Upload
stepannp
View
232
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 1/61
KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 2/61
Chươ ng 1 ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN SÓNG
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 3/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Khái niệm Môn học kỹ thuật siêu cao tần liên quan đến các
mạch điện hoặc các phần tử điện hoạt động với cáctín hiệu điện từ ở vùng tần số siêu cao (thường nằmtrong phạm vi 1 Ghz đến 300 Ghz, tương ứ ng vớibước sóng từ 30 cm đến 1 mm)
Tổ chứ c IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) đã định ngh ĩ a các dãi băng tần trongvùng tần số siêu cao như trong bảng 1.1:
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 4/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Khái niệm
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 5/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Khái niệm Đường dây nối từ điểm nguồn đến điểm đích lớn hơn nhiều lần
so với bước sóng , tín hiệu siêu cao tần phải mất một thời gian để lan truyền đến điểm tải => dùng mô h ình siêu cao tần.
Ta gọi đó là hiện tượng truyền sóng trên đường dây. Truyền sóng siêu cao tần trên đường dây có các hệ quả sau:
Có sự trễ pha của tín hiệu tại điểm thu so với tín hiệu tại điểmphát vthu(t)=vnguồn(t T)
Khoảng thời gian trễ này t ỉ lệ với chiều dài l của đườngtruyền
Có sự suy hao về biên độ tín hiệu tại nơi thu so với biên độ tín hiệu tại nơi phát
Có sự phản xạ sóng trên tải và trên nguồn. Điều này dẫn đến
hiện tượng s ó ng đứ ng trên đường dây.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 6/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Khái niệm Khái niệm th ô ng s ố t ậ p trung và th ô ng s ố ph â n b ố :
Th ô ng s ố t ậ p trung c ủ a m ạ ch đ i ệ n: là các đại lượng đặctính điện xuất hiện hoặc tồn tại ở 1 vị trí nào đó được xác
định của mạch điện. Thông số tập trung được biểu diễn bởi 1phần tử điện tương ứ ng, ví dụ như các phần tử điện trở, điệncảm, điện dung, nguồn áp, transistor….
Th ô ng s ố ph â n b ố (th ô ng s ố r ả i) c ủ a m ạ ch đ i ệ n: cũng là các đại lượng đặc tính điện , như ng chúng không tồn tại ở tại
duy nhất một vị trí cố định trong mạch điện, mà chúng đượcphân bố rãi đều trên chiều dài của mạch điện đó.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 7/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dây
Mô h ình vật lýC ác thông số sơ cấp
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 8/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dây
Mô h ình vật lýC ác thông số sơ cấpCác thông s tuy n tố ế ính c a đ ng truy n g m:ủ ườ ề ồ•Đi n c m tuy n tệ ả ế ính L, đ n v [H/m], tơ ị ính trên m tộđ n v chi u dơ ị ề ài đ ng truy n.ườ ề•Đi n dung tuy n tệ ế ính C, đ n v [F/m],ơ ị•Đi n tr tuy n tệ ở ế ính R, đ n v [Ohm/m].ơ ị•Đi n d n tuy n tệ ẫ ế ính G, đ n v [S/m],ơ ị
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 9/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dây
Mô h ình vật lýC ác thông số sơ cấp Trong sơ đồ mạch điện tương đương trên, một cách
tổng quát, đều có sự hiện diện của cả hai loại tổnhao: R mắc nối tiếp L tạo thành trở kháng nối tiếp
Z = R + jωL
Và G mắc song song với C tạo thành dẫn nạp songsong
Y = G + jω
C L, C, R, G là các thông số sơ cấp của đườ ng
truyền sóng
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 10/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng
dây Kirchhoff điện áp
Kirchhoff dòng điện
Viết trong miền tần số
t
t xi x Lt xi x Rt x xvt xv
∂
∂∆+∆+∆+=
),(..),(..),(),(
t
t x xv xC t x xv xGt x xit xi
∂
∆+∂∆+∆+∆+∆+=
),(..),(..),(),(
∆+∆++∆+=
∆++∆+=
),(.).(),(),(
),(.).(),(),(
ω ω ω ω
ω ω ω ω
x xV xC jG x x I x I
x I x L j R x xV xV
=
∂
∂
=∂
∂
),().(),(
),().(),(
2
2
2
2
2
2
ω ω γ ω
ω ω γ ω
x I
x
x I
xV x
xV
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 11/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyHệ số truyền sóng
Dạng nghiệm:
Hệ số truyền sóng:
hệ số truyền sóng là một số phứ c
))(()( C jG L j R ω ω ω γ ++=
β α γ j+=
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 12/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyNghiệm của phươ ng tr ình truyền sóng.
Sóng tớ i và sóng phản xạ Ta đặt V(x) là điện áp tại tọa độ bất kỳ x trên đường truyền sóng
và tại tần số bất kỳ cuả tín hiệu.
Một sóng hướng từ nguồn về đến tải, biên độ sóng giảm dần docó suy hao trên đường dây, pha của sóng trễ dần. Ta gọi thànhphần này là sóng tới.
một sóng huớng từ tải trở về nguồn, biên độ sóng cũng giảm dầndo có suy hao trên đường dây. Ta gọi thành phần này là sóng
phản xạ.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 13/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyNghiệm của phươ ng tr ình truyền sóng.
Sóng tớ i và sóng phản xạ Điện áp V(x) tại điểm có tọa độ bất kỳ x trên đường
truyền sóng đều có thể được coi là tổng của hai thànhphần sóng tới và sóng phản xạ cùng gặp nhau tại
điểm x tại thời điểm t đang khảo sát.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 14/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyNghiệm của phươ ng tr ình truyền sóng.
Sóng tớ i và sóng phản xạ dòng điện I(x, ) cũng được biểu diễn dưới dạng
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 15/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyCác thông số thứ cấp
Hệ số truyền sóng Hệ số truyền sóng:
hệ số truyền sóng là một số phứ c
là hệ số suy hao, đơn vị [Np/m] hoặc [dB/m] β là hệ số pha, đơn vị [rad/m] hoặc [0 /m]
Nếu đường truyền không tổn hao: R = 0 ( Không có tổn hao kim loại) G = 0 (Không có tổn hao điện môi)
Hệ số truyền sóng trở thành:
))(()( C jG L j R ω ω ω γ ++=
LC jω ω γ =)(
β α γ j+=
λ
π β
2=
α
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 16/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyCác thông số thứ cấp
Trở kháng đặc tí nh Trở kháng đặc tính
Đường truyền không tổn hao (R = 0, G = 0)
C jG
L j RZ
ω
ω ω
+
+=)(0
)()()( 000 ω ω ω jX RZ +=
00 RC
LZ ==
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 17/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyCác thông số thứ cấp
vận tốc truyền sóng (vận tốc pha) vận tốc truyền sóng (vận tốc pha)
Nếu tín hiệu là một tổ hợp gồm nhiều tần số khác nhau th ì mỗi
thành phần sẽ lan truyền nhanh hay chậm tùy theo tần số củanó.
Như vậy các tần số sẽ đến đầu cuối của đường dây không tạicùng một thời điểm.
Kết quả là tại cuối đường dây tổ hợp lại không tái tạo lại tín hiệu
giống hệt tín hiệu ban đầu ta có sự méo dạng tín hiệu. Hiện tượng này gọi là sự tán xạ tần số.
β
ω ϕ =V
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 18/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyCác thông số thứ cấp
vận tốc truyền sóng (vận tốc pha)
Th ô ng th ườ ng , hi ệ n t ượ ng t á n x ạ x ả y ra tr ê n c á c đ u ờ ng truy ề n c ó t ổ n hao, đườ ng truy ề n gh é p ho ặ c c ó s ự b ấ t đồ ng nh ấ t trong c ấ u tr ú c, g â y m é o d ạ ng l ớ n.
Trong trường hợp đặc biệt, khi đường truyền khôngtổn hao
LC V
1==
β
ω ϕ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 19/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Phươ ng tr ình truyền sóng trên đườ ng dâyCác thông số thứ cấp
hằng số thờ i gian
Hằng số thời gian của một đường truyền sóng đượcđịnh ngh ĩ a là khoảng thời gian cần thiết để sóng lantruyền được một đơn vị chiều dài của đường truyền,[s/m]
ω
β τ
ϕ
==V
1
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 20/61Copyright © by N.T.K 8/2008
T ổ n hao tr ê n đườ ng d â y truy ề n s ó ng
Tổn hao kim loại
Tần số thấp: (chiều dài của đường truyền sóng là rấtnhỏ so với bước sóng), tổn hao kim loại chủ yếu dođiện trở của dây dẫn. (RDC )
tần số cao: ( chiều dài đường truyền lớn hơn hoặcxấp x ỉ bước sóng), đường truyền còn có thêm tổn haodo hiệu ứ ng da của dây dẫn (skin effect) (RAC )
R = RDC + RAC
Hiệu ứ ng da xảy ra dòng điện tín hiệu chảy qua tiếtdiện dây dẫn không còn phân bố đều trên mặt phẳngtiết diện mà có khuynh hướng tập trung tại vùng bề
mặt chu vi của dây dẫn
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 21/61Copyright © by N.T.K 8/2008
T ổ n hao tr ê n đườ ng d â y truy ề n s ó ng
Tổn hao kim loại
skin effect Lý thuy ế t đã ch ứ ng minh r ằ ng s ự ph â n b ố m ậ t độ
d ò ng đ i ệ n gi ả m d ầ n khi đ i t ừ b ề m ặ t v ề ph í a v ù ng gi ữ a c ủ a ti ế t di ệ n theo d ạ ng h à m s ố m ũ â m.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 22/61Copyright © by N.T.K 8/2008
T ổ n hao tr ê n đườ ng d â y truy ề n s ó ng
Tổn hao khác Tổn hao điện môi Trong điều kiện lý tưởng , lớp điện
môi phân cách giữ a hai lớp dây dẫn của đường truyềnsóng phải là cách điện hoàn toàn
trong thự c tế , ta vẫn phải xét đến điện trở hữ u hạncủa lớp điện môi
đường dây truyền sóng còn chịu các dạng tổn haokhác như tổn hao do bứ c xạ sóng ( ở tần số rất cao),
tổn hao do cấu trúc không đồng nhất của đường dây (dây bị gấp khúc, chổ kết nối các đường dây, các linh kiện ghép thêmtrên đường dây hoặc các tác dụng ký sinh…..)
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 23/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dây
hệ số phản xạ Điện áp tại điểm tọa độ x bất kỳ có thể được viết
Hệ số phản xạ về điện áp tại điểm x là t ỉ số giữ a sóngđiện áp phản xạ và sóng điện áp tới tại điểm x
x
x
x
v eV V
eV eV x )(2
)(
)(
)( ω γ
ω γ
ω γ
+
−−
+
− ==Γ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 24/61Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dây
hệ số phản xạ
Tại tải ( x= l ), hệ số phản xạ điện áp là
lv e
V V x )(2)( ω γ
+
−=Γ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 25/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyh
ệs
ốph
ản x
ạ
Tại điểm tọa độ x bất kỳ, nếu ta đặt d = l – x
dldl x
v eeV
V
eV
V
eV
V
x
).(2).(2)).((2)(2
.)(
ω γ ω γ ω γ ω γ −
+
−−
+
−
+
−
===Γ
d
vv el x .)(2).()( ω γ −Γ =Γ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 26/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
Hệ số phản xạ điện áp là một số phứ c
Thành phần là số thự c phụ thuộc vào hệ số suy hao và càng giảm khi d càng lớn (càng đi xa khỏitải về phía nguồn).
Thành phần là số phứ c có module luôn bằngđơn vị và góc pha t ỉ lệ với hệ số pha và càng giảmâm khi d càng lớn (càng lùi xa tải về phía nguồn).
d jd
vv eel x β α 22 .).()( −−Γ =Γ
d je β 2−
de α 2−
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 27/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyh
ệs
ốph
ản x
ạ
Khi di chuy ể n tr ê n đườ ng truy ề n s ó ng t ừ t ả i v ề ph í a ngu ồ n m ộ t kho ả ng c á ch d, h ệ s ố ph ả n x ạ đ i ệ n á p s ẽ di chuy ể n tr ê n m ộ t qu ỹ t í ch h ì nh xo ắ n ố c trong m ặ t ph ẳ ng ph ứ c.
Qu ỹ t í ch xu ấ t ph á t t ừ đ i ể m h ệ s ố ph ả n x ạ đ i ệ n á p t ạ i t ả i v à xoay theo chi ề u kim đồ ng h ồ ( đ i v ề ph í a ngu ồ n) m ộ t g ó c v ớ i suy gi ả m module c ủ a vector b ở i h ệ s ố .
)(lvΓ
β d2de α 2−
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 28/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyh
ệs
ốph
ản x
ạ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 29/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
Đặc biệt nếu đường truyền sóng không tốn hao
Quỹ tích của lúc này là một vòng tròn tâm gốc
tọa độ và đi qua điểm . Hệ số phản xạ điện áp tại điểm x bất kỳ ch ỉ là sự
xoay pha của hệ số phản xạ điện áp tại tải
góc xoay pha khi di chuyển khoảng cách d là
d j
vv el x β 2.)()( −Γ =Γ
vΓ
)(lvΓ
)( xvΓ
)(lvΓ
β d2
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 30/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
Góc pha của hệ số phản xạ điện áp sẽ xoay mộtlượng (xoay một vòng tròn quanh gốc tọa độ) khidi chuyển khoảng cách d bằng một nử a lần bướcsóng
Chiều xoay của góc pha là cùng chiều kim đồng hồ khi ta di chuyển về phía nguồn,
Chiều xoay là ngược chiều kim đồng hồ khi di chuyểnvề phía tải trên đường truyền sóng
π 2
2/2
222
λ
π
λ
π β
d d d ==
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 31/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
Hệ số phản xạ dòng điện tại điểm x được định ngh ĩ a
Khi nói đến hệ số phản xạ là ngầm hiểu rằng đó là hệ số phản xạ theo điện áp.
x
x
x
i e I
I
e I
e I x )(2
)(
)(
)( ω γ
ω γ
ω γ
+
−−
+
− ==Γ
)()( x x vi Γ −=Γ
)()( x xv
Γ =Γ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 32/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
Hệ số phản xạ điện áp tại tải
0
0)(Z Z Z Z l
L
L
+−=Γ )(1
)(10llZ Z L
Γ −Γ +=
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 33/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
trong l ĩ nh vự c tần số cao, các giá trị của trở kháng đặc tínhđường dây và giá trị trở kháng đều phải tuân theo các chuẩnnhất định : 50 , 75 , 300 , hoặc 600 Ω
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 34/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 35/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 36/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng phản xạ sóng trên đườ ng dâyhệ số phản xạ
V ớ i t ả i b ấ t k ỳ V ớ i t ả i b ấ t k ỳ h ệ s ố ph ả n x ạ lu ô n lu ô n c ó module nh ỏ h ơ n hay
b ằ ng đơ n v ị . Đ i ề u n à y th ể hi ệ n r ằ ng c ô ng su ấ t s ó ng ph ả n x ạ
lu ô n nh ỏ h ơ n c ô ng su ấ t s ó ng t ớ i.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 37/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây
Kh á i ni ệ m tr ở kh á ng đườ ng d â y Z(x) kh á c v ớ i kh á i ni ệ m tr ở kh á ng đặ c t í nh đườ ng d â y Z 0 , m ặ c d ù ch ú ng c ó li ê n quan đế n nhau.
)(
)()(
x I
xV xZ =
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 38/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây
Trở kháng đường dây
Trở kháng đường dây Z(x) tại điểm tọa độ x phụ thuộc:
Trở kháng đặc tính Z0 của đường dây
Trở kháng tải ZL ở đầu cuối đường dây
Khoảng cách d từ điểm khảo sát x đến tải
)(
)()(
0
00
dthZ Z
dthZ Z Z xZ
L
L
γ
γ
+
+=
2)(
dd eedch
γ γ
γ −+
=2
)(dd ee
dshγ γ
γ −−
=)(
)()(
dch
dshdth
γ
γ γ =
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 39/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây đườ ng dây kh ô ng t ổ n hao
Z(x) tượng trư ng cho trở kháng tương đương nh ìn vàođường dây tại vị trí x theo hướng nh ìn từ nguồn về tải
Đường dây truyền sóng kh ô ng t ổ n hao (α = 0) th ì
Z0 = R0 (trở kháng đặc tính thuần trở )(hs truyền sóng thuần ảo)
Khi ta di chuyển một khoảng cách bằng nử a bước sóngtrên đuờng dây kh ô ng t ổ n hao , trở kháng đường dây
không thay đổi, lặp lại
β γ j=
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 40/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây
(tải phối hợp trở kháng với đường dây)
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 41/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây (tải nối tắt)
)()( 0 dthZ xZ γ =
)()( 0 dtg jR xZ β =
λ
π β
2=
v i d = l-xớ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 42/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây
(tải hở mạch)
λ
π β
2=
v i d = l-xớ)(cot)( 0 dg jR xZ β −=
)coth()(
)( 00 dZ dth
Z xZ λ
γ ==
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 43/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây (tải thuần kháng)
)(
)(
)(
)(
)(0
00
0
00
dtg X R
dtg R X
jRdtg X R
dtg jR jX
R xZ L
L
L
L
β
β
β
β
−
+
=−
+
=
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 44/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây Trở kháng đườ ng dây chuẩn hóa
Trở kháng đường dây chuẩn hóa z(x) tại điểm xđược định ngh ĩ a là t ỉ số giữ a trở kháng đường dâyZ(x) với trở kháng đặc tính của đường dây
Trở kháng tải ZL cũng được chuẩn hóa theo trở
kháng đặc tính của đường dây Z0
0
)()(
Z
xZ x z =
0Z
Z z
L
L=
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 45/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Trở kháng đườ ng dây
Quan hệ giữ a trở kháng đườ ng dây và hệ số phản xạ
)(1
)(1
1
1
)(000 x
xZ
eV
eV
eV
eV
Z eV eV
eV eV Z xZ
x
x
x
x
x x
x x
Γ −
Γ +=
−
+
=−
+=
−+
−
−+
−
−−+
−−
+
γ
γ
γ
γ
γ γ
γ γ
)(1
)(1)(
x
x x z
Γ −
Γ +=
1)(
1)()(
+
−=Γ
x z
x z x
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 46/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Dẫn nạp đườ ng dây Dẫn nạp đặc tính Y0 của đường dây được định ngh ĩ a
là nghịch đảo của trở kháng đặc tính Z0 của đường
dây.
0
01Z
Y =)()(
)(1)(
xV x I
xZ xY ==
)(1
)(1)(
x
x x y
Γ +
Γ −= 1)(
1)()(
+
−−=Γ
x y
x y x
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 47/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng Với nguồn tín hiệu đơn sắc, sóng tới và sóng phản xạ
đều là các tín hiệu sin cùng tần số, lan truyền theohai hướng ngược chiều nhau.
Điều này sẽ gây giao thoa sóng dọc theo đườngtruyền sóng , kết quả là trên đường truyền, sẽ có cácđiểm biên độ sóng tổng (điện áp hoặc dòng điện) đạtcự c đại gọi là bụng sóng và sẽ có các điểm biên độ
sóng tổng đạt cự c tiểu gọi là nút sóng. Hiện tượng trên gọi là hiện tượng sóng đứ ng trên
đường dây.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 48/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 49/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng Có nhữ ng điểm cố định trên đường dây mà tại đó,
điện áp luôn luôn triệt tiêu hoặc biến thiên trongphạm vi nhỏ. Đó là các điểm nút sóng.
Có nhữ ng điểm cố định trên đường dây mà tại đó,điện áp biến thiên trong phạm vi cự c đại.Đó là cácđiểm bụng sóng.
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 50/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng C á c đ i ể m bi ê n độ đ i ệ n á p c ự c đạ i li ê n ti ế p ho ặ c c ự c
ti ể u li ê n ti ế p c á ch nhau
M ộ t đ i ể m c ự c đạ i c á ch xa m ộ t đ i ể m c ự c ti ể u ngay k ế
n ó m ộ t đ o ạ n Đ i ể m c ó bi ê n độ đ i ệ n á p c ự c đạ i V max s ẽ c ó bi ê n độ
d ò ng đ i ệ n đạ t c ự c ti ể u I min .
Đặ c bi ệ t, n ế u đườ ng truy ề n kh ô ng t ổ n hao th ì tr ở kh á ng đườ ng d â y tr ở th à nh s ố th ự c v à c ó gi á tr ị c ự c đạ i ho ặ c c ự c ti ể u t ạ i đ i ể m đó (cont…)
2/λ
4/λ
00,0 RZ ≡=α
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 51/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng Đ i ể m c ó bi ê n độ đ i ệ n á p c ự c đạ i V max s ẽ c ó bi ê n độ
d ò ng đ i ệ n đạ t c ự c ti ể u I min . Đặ c bi ệ t, n ế u đườ ng truy ề n
kh ô ng t ổ n hao th ì tr ở kh á ng đườ ng d â y tr ở th à nh s ố th ự c v à c ó gi á tr ị c ự c đạ i t ạ i đ i ể m đó
Điểm có biên độ điện áp cự c tiểu Vmin sẽ có biên độ
dòng điện cự c đại Imax..Đặc biệt nếu đường truyền
không tổn hao th ì trở kháng đường dây cũng trở thànhsố thự c (điện trở đường dây) và có giá trị cự c tiểu tạiđiểm đó
min
maxmax
I
V R =
max
minmin
I
V R =
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 52/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 53/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 54/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng
Hệ số sóng đứ ng S Hệ số sóng đứ ng thường được định ngh ĩ a cho đường
không tổn hao ( ), do đó các mứ c biên độ Vmax,
Vmin, Imax , Imin là cố định trên suốt chiều dài đường
truyền. Hệ số sóng đứ ng S
0=α
min
max
V
V S=
Γ −
Γ +=
Γ −
Γ +===
1
1
)(1
)(1
min
max
min
max
x
x
I
I
V
V S
∞<≤S1
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 55/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng
Hệ số sóng đứ ng S S =1 xảy ra ch ỉ khi , có ngh ĩ a là khi đường
truyền được kết thúc bởi tải ZL = R0 (tải phối hợp) và
không còn sóng phản xạ trên đường truyền.
Lúc này ch ỉ còn sóng tới trên đường dây, không cònhiện tượng sóng đứ ng nữ a.
S ∞ khi v à ch ỉ khi =1 , ngh ĩ a l à khi t ả i cu ố i đườ ng d â y ng ắ n m ạ ch, h ở m ạ ch ho ặ c l à thu ầ n kh á ng (
Z L = jX L ). Lú c n à y V min = 0, I min = 0. Hi ệ n t ượ ng đậ p m ạ ch do s ó ng đứ ng c ó th ể g â y qu á á p
ho ặ c qu á d ò ng , t ạ o đá nh l ử a tr ê n đườ ng d â y.
0=Γ
Γ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 56/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ngHệ số sóng đứ ng S
Quan h 1-1 gi a h s sóng đ ng và h s ph n xệ ữ ệ ố ứ ệ ố ả ạ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 57/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Hiện tượ ng sóng đứ ng
Hệ số sóng đứ ng S Với đường truyền không tổn hao , ta có
Rmax = R0. S rmax =
min
max
max I
V R =
Γ −
Γ +=
1
10max R R
S R R =
0
max
max
min
min I
V
R = S
R
R0
min= S R
Rr
1
0
min
min
==
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 58/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Đườ ng truyền Đườ ng dây cộng hưở ng
Trở kháng tải và trở kháng vào t ỉ lệ nghịch với nhau.
Nếu tải là hở mạch ( ) th ì Zin = 0, tương đươngngắn mạch tại đầu vào đường truyền.
Đườ ng d â y t ả i h ở m ạ ch đượ c g ọ i l à đườ ng d â y c ộ ng h ưở ng
4/λ
24
2 π λ
λ
π β ==l
4/λ
∞→ LZ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 59/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Đườ ng truyền Đườ ng dây phản cộng hưở ng
Trở kháng tải và trở kháng vào t ỉ lệ nghịch với nhau.
Tải là ngắn mạch (ZL= 0) th ì , tương đương hở mạchtại đầu vào đường truyền.
Đườ ng d â y t ả i ng ắ n m ạ ch đượ c g ọ i l à đườ ng d â y ph ả n c ộ ng h ưở ng.
4/λ
24
2 π λ
λ
π β ==l
4/λ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 60/61
Copyright © by N.T.K 8/2008
Đườ ng truyền Tải thuần trở
Tải thuần trở th ì thuần trở
Nếu RL>R0 th ì Rin<R0 ta có bụng điện áp tại tải và nút
điện áp tại ngõ vào. Nếu RL<R0 th ì Rin>R0 ta có nút điện áp tại tải và bụng
điện áp tại ngõ vào.
Do tính chất tuần hoàn chu k ì của trở kháng vào
của các đường dây không tổn hao, nên các đặc tính trêncủa đường dây cũng đúng với các đường dây có chiềudài (2k+1) .
4/λ
L LRZ RZ ≡≡ ,
00 inin RZ ≡
2
λ
.
4/λ
5/11/2018 ky_thuat_sieu_cao_tan_1_1656 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/kythuatsieucaotan11656 61/61
Đườ ng truyền
Nếu tải là hở mạch ( ) th ì Zin lớn vô cùng (điểm
bụng điện áp) Nếu tải là ngắn mạch (ZL= 0) th ì Zin triệt tiêu điểm nút
điện áp
Các đặc tính trên của đường dây cũng đúng với các
Z in = ZL
π λ
λ
π β ==
2
2l
∞→ LZ
λ
2
λ