Đang tải... (xem toàn văn)
antenna projects ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ ��&�� BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Điện tử tương tự 2 Đề tài TÍNH TOÁN MỘT SỐ MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG Sinh viên thực hiện Nguyễn Xuân Mại 20198139[.]
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ - & - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN: Điện tử tương tự Đề tài: TÍNH TỐN MỘT SỐ MẠCH PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Mại Lớp sinh viên ET-LUH01K64 Mã lớp: 131206 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Nam Phong Hà nội, ngày 30 tháng năm 2022 h 20198139 LỜI NÓI ĐẦU Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt lĩnh vực điện tử ứng dụng rộng rãi công nghiệp đời sống hàng ngày Phối hợp trở kháng cách tăng cơng suất giảm suy hao, giải pháp tối ưu để lượng từ nguồn truyền tới tải lớn Phối hợp trở kháng đem tới nhiều lợi ích với cách mắc khác cho thuận tiện, dễ điều chỉnh phù hợp Đề tài tìm hiểu “Tính tốn số mạch phối hợp trở kháng” giúp thân hiểu cách hoạt động tầm quan trọng việc phối hợp trở kháng điều kiện để hoàn thành Bài tập lớn môn “Điện tử tương tự II” Đề tài hoàn thành hướng dẫn thầy Nguyễn Nam Phong, chúng em xin chân thành cảm ơn hỗ trợ thầy Tuy nhiên, lượng kiến thức thời gian hồn thành đề tài cịn hạn hẹp, khơng thể tránh khỏi sai sót Nhóm chúng em mong nhận đóng góp, phê bình, chia sẻ thầy để sản phẩm nhóm hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! h MỤC LỤC PHẦN TỔNG QUAN 1.1 Xác định yêu cầu 1.2 Khái niệm phối hợp trở kháng 1.3 Hệ số phẩm chất Q 1.4 Tiêu chuẩn Bode-Fano 1.5 Các dạng phối hợp trở kháng PHẦN TÍNH TỐN VÀ SO SÁNH 2.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L 2.1.1 Re{ Zin} RL, lowpass 2.1.4 Re{Zin} >Rl, high pass 2.2 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T 2.3 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ Pi 2.4 So sánh ưu nhược điểm PHẦN KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO h DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1- Sơ đồ tương đương thể quan hệ nguồn tải Hình 1- Các dạng mạch phối hợp trở kháng Hình 2- L sections Trường hợp .4 Hình 2- L sections Trường hợp Hình 2- L sections Trường hợp .6 Hình 2- L sections trường hợp PHẦN TỔNG QUAN 1.1 Xác định yêu cầu Yêu cầu tìm hiểu tính tốn số mạch phối hợp trở kháng sau: -Thực tính tốn trường hợp mạch phối hợp trở kháng hình chữ L -Tìm hiểu tính tốn dạng mạch phối hợp trở kháng hình Pi hình T -So sánh loại mạch Pi, T, L nêu ưu nhược điểm khác biệt đáp ứng tần số, pha, biên độ 1.2 Khái niệm phối hợp trở kháng Mạch phối hợp trở kháng mạch thiết kế để lượng nguồn truyền tới tải lớn lượng phản xạ nguồn thấp Mạch phối hợp trở kháng phụ thuộc vào yêu cầu mạch độ rộng băng thông, độ ổn định mạch… Phương pháp để phối hợp trở kháng sử dụng phần tử tập trung LC, đường truyền vi dải Hình 1.1 sơ đồ tương đương tổng quát mô tả truyền tải công suất từ nguồn đến tải Thiết kế mạch khảo sát mối quan hệ trở kháng nguồn trở kháng tải tới công suất tiêu thụ tải h Hình 1- Sơ đồ tương đương thể quan hệ nguồn tải Trong Zs trở kháng nguồn, ZL trở kháng tải Để công suất truyền tới tải lớn phải thiết kế mạch phối hợp trở kháng cho ZL = Zin trở kháng đặc tính đường truyền ZS 1.3 Hệ số phẩm chất Q Q hệ số chất lượng mạch cộng hưởng, xác định tỉ số lượng lưu trữ cho lượng tiêu tán Q=2 π ES maximum energy stored =2 π total energy lost per cycle at resonance ED (1.1) Với dạng mạch có cơng thức Q khác dựa phương pháp tính tốn, từ đánh giá độ rộng băng thông mạch 1.4 Tiêu chuẩn Bode-Fano Các yếu tố việc thiết kế mạch phối hợp trở kháng có băng thơng rộng: - Thiết kế mạch với độ rộng băng thông lớn hệ số phản xạ nhỏ - Tối ưu chi tiết cấu thành Để đánh giá yếu tố sử dụng tiêu chuẩn Bode-Fano ¿ Γ ∨max=exp (−π Q0 ) QL (1.2) Trong đó: Q0 = ω0/Δω, ω 0=√ ω1 ω tần số trung tâm, Γ hệ số phản xạ nguồn Vậy trước thiết kế mạch phối hợp trở kháng băng thơng rộng, đánh giá mức độ phối hợp trở kháng theo tiêu chuẩn Bode-Fano Qua thấy độ rộng băng thơng thiết kế không phụ thuộc vào trở kháng nguồn mà phụ thuộc vào trở kháng tải h 1.5 Các dạng phối hợp trở kháng Có nhiều kiểu cho mạch phối hợp trở kháng để truyền hiệu tín hiệu từ nguồn tới tải, ứng dụng phối hợp trở kháng cho mạch khuếch đại phụ thuộc vào chế độ hoạt động, mức tín hiệu đầu ra, tần số hoạt động, độ rộng băng thông Mạch phối hợp trở kháng hỗn hợp có cấu trúc: (a) L-transformer, (b) π-transformer, (c) T-transformer hình 1.2 Hình 1- Các dạng mạch phối hợp trở kháng PHẦN TÍNH TỐN VÀ SO SÁNH 2.1 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L Điều kiện thiết kế phương trình: Rp = ( Q2 + 1) Rs Q = Qs = Qp √ (( ) ) Rp Xp Q= −1= −1 Rs Xs Qs = Xs/Rs Qp = Rp/Xp h 2.1.1 Re{ Zin} RL, lowpass Hình 2- L sections Trường hợp Zin ( jw )= RL+ jL w 1−w L 1.C 1+ jw Rl Do đó, ℜ { Zin }= L 1= Rl (1+C 1) (1−w ¿¿ L1 C 1) + ¿ ¿¿ QRl ; w Q2 ( ) C1¿ w L 1+Q2 Q= √ Rin −1 RL √ Iout RL = Iin ℜ {Zin } ; √ ℜ {Zin } V out = Vin RL h 2.1.4 Re{Zin} >Rl, high pass Hình 2- L sections trường hợp −Rl w2 L 1C 1+ jL w ( ) Zin jw = 1−w2 L 1.C 1+ jw Rl 2 Rl w L 1(−C 1+ w L 1C ) Do đó, ℜ { Zin }= (1−w¿¿ L 1.C 1)2 +¿ ¿ ¿ L 1= 1 (1+ ); w C1 Q C1¿ w RL Q Q= √ Rin −1 Rl √ Iout RL = Iin ℜ {Zin } ; √ ℜ {Zin } Vout = Vin RL 2.2 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ T Mạch phối hợp trở kháng hình chữ Pi dùng để phối hợp trở kháng điểm nguồn tải Mạch có tụ điện cuộn cảm tạo thành hình T hình đây: h -TH1: Cho dịng DC qua )¿+ jw L S-TH2: Chặn dòng DC qua jw C 1 Zinput={[ ( R L + jX L ) + ]/¿( jw L)}/¿ jw C L jw C s Zinput={¿ /¿ ( 2.3 Mạch phối hợp trở kháng hình chữ Pi Mạch phối hợp trở kháng hình chữ Pi dùng để phối hợp trở kháng điểm nguồn tải Mạch có tụ điện cuộn cảm tạo thành hình Pi hình đây: -TH1: Cho dòng DC qua Zinput={¿ ¿+ jw L }/¿ j w C s -TH2: Chặn dòng DC qua Zinput={[(R L + jX L )/¿ ( jw L L )]+ h }/¿ jw L S jw C 2.4 So sánh ưu nhược điểm PHẦN KẾT LUẬN Qua công việc lần này, việc thực tập giúp em thu kinh nghiệm kiến thức vơ hữu ích Thơng qua việc thực tập lớn, chúng em tính lũy nhiều kiến thức thực tế chuyên ngành điện tử viễn thông, thầy tạo cho chúng em niềm say mê học tập, tìm tịi kiến thức Ngồi kiến thức môn, chúng em học từ thầy kinh nghiệm, kỹ thiết thực giúp ích cho chúng em thực tốt nhiệm vụ, tập kĩ mềm, kĩ làm việc nhóm, Trong q trình thực đề tài này, dù cố gắng vốn kiến thức hạn hẹp nên tránh khỏi sai sót Nhóm em mong nhận đóng góp, phê bình, chia sẻ thầy để đề tài nhóm hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy! h TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Constantine A Balanis, Antenna Theory anlysis and design 1938 [2] Phan Anh, Lý thuyết kỹ thuật anten NXB Khoa học Kỹ thuật [3] Chien-Jen Wang and Yu-Lin Lee, A Compact Dipole Antenna for DTV Applications by Utilizing L-Shaped Stub and Coupling Strip Ieee transactions on antennas and propagation, vol 62, no 12, december 2014 [4] "Wiki," [Online] Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Logperiodic_antenna, truy nhập lần cuối ngày 02/01/2022 [5] "Wiki," [Online] Available: https://en.wikipedia.org/wiki/YagiUda_antenna, truy nhập lần cuối ngày 02/01/2022 h