Đang tải... (xem toàn văn)
Để tổng hợp các kiến thức đã học cũng như hoàn thànhyêu cầu của thầy với môn này, nhóm em đã làm một bài tập lớn về chủ đề Stub matching.Nhóm em xin được cám ơn cô Nguyễn Hồng Anh đã giả
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
BÁO CÁO
ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNGĐề tài:
STUB MATCHING
Nhóm sinh viên thực hiện: ĐỖ NGỌC HIẾU - 20203418NGUYỄN ĐỨC HUY - 20203450LÊ ĐÌNH THỰC - 20203599NGUYỄN VĂN TRÀ - 20203773Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN HỒNG ANH
Hà Nội, January 29, 2023
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
BÁO CÁO
ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNGĐề tài:
STUB MATCHING
Nhóm sinh viên thực hiện: ĐỖ NGỌC HIẾU - 20203418NGUYỄN ĐỨC HUY - 20203450LÊ ĐÌNH THỰC - 20203599NGUYỄN VĂN TRÀ - 20203773Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN HỒNG ANH
Hà Nội, January 29, 2023
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Anten là một chuyên ngành cốt lõi của viễn thông Một trong những cơ sở cốt lõicủa ngành mà mọi sinh viên đều cần nắm chắc để có kiến thức học tập những môn tiếptheo cũng như để áp dụng vào các công việc khi đi làm là Anten và truyền sóng Mônhọc đưa ta một cái nhìn tổng quan về sóng, truyền sóng trong thực tế, cấu trúc của antenvà cách thiết kế một số anten Để tổng hợp các kiến thức đã học cũng như hoàn thànhyêu cầu của thầy với môn này, nhóm em đã làm một bài tập lớn về chủ đề Stub matching.Nhóm em xin được cám ơn cô Nguyễn Hồng Anh đã giảng dạy, hướng dẫn bọn em tậntình trong thời gian qua.
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Chúng em là nhóm sinh viên khóa 65 ngành Điện tử Viễn thông Người hướng dẫnlà Ths Nguyễn Hồng Anh Nhóm chúng em xin cam đoan toàn bộ nội dung được trìnhbày trong báo cáo môn học Anten và truyền sóng về chủ đề Stub Matching là kết quả quátrình tìm hiểu và nghiên cứu của chúng em Các dữ liệu được nêu trong báo cáo là hoàntoàn trung thực, phản ánh đúng kết quả đo đạc thực tế Mọi thông tin trích dẫn đều tuânthủ các quy định về sở hữu trí tuệ; các tài liệu tham khảo được liệt kê rõ ràng Chúng emxin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung được viết trong báo cáo này.
Hà Nội, January 29, 2023.
Người cam đoan(Nhóm trưởng)Lê Đình Thực
Trang 5MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮTiDANH MỤC HÌNH VẼiiCHƯƠNG 1 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG1
2.3.1 Thay cuộn cảm bởi đoạn dây chêm ngắn mạch 2
2.3.2 Thay tụ điện bởi đoạn dây chêm hở mạch 4
CHƯƠNG 3 CHỨNG MINH53.1 Đặt vấn đề 5
Trang 6DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Trang 7DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Thay cuộn cảm bởi đoạn dây chêm ngắn mạch 3
Hình 2.2 Thay tụ điện bởi đoạn dây chêm hở mạch 4
Trang 8CHƯƠNG 1 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG1.1 Đặt vấn đề
Phối hợp trở kháng một tải 200Ω với đường truyền Zo = 50Ω Hiệu suất được đánhgiá theo bằng thông mà ở đó Phối hợp trở kháng là chấp nhận được Ta giả sử rằng băngthông được đo ở mức công suất phản xạ là -20dB Tần số trung tâm là 1 GHz, hệ số điệnmôi của đường truyền là εr= 4.
Có bốn kiểu phối hợp trở kháng lần lượt là:
•PHTK bằng cách mắc nối tiếp với cuộn cảm(L).•PHTK bằng cách mắc nối tiếp với tụ điện(C).•PHTK bằng cách mắc song song với cuộn cảm(L).•PHTK bằng cách mắc song song với tụ điện(C).
1.2 Giải quyết vấn đề
Tìm vị trí và độ lớn của các thành phần trong từng trường hợp:Khi mắc nối tiếp các thành phần thì: ZL= RL+ jXL,
Khi mắc song song các thành phần thì: Y = G + j B,
Thông qua quá trinh mô phỏng trên Mathlab bằng file matchzload.m ta tìm được vị trívà độ lớn của các thanh phần qua bốn kiểu phối hợp trở kháng là:
•Nối tiếp với cuộn cảm(L):
l = 0.011062m; XL= 75,029554Ω; L = 1,194132.10−8H.•Nối tiếp với tụ điện(C):
l = 0,063917m; XL= -74,931385 ; C = 2,124009.Ω 10−12F.•Song song với cuộn cảm(L):
l = 0.026417m; B = -0,029973 S; L = 5,310023.10−9H.•Song song với tụ điện(C):
l = 0,048562m; B = 0,030012 S; C = 4,776530.10−12F.
1
Trang 9CHƯƠNG 2 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG DÂY CHÊM NỐI TIẾP2.1 Đặt vấn đề
Ta sẽ thay cuộn cảm bằng dây chêm ngắn mạch và tự điện bằng dây chêm hở mạchvà tinh xem chiều dài của các dây chêm cho phù hợp với bài toan phối hợp trở kháng!
2.2 Lý thuyết PHTK bằng dây chêm nối tiếp
•B1: Chuẩn hóa trở kháng tải Z′
Z0= r + j.x (điểm tải A).
•B2: Dịch chuyển A trên vòng tròn SWR = const theo chiều về nguồn đến điểm B:ZB′ = 1 ± j.XB (B là giao của vòng tròn SWR = const và vòng tròn r = 1).•B3: Khử phần ảo bằng cách mắc nối tiếp cuộn cảm hoặc tụ điện có giá trị j.XBnếu
nối tiếp L, -j.XBnếu nối tiếp C.
•B4: Chọn điểm D là điểm bên trái của trục ngang nếu dây chêm ngắn mạch(Z = 0),điểm bên phải của trục ngang nếu dây chêm hở mạch(Z → ∞).
Chiều dài dây chêm lc= lDCtheo chiều về nguồn.
B= 1 - j.1,7 Ω (điểm B)→Z′
C= j.1,7 Ω (điểm C)
Vậy chiều dài dây chêm lc= lDCtheo chiều về nguồn = 0,166 λ
2
Trang 10Hình 2.1 Thay cuộn cảm bởi đoạn dây chêm ngắn mạch
3
Trang 112.3.2 Thay tụ điện bởi đoạn dây chêm hở mạchTa đã có Z0= 50Ω, ZL= 200-j.75 Ω
Z0= 4 - j.1,5 Ω (điểm A)→Z′
B= 1 - j.1,7 Ω (điểm B)→Z′
C= j.1,7 Ω (điểm C)
Vậy chiều dài dây chêm lc= lDCtheo chiều về nguồn = 0,416 λ
Hình 2.2 Thay tụ điện bởi đoạn dây chêm hở mạch
4
Trang 12CHƯƠNG 3 CHỨNG MINH3.1 Đặt vấn đề
Ta sẽ chứng minh các kết quả mô phỏng trên matchzload.m và kết quả tính tay ởtrên thông qua RFSim99 là trùng khớp Qua đó khẳng định tính chính xác của các kếtquả trên.
3.2 Giải quyết vấn đề
Hình 3.1
Hình 3.2
5
Trang 13Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
6
Trang 14Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
7
Trang 15CHƯƠNG 4 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG DÂY CHÊM SONGSONG
4.1 Đặt vấn đề
Ta sẽ phải tinh tổng khoảng cách từ tải và chiều dài của dây chêm cho hai trườnghợp mắc song song của dây chêm.
4.2 Lý thuyết PHTK bằng dây chêm song song
•B1: Chuẩn hóa trở kháng tải Z′
Z0= r + j.x (điểm A).•B2: Lấy đối xứng điểm A qua tâm ta được điểm A′
•B3: Dịch chuyển A trên vòng tròn SW R = const theo chiều về nguồn đến điểm B:ZB′ = 1 ± j.XB (B là giao của vòng tròn SW R = const và vòng trònr = 1).•B4: Khử phần ảo bằng cách mắc nối tiếp cuộn cảm hoặc tụ điện có giá trị j.XBnếu
nối tiếp L, -j.XBnếu nối tiếp C.
•B5: Chọn điểm D là điểm bên phải của trục ngang nếu dây chêm ngắn mạch(Y →∞), điểm bên trái của trục ngang nếu dây chêm hở mạch(Y = 0).
Tổng khoảng cách từ tải l1= lA′Btheo chiều về nguồn.Chiều dài dây chêm lc= lDCtheo chiều về nguồn.
4.3 Giải quyết vấn đề
Ta đã có Z0= 50Ω, RL= 200Ω, XL= w.L = 33,36Ω→ZL= RL// j.XL
Z0= 0,11 + j.0,65 Ω (điểm A)→Y′
Z′L= 0,25 - j.1,49 S (điểm )A′→Z′
B= 1 + j.3,5 Ω (điểm B)→Z′
C= -j.3,5 Ω (điểm C)
Vậy tổng khoảng cách từ tải l1= lA′Btheo chiều về nguồn = 0.363 λ , chiều dài dây chêmhở mạch lc1= lD1Ctheo chiều về nguồn = 0,297 λ , chiều dài dây chêm ngắn mạchlc2=lD2Ctheo chiều về nguồn = 0,047 λ
8
Trang 16Hình 4.1 PHTK dây chêm song song
9
Trang 17KẾT LUẬN
Qua quá trình học tập và nghiên cứu, nhóm chúng em nhận thấy việc mô phỏngAnten là bài tập giúp vận dụng và trực quan hóa được những kiến thức đã học, đòi hỏiviệc sử dụng các kiến thức lý thuyết, kỹ năng thực hành và xử lý linh hoạt Dựa trênnhững kiến thức đã tìm hiểu, nhóm chúng em đã thực hiện mô phỏng theo yêu cầu đềbài và tổng kết lại qua bài báo cáo nào Chúng em xin chân thành cảm ơn cô NguyễnHồng Anh đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn nhóm em hoàn thành bài tập lớn này Trongquá trình thực hiện, do kiến thức và kỹ năng còn hạn chế, khó tránh khỏi một số sai sót,nhầm lẫn, rất mong được sự góp ý, chỉ dẫn từ cô Nhóm em xin chân thành cảm ơn.
10