 12p R 50 r = 0.2 ⎫ ⎪ ⎛⎞jωL ⎬ A Δ=xz0.45 , ⎜⎟L = ⎪ z = 0.2− j 0.5 ⎝⎠R0 ⎭ zRC =12− j E 1 D zj=−0.2 0.95 RC12 C ⇒=ZRz0.1025() = − j Ω 32
21. 4) Phối Hợp Trở Kháng Đường Truyền Sóng PP=−Γ=−Γ1 22 P P t tới ( ) tớiN tới Pphản xạ o Khi có phối hợp trở kháng, toàn bộ công suất từ nguồn sẽ được đưa đến tải tiêu thụ. o Khi không phối hợp trở kháng, công suất phản xạ về có thể làm hỏng nguồn phát. o Khi không phối hợp trở kháng, tiêu hao trên đường dây tăng. o Khi không phối hợp trở kháng, xuất hiện các điểm bụng sóng, gây quá áp hoặc quá dòng 33
22. a) Phối hợp trở kháng bằng mạch điện thông số tập trung Mạch R phối Z 0 hợp trở L kháng X1 X1 R X 0 X 2 ZL R0 2 ZL Mạng 2 cửa hình Γ Mạng 2 cửa hình 34
23. 9 VD: RZj0 =Ω50( ),L =− 10 40( Ω ) ,ω = 10 ( rads / ) jx1 1 ZL jb2 = zj==−0.2 0.8 jx L 2 R0 z yy=+t jb2 =1 zztL= + jx1 L ⇒=zy1/ = 1 1 yt = ⇒=ZRzR00. = zt 35
24. Δb=−2 = b22 , ⇒ jx = 1/ jb 22 ⇒ x = 0.5 ⇒=Cảm kháng : LnH2 25( ) yjt =12+ C D zt =−0.2j 0.4 B A zL = 0.2− j 0.8 Δ=xx0.4 =1 > 0 36 ⇒=Cảm kháng : L1 20(nH )
25. Δb==2 b22 , ⇒ jx = 1/ jb 22 ⇒ x =−0.5 ⇒=Dung kháng : CpF2 40( ) zt =+0.2j 0.4 E G F yj=12− A t zL = 0.2− j 0.8 Δ=xx1.2 =1 > 0 37 ⇒=Cảm kháng : L1 60(nH )
26. 9 VD: RZj0 =Ω50( ),L =− 10 40( Ω ) ,ω = 10 ( rads / ) jx1 Z jb2 L zjL ==−0.2 0.8 R0 zz=+t jx1 =1 yytL= + jb2 zL ⇒=ZRzR00. = 1 1 zt = yjL ==+0.3 1.18 yt zL 38
27. Δ=−bbjxjbx0.72 =22 , ⇒ = 1/ 22 ⇒ = 1.39 B ⇒=Cảm kháng : LnH2 70( ) yjL = 0.3+ 1.18 C yjt = 0.3+ 0.46 E D zj=1− 1.55 t A Δ=xx1.55 =1 > 0 zL = 0.2− j 0.8 ⇒=Cảm kháng : L1 77.5(nH ) 39
28. Δ=−bbjxjbx1.64 =22 , ⇒ = 1/ 22 ⇒ = 0.61 ⇒=Cảm kháng : LnH2 30.5( ) B yjL = 0.3+ 1.18 D zjt =1+ 1.55 E Δxx=−1.55 =1 < 0 ⇒=Dung kháng : CpF1 13( ) yj= 0.3− 0.46 C t A zL =−0.2j 0.8 40
29. b) Phối hợp trở kháng dùng 1 dây chêm (single-stub) l Ngắn mạch RS R0 ZL d 43
30. 50 RZ0 = 50(Ω= ), L () Ω VD: 2(23)++j Dây chêm : RS =Ω100( ) l Ngắn mạch RS 1 R0 R0 ZL yjL == =+23.73 zZLL d YYY=+ Y Y tdS S d 44
31. Vòng tròn đẳng g=1 0.215 A yjL = 23.73+ C d = (0.302− 0.215).λ yj=12.6− B d 0.302 Vòng tròn đẳng S 1 Cần 1 lượng điện nạp : BS ==2.6 0.05245 [S ] R0
32. l = 0.469×λ BS = 0.052 ⇒=bBRSSS. = 0.052 × 100 = 5.2 B yjS = 5.2 y = ∞ A Ngắn l mạch RS Vòng tròn đẳng S yjSS= 5.2 (theo : R ) YjS = 0.052 [ S ] 46
33. c) Phối hợp trở kháng dùng 2 dây chêm (double-stub) l2 l1 RS 2 RS1 R0 ZL d12 d 47
34. l2 l1 R0 R0 R0 ZL d12 d λ λλ3 = ,, 848 48
35. 3λ Vòng tròn đẳng S d = 8 Vòng tròn đẳng g=1 Vòng tròn ảnh của vòng tròn đẳng g=1 49
36. 2λ λ Vòng tròn đẳng S d = = 84 Vòng tròn đẳng g=1 Vòng tròn ảnh của vòng tròn đẳng g=1 50
37. l2 = ? l1 = ? R0 R0 R0 =Ω50 ZL =100+ j 100 3λ d = 0.4λ d = 12 8 100+ j 100 zj= =+22 L 50 ⇒=yj0.25 − 0.25 L 51
38. Vòng tròn đẳng S Vòng tròn đẳng S Vòng tròn đẳng g=1 (trên đoạn d = 0.4 λ ) (trên đoạn d 12 = 3/8 λ ) Suy ra l2 yt1 yL yd 2 yd1 Vòng tròn ảnh của vòng tròn đẳng g=1 Suy ra l1 52