BÀI GIẢNG MÔN HỌC KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN - CHƯƠNG 5

CHIA CÔNG SUẤT VÀ GHÉP ĐỊNH HƯỚNG §5.1 GIỚI THIỆU - Các bộ phận chia công suất và ghép định hướng là các cấu phần SCT thụ động dùng để chia hoặc ghép công suất. - Với bộ chia công suất, một tín hiệu vào được chia thành 2 hay nhiều tín hiệu có công suất nhỏ hơn. Các bộ chia có thể là các cấu phần 3 hoặc 4 cổng, có hoặc không có tổn hao. - Các mạng 3 cổng thường có dạng T và dùng cho chia công suất - Các mạng 4 cổng thường dùng cho...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI GIẢNG MÔN HỌC KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN - CHƯƠNG 5 Chương V: CHIA CÔNG SUẤT VÀ GHÉP ĐỊNH HƯỚNG §5.1 GIỚI THIỆU - Các bộ phận chia công suất và ghép định hướng là các cấu phần SCT thụ động dùng để chia hoặc ghép công suất. - Với bộ chia công suất, một tín hiệu vào được chia thành 2 hay nhiều tín hiệu có công suất nhỏ hơn. Các bộ chia có thể là các cấu phần 3 hoặc 4 cổng, có hoặc không có tổn hao. - Các mạng 3 cổng thường có dạng T và dùng cho chia công suất - Các mạng 4 cổng thường dùng cho ghép định hướng hoặc hỗn tạp. - Bộ chia công suất thường có dạng chia cân bằng (3dB) - Các bộ ghép định hướng có thể được thiết kế cho việc chia công suất tùy ý, còn các bộ ghép hỗn tạp thường dùng cho chia công suất cân bằng. - Các bộ ghép hỗn tạp thường có góc lệch pha giữa các cổng ra là 900 (quadrature) hoặc 800 (magic – T). - Có rất nhiều loại ghép ống dẫn sóng và chia công suất đã được khám phá và nghiên cứu tại MIT Radiation Labotory trong những năm 40 th. - Đến những năm 50 th, 60 th chúng được phát triển để dùng cho công nghệ đường truyền dải và vi dải. §5.2 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN Trong phần này sẽ sử dụng lý thuyết ma trận tán xạ để rút ra những đặc trưng cơ bản của các mạng 3 và 4 cổng, và định nghĩa các khái niệm: độ cách ly, độ ghép và tính định hướng là những đại lượng cơ bản đặc trưng cho các bộ ghép và chia hỗn tạp. 1) Mạng 3 cổng (T – Junctions) - Là dạng đơn giản nhất của các bộ chia công suất, gồm 2 cổng ra và 1 cổng vào. - Ma trận tán xạ có 9 phần tử độc lập Vẽ hình ⎡ S11 S12 S13 ⎤ [S ] = ⎢S21 S22 S23 ⎥ (5.1) ⎢ ⎥ ⎢S31 S32 S33 ⎥ ⎣ ⎦ - Nếu cấu phần là thụ động và không chứa các vật liệu bất đẳng hướng thì phải là thuận nghịch và [S] phải đối xứng. 41 - Thường để tránh tổn hao công suất, cần phải có kết cấu không tổn hao và được phối hợp trở kháng ở tất cả các cổng, tuy nhiên điều này là không thể thục hiện được. 42 * Thật vậy nếu tất cả các cổng đều phối hợp thì Si i = 0, i =1,3. ⎡ 0 S12 S13 ⎤ [S ] = ⎢S21 0 S23 ⎥ (5.2) ⎢ ⎥ ⎢S31 S32 0 ⎥ ⎣ ⎦ - Nếu mạng là không tổn hao thì từ điều kiện (3.53) → ma trận tán xạ phải là unita → ⎧ S12 2 + S13 2 = 1 ⎪ ⎪ 2 2 ⎨ S12 + S 23 = 1 (5.3a,b,c) ⎪ 2 2 ⎪ S13 + S 23 = 1 ⎩ S 13 . S 23 = 0 * S 23 . S 12 = 0 * (5.3d,e,f) S . S 13 = 0 * 12 Các điều kiện (5.3d-f) -> S12, S23, S13 = 0 -> mâu thuẫn - Vậy mạng 3 cổng không thể đồng thời thuận nghịch, không tổn hao và phối hợp trở kháng tại tất cả các cổng (gọi tắt là phối hợp). - Nếu mạng không thuận nghịch thì S i j ≠ S j i và điều kiện phối hợp trở kháng tại các cổng và không tổn hao có thể được thõa mãn, mạng được gọi là mạch vòng, cấu tạo từ các vật liệu bất đẳng hướng (như ferrite). - Có thể chứng minh rằng bất kỳ một mạng 3 cổng không tổn hao, phối hợp, phải không thuận nghịch (tức là 1 mạch vòng – Circulator): + ma trận : ⎡ 0 S12 S13 ⎤ [S ] = ⎢S21 0 S11 ⎥ (5.4) ⎢ ⎥ ⎢S31 S32 0 ⎥ ⎣ ⎦ + Điều kiện không tổn hao => ⎧ S .S 32 = 0 * ⎧ S12 2 + S13 2 = 1 31 ⎪* ⎪ ⎪ ⎨ S 21 .S 23 = 0 2 2 ⎨ S12 + S 23 = 1 (5.5a,b,c) và (5.5d,e,f) ⎪* ⎪ ⎩ S12 .S13 = 0 2 2 ...