báo cáo anten và truyền sóng đề tài stub matching

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG

Đề tài:

STUB MATCHING

Nhóm sinh viên thực hiện: ĐỖ NGỌC HIẾU - 20203418

NGUYỄN ĐỨC HUY - 20203450

LÊ ĐÌNH THỰC - 20203599 NGUYỄN VĂN TRÀ - 20203773 Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN HỒNG ANH

Hà Nội, January 29, 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

ANTEN VÀ TRUYỀN SÓNG

Đề tài:

STUB MATCHING

Nhóm sinh viên thực hiện: ĐỖ NGỌC HIẾU - 20203418

NGUYỄN ĐỨC HUY - 20203450

LÊ ĐÌNH THỰC - 20203599 NGUYỄN VĂN TRÀ - 20203773 Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN HỒNG ANH

Hà Nội, January 29, 2023

LỜI NÓI ĐẦU

Anten là một chuyên ngành cốt lõi của viễn thông Một trong những cơ sở cốt lõi của ngành mà mọi sinh viên đều cần nắm chắc để có kiến thức học tập những môn tiếp theo cũng như để áp dụng vào các công việc khi đi làm là Anten và truyền sóng Môn học đưa ta một cái nhìn tổng quan về sóng, truyền sóng trong thực tế, cấu trúc của anten

và cách thiết kế một số anten Để tổng hợp các kiến thức đã học cũng như hoàn thành yêu 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 tận tình trong thời gian qua

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em là nhóm sinh viên khóa 65 ngành Điện tử Viễn thông Người hướng dẫn

là Ths Nguyễn Hồng Anh Nhóm chúng em xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong báo cáo môn học Anten và truyền sóng về chủ đề Stub Matching là kết quả quá trình tìm hiểu và nghiên cứu của chúng em Các dữ liệu được nêu trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, phản ánh đúng kết quả đo đạc thực tế Mọi thông tin trích dẫn đều tuân thủ các quy định về sở hữu trí tuệ; các tài liệu tham khảo được liệt kê rõ ràng Chúng em xin 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

MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC HÌNH VẼ ii CHƯƠNG 1 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Giải quyết vấn đề 1

CHƯƠNG 2 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG DÂY CHÊM NỐI TIẾP 2 2.1 Đặt vấn đề 2

2.2 Lý thuyết PHTK bằng dây chêm nối tiếp 2

2.3 Giải quyết vấn đề 2

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 MINH 5 3.1 Đặt vấn đề 5

3.2 Giải quyết vấn đề 5

CHƯƠNG 4 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG DÂY CHÊM SONG SONG 8 4.1 Đặt vấn đề 8

4.2 Lý thuyết PHTK bằng dây chêm song song 8

4.3 Giải quyết vấn đề 8

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

i

DANH 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

Hình 3.1 Hình 3.1 5

Hình 3.2 Hình 3.2 5

Hình 3.3 Hình 3.3 6

Hình 3.4 Hình 3.4 6

Hình 3.5 Hình 3.5 6

Hình 3.6 Hình 3.6 7

Hình 3.7 Hình 3.7 7

Hình 3.8 Hình 3.8 7

Hình 4.1 PHTK dây chêm song song 9

ii

CHƯƠNG 1 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG

1.1 Đặt vấn đề

Phối hợp trở kháng một tải 200Ω với đường truyền Zo = 50Ω Hiệu suất được đánh giá theo bằng thông mà ở đó Phối hợp trở kháng là chấp nhận được Ta giả sử rằng băng thông được đo ở mức công suất phản xạ là -20dB Tần số trung tâm là 1 GHz, hệ số điện môi 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 trí

và 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

CHƯƠNG 2 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG DÂY CHÊM NỐI TIẾP

2.1 Đặt vấn đề

Ta sẽ thay cuộn cảm bằng dây chêm ngắn mạch và tự điện bằng dây chêm hở mạch

và 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′

L=Z L

Z 0= 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

2.3 Giải quyết vấn đề

2.3.1 Thay cuộn cảm bởi đoạn dây chêm ngắn mạch

Ta đã có Z0= 50Ω, ZL= 200+j.75 Ω

→Z′

L=Z L

Z 0= 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 = 0,166 λ

2

Hình 2.1 Thay cuộn cảm bởi đoạn dây chêm ngắn mạch

3

2.3.2 Thay tụ điện bởi đoạn dây chêm hở mạch

Ta đã có Z0= 50Ω, ZL= 200-j.75 Ω

→Z′

L=Z L

Z 0= 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

CHƯƠNG 3 CHỨNG MINH

3.1 Đặt vấn đề

Ta sẽ chứng minh các kết quả mô phỏng trên matchzload.m và kết quả tính tay ở trên thông qua RFSim99 là trùng khớp Qua đó khẳng định tính chính xác của các kết quả trên

3.2 Giải quyết vấn đề

Hình 3.1

Hình 3.2

5

Hình 3.3

Hình 3.4

Hình 3.5

6

Hình 3.6

Hình 3.7

Hình 3.8

7

CHƯƠNG 4 PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG DÂY CHÊM SONG

SONG

4.1 Đặt vấn đề

Ta sẽ phải tinh tổng khoảng cách từ tải và chiều dài của dây chêm cho hai trường hợp mắc song song của dây chêm

4.2 Lý thuyết PHTK bằng dây chêm song song

•B1: Chuẩn hóa trở kháng tải Z′

L=Z L

Z 0= 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

→Z′

L=Z L

Z 0= 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 chêm

hở mạch lc1= lD1Ctheo chiều về nguồn = 0,297 λ , chiều dài dây chêm ngắn mạchlc2=

lD2Ctheo chiều về nguồn = 0,047 λ

8

Hình 4.1 PHTK dây chêm song song

9

KẾT LUẬN

Qua quá trình học tập và nghiên cứu, nhóm chúng em nhận thấy việc mô phỏng Anten là bài tập giúp vận dụng và trực quan hóa được những kiến thức đã học, đòi hỏi việc sử dụng các kiến thức lý thuyết, kỹ năng thực hành và xử lý linh hoạt Dựa trên những kiến thức đã tìm hiểu, nhóm chúng em đã thực hiện mô phỏng theo yêu cầu đề bài và tổng kết lại qua bài báo cáo nào Chúng em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Hồng Anh đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn nhóm em hoàn thành bài tập lớn này Trong quá 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