Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần - Chương 2

Tài liệu tham khảo bài giảng Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần ( Nghiêm Xuân Anh ) gồm 4 chương - Chương 2 Lý thuyết đường truyền
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần - Chương 2 http://www.ebook.edu.vn Chương 2 Lý thuy t đư ng truy n Xét nhi u khía c nh lý thuy t đư ng truy n làm c u n i cho s cách bi t gi a phép phân tích trư ng và lý thuy t m ch cơ s , và vì v y nó r t quan tr ng trong phân tích m ch siêu cao t n. Như chúng ta s th y, hi n tư ng lan truy n sóng trên các đư ng dây có th đư c ti p c n t vi c m r ng lý thuy t m ch, ho c t s bi n đ i đ c bi t các phương trình Maxwell; Trong khuôn kh c a chương trình chúng ta s ch trình bày cách ti p c n t quan đi m lý thuy t m ch cơ s và ch ra s truy n lan sóng này đư c mô t b i các phương trình r t gi ng các phương trình sóng cho truy n lan sóng ph ng như th nào. Khi kho ng cách t ngu n đ n t i c a m t m ch đi n có chi u dài so sánh đư c v i bư c sóng ho c l n hơn nhi u l n so v i bư c sóng thì tín hi u đư c phát đi t ngu n ph i m t m t kho ng th i gian (m t vài chu kỳ) đ lan truy n đ n t i. Ta g i đó là hi n tư ng truy n sóng trên đư ng dây. Truy n sóng siêu cao t n trên đư ng dây có các h qu sau: • Có s tr pha c a tín hi u t i đi m thu so v i tín hi u t i đi m phát. vr (t) = vt (t − τ.l) (2.1) Kho ng th i gian tr này s t l v i chi u dài c a đư ng truy n. Trong đó τ là kho ng th i gian c n thi t đ sóng di chuy n đư c m t đơn v chi u dài c a đư ng truy n [s/m] • Có s suy hao biên đ tín hi u khi lan truy n vr (t) = K (l).vt (t − τ.l) (2.2) H s suy hao K (l) < 1 và ph thu c vào chi u dài c a đư ng truy n. • Có s ph n x sóng trên t i và trên ngu n. Đi u này d n đ n hi n tư ng sóng đ ng trên đư ng dây. Sóng đ ng, hay còn g i là sóng d ng, là sóng mà luôn duy trì v trí không đ i. Hi n tư ng này có th xu t hi n do môi trư ng chuy n đ ng ngư c v i chi u di chuy n c a sóng, ho c nó có th xu t hi n trong m t môi trư ng tĩnh do s giao thoa gi a hai sóng chuy n đ ng ngư c chi u nhau. 11 12 http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG 2. LÝ THUY T ĐƯ NG TRUY N đây ta không xét v trư ng h p môi trư ng chuy n đ ng mà là môi trư ng tĩnh (đư ng truy n). Sóng đ ng trên đư ng truy n là sóng mà trong đó phân ph i dòng, áp hay cư ng đ trư ng đư c t o thành b i s x p ch ng hai sóng lan truy n ngư c chi u nhau. K t qu là m t lo t các nút (không d ch chuy n) và các đi m b ng sóng (d ch chuy n t i đa) t i nh ng đi m c đ nh d c theo đư ng truy n. Sóng đ ng như v y có th đư c hình thành khi m t sóng đư c truy n vào m t đ u c a đư ng truy n và b ph n x ngư c tr l i t đ u kia do s b t ph i h p tr kháng, h m ch ho c ng n m ch. Các hi n tư ng trên s đư c phân tích c th trong các ph n sau. đây đó là m ch đi n thông s t p trung và m ch M t s khái ni m khác cũng c n đ c p đi n có thông s phân b hay phân b r i. Thông s t p trung c a m ch đi n là các đ i lư ng đ c tính đi n xu t hi n ho c t n t i m t v trí nào đó c a m ch đi n. Thông s t p trung c a m t ph n t đi n có th xác đ nh đư c thông qua phân tích, tính toán ho c có th đo đư c tr c ti p. Ch ng h n các ph n t đi n tr , đi n c m, đi n dung, ngu n áp, ngu n dòng, diode, transitor ... đ u là các ph n t thông s t p trung. Thông s d i c a m ch đi n cũng là đ i lư ng đ c tính đi n, nhưng không t n t i duy nh t m t v trí c đ nh, mà chúng r i đ u trên chi u dài c a m ch đi n đó. Thông s phân b thư ng đư c dùng trong các h th ng truy n sóng (đư ng dây truy n sóng, ng d n sóng, không gian t do) bi u th các đ c tính tương đương v đi n c a h th ng. Thông s phân b thư ng là các thông s tuy n tính đư c xác đ nh trên m t đơn v chi u dài c a đư ng truy n sóng. Chúng ta không th đo đ c tr c ti p giá tr c a các thông s phân b mà ch có th suy ra chúng t các phép đo tương đương trên các thông s khác. V n đ này s đư c đ c p chi ti t hơn ph n sau. 2.1 Phương trình truy n sóng trên đư ng dây Trong ph n này, chúng ta s tìm cách thi t l p phương trình nêu lên m i quan h gi a đi n áp và dòng đi n t i m t đi m có t a đ b t kỳ trên đư ng truy n sóng, t đó gi i phương trình tính đi n áp, dòng đi n và rút ra các đ c tính truy n sóng. M t cách t ng quát, đ kh o sát m t h truy n sóng chúng ta ph i xu t phát t h phương trình Maxwell trong môi trư ng không ngu n, trong đó có các đ i lư ng v t lý cơ b n là cư ng đ đi n trư ng E và cư ng đ t trư ng H . × E = −jωµH (2.3a) × H = jω E (2.3b) (2.3c) .D = 0 ...