BÀI GIẢNG MÔN HỌC KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN - CHƯƠNG 4

PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG VÀ TUNING §4.1 MỞ ĐẦU:Chương này áp dụng các lý thuyết và kỹ thuật ở các chương trước cho các bài toán thực tế trong KT SCT. Bài toán phối hợp trở kháng thường là một phần quan trọng của quá trình thiết kế hệ thống SCT. - Matching network thường là không tổn hao lý tưởng và thường được thiết kế sao cho trở kháng nhìn vào matching network bằng Z0 → triệt tiêu phản xạ trên đường truyền, mặc dù có thể có đa phản xạ trên đoạn Matching network và Load. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI GIẢNG MÔN HỌC KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN - CHƯƠNG 4 Chương IV: PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG VÀ TUNING §4.1 MỞ ĐẦU: Chương này áp dụng các lý thuyết và kỹ thuật ở các chương trước cho các bàitoán thực tế trong KT SCT. Bài toán phối hợp trở kháng thường là một phần quantrọng của quá trình thiết kế hệ thống SCT. - Matching network thường là không tổn hao lý tưởng và thường được thiết kếsao cho trở kháng nhìn vào matching network bằng Z0 → triệt tiêu phản xạ trênđường truyền, mặc dù có thể có đa phản xạ trên đoạn Matching network và Load. * Mục tiêu phối hợp trở kháng: - Lấy được công suất cực đại trên tải, giảm thiểu công suất tổn hao trên đườngtruyền. - Đối với các phần tử nhạy thu, phối hợp trở kháng để tăng tỷ số tín hiệu /nhiễu của hệ thống (anten, LNA, …) - Phối hợp trở kháng trong một mạng phân phối công suất (mạng nuôi antenmảng) sẽ cho phép giảm biên độ và lỗi pha. * Nếu ZL chứa phần thực khác 0 thì mạng phối hopự Tn kháng luôn có thể tìmđược. Có nhiều phương án phối hợp, tuy nhiên cần theo các tiêu chí sau: + Độ phức tạp: đơn giản, rẻ, dễ thực hiện, ít hao tổn. + Độ rộng băng: cần phối hợp trở kháng tốt trong một dải tần rộng, tuy nhiênsẽ phức tạp hơn. + Lắp đặt: Tùy vào dạng đường truyền hoặc ống dẫn sóng quyết định phươngán phối hợp TK. + Khả năng điều chỉnh: trong 1 số trường hợp có thể yêu cầu MN hoạt động tốtkhi ZL thay đổi. §4.2 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG VỚI CÁC PHẦN TỬ TẬP TRUNG (L – NETWORKS)1) Giới thiệu: - Dạng đơn giản nhất của PHTK là dùng khâu L, sử dụng 2 phần tử điện khángđể phối hợp 1 tải tùy ý với đường truyền có 2 cấu hình khả dĩ. - Nếu trở kháng tải chuẩn hóa zL= ZL/Z0 nằm trong vòng tròn 1 + j x trên giảnđồ Smith thì hình vẽ (4.2a) được dùng, nếu không thì dùng (h4.2b). - Các phần tử điện kháng trong hình 4.2 có thể là C hoặc L tùy thuộc vào ZL.Do đó có 8 khả năng xảy ra. - Nếu tần số đủ nhỏ và / hoặc kích thước mạnh đủ nhỏ thì có thể dùng các tụ vàđiện cảm thực (có thể đến 1 GHz). Đây là hạn chế của mạch L. 322) Lời giải giải tích: (dùng cho computer – aided – design program, hoặc khi cần cóđộ chính xác cao hơn so với phương pháp dùng Smith chart) ZL - Xét mạch ở (h 4.2a), đặt ZL = RL + j XL, vì zL = Z nằm bên trong đường tròn 01 + j x (r = 1), nên RL > Z0. - Trở kháng nhìn vào matching network có tải phía sau phải bằng Z0, tức là: 1 Z0 = j X + j B + 1/(R + j X ) (4.1) L L - Tách phần thực và phần ảo của (4.1) ⇒ B (X RL – XL Z0) = RL – Z0 (4.2a) X (1 – B XL) = B Z0 RL - XL (4.2b) RL XL ± RL + XL −Z0RL 2 2 Z0 B= => (4.3a) RL + XL 2 2 1 XZ Z X= + L 0− 0 (4.3b) B RL BRL Nhận xét: Từ (4.3) ⇒ có 2 lời giải khả dĩ cho B và X, cả 2 lời giải đều khả dĩ vềmặt vật lý (B < 0 → cuộn cảm B > 0 → tụ, X > 0 → cuộn, X < 0 tụ). Tuy nhiên cómột lời giải có thể gây ra giá trị nhỏ hơn đáng kể của các phần tử điện kháng và cóthể là lời giải thích hợp hơn cho độ rộng dải tốt hơn hoặc hệ số SWR trên đoạn giữabộ phối hợp TK và tải nhỏ hơn. * Với (h 4.2b) (RL < Z0): Dẫn nạp nhìn vào matching networrk phải bằng 1/Z0 hay 1 1 = R + j (X + X ) (4.4) Z0 L L ⇒ B Z0 ( X + XL) = Z0 - RL (4.5a) X + XL = B Z0 RL (4.5b) * Để phối hợp ZL với đường truyền Z0= thì phần thực của trở kháng vào MN phảibằng Z0, phần ảo = 0 → MN có số bậc tự do ít nhất bằng 2, đó là 2 giá trị của cácphần tử điện kháng. §4.3 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG DÙNG ĐOẠN DÂY CHÊM (Single – Stub tuning)1) Khái niệm: - Ưu điểm: không dùng các phần tử tập trung → dễ chế tạo; dạng shunt stub đặcbiệt dễ chế tạo cho mạch ghi giải (microstrip) hoặc mạch dải (stripline) - Hai thông số điều chỉnh là khoảng cách d và Y hoặc Z. - Chẳng hạn với h4.3a nếu dẫn nạp nhìn vào đoạn dây cách tải 1 khoảng d có dạngY0 + j B thì dẫn nạp của dây chêm sẽ được chọn là – j B. 33 - Với h4.3 ...