Báo cáo thí nghiệm siêu cao tần và anten lab2
Báo cáo thí nghi ệm Siêu cao t ần anten lab2 GVHD : Trần Thị Hương Nhóm : 41B SVTH : Nguyễn Văn Hiếu Vũ Thành Trung Lê Văn Vũ LAB 2: Basic Transmission Lines in the Frequency Domain Gi ới thi ệu Ở lab này, sử dụng phần mềm SPICE để khảo sát sóng sin đuờng truyền ko suy hao Mục tiêu Lab giúp làm quen với sóng phản xạ từ tải so sánh mô với giá trị tính toán giản đồ Smith Basic Transmission Line Model Chúng ta có mô hình suy hao đường truyền T, cần hai thông số sau: Z0 trở kháng đặc tính TD thời gian trễ (time delay) , chiều dài đường truyền đơn vị thời gian Chiều dài L đường truyền thông qua trễ TD : L = Up Td Với Up vận tốc pha sóng đường truyền Với L’là độ tự cảm đơn vị chiều dài, C’dung kháng đơm vị chiều dài Thì ta có: up = L' C ' L' Z0 = C' Đối với cáp đồng trục thông thường RG58, trở kháng đặc tính là Z0 = 50 Ω và vận tốc pha Up =2 / 3 c. (Lưu ý: c = tốc độ của ánh sáng 3e8 m / s) Câu h ỏi : Đối với đường dây truyền tải như vậy, các điện cảm và điện dung trên mét bằng bao nhiêu? Vậy L’ = 250.10-9 H/m C’ = 0,1 nF/m Câu h ỏi : Đối với một cáp đồng trục khác nhau, μ = μ0 ε = 3ε0 Tính b/a Z0 = 50 Ω? từ công thức tính L’,C’ ta suy Suy ra: Vì vậy, ta có: Câu h ỏi : Nếu b = 3 mm trong câu hỏi 2, a bao nhiêu? Nếu b = 3 mm trong câu hỏi 2, Vậy a = 0.708 mm SPICE model of a transmission line problem Điện áp 1V, trở kháng nguồn ZG = 50Ω Đuờng truyền dạng T, nối với tải ZL = 100Ω Trở kháng đặc tính ZD = 50Ω ZG In p u t T1 ZL Load 50 1Vac 0Vdc 100 Z0 = 50 T D = { d e la y } VG PARAM ETERS: 0 d e la y = n s 0 Câu h ỏi : Ở tần số 200 MHz, và với , bước sóng trong đường truyền bằng bao nhiêu? Bước sóng trong đường truyền được tính công thức: Vậy bước sóng đường truyền 1(m) Câu h ỏi : Thời gian trễ kết hợp với λ/16 bằng bao nhiêu? Sử dụng công thức: L L TD = = up λ ⋅ f Vậy thời gian trễ kết hợp với λ/16 0.3125 ns Câu h ỏi : Sử dụng PSPICE, Excel, hoặc Matlab để vẽ sơ đồ độ lớn của điện áp tại đầu vào như một hàm của chiều dài xác định VSWR, và từ VSWR tính |Γ| Dùng PSPICE vẽ độ lớn của điện áp tại đầu vào theo biến chiều dài: Ta có Vinmin = 333.333mV Vinmax = 666.667mV Suy ra: Vmax 666.667 mV VSWR = = =2 Vmin 333.333mV VSWR − − 1 | Γ |= = = ≈ 0.3333 VSWR + + Vậy VSWR = |Γ| = 0.3333 Câu h ỏi7 : Sử dụng PSPICE vẽ sơ đồ độ lớn của dòng điện vào theo chiều dài Từ các giá trị trên biểu đồ, xác định VSWR, từ VSWR tính|Γ| Ta có Iinmin = 6.6667mA Iinmax = 13.3333mA I max 13.3333mA VSWR = = =2 I 6.6667mA VSWR −1 −1 | Γ |= = = ≈ 0.3333 VSWR + + Câu h ỏi : Vẽ độ lớn trở kháng theo chiều dài dùng PSPICE Biểu diễn phần thực phần ảo trở kháng PSPICE Phần thực của trở kháng Phần ảo của trở kháng Câu h ỏi : Tính toán trực tiếp Γ và VSWR sử dụng phương trình (2.6) và (2.7) . So sánh lại kết đo câu 6, 7 và 8? Z L − Z0 Γ= (2.7) Z L + Z0 1+ Γ (2.6) VSWR = 1− Γ Tính toán trực tiếp: Z L − Z 100 Ω − 50 Ω Γ= = = ≈ 0.3333 Z L + Z 100 Ω + 50 Ω 1+ Γ =2 VSWR = = 1− Γ 1− 1+ kết tính theo công thức câu 6, 7, giống Câu h ỏi 11 : Nếu ta có mét cáp đồng trục câu hỏi 4, tần số λ/2, 2.5λ (không thay đổi chiều dài vật lý đường truyền) Trả lời : Cáp đồng trục trong câu hỏi 4 có tần số f = 200MHz Vì vậy, nó có chiều dài Và nó có chiều dài λ 2.5λ 1 f = 200 MHz = 100 MH 2 2.5 f = 2.5 X 200 MHz = 500 Mhz Câu h ỏi 12: Vẽ dạng sóng biên độ điện áp vào ứng với chiều dài (Lengths) khác (có thể điều chỉnh thay đổi tần số)? VSWR bao nhiêu? Vmax 666.667 mV VSWR = = =2 Vmin 333.333mV Thay th ế t ải 25 Ω cho t ải 100 Ω Câu h ỏi 13: Vẽ dạng sóng biên độ điện áp vào, so sánh với tr ường hợp tr ước tải 100 Ω Tính VSWR? Vmax 666.667 mV VSWR = = =2 Vmin 333.333mV Ta thấy hai trường hợp 100Ω và 25Ω , VSWR Ngắn mạch tải ZL = 0,001 Ω Câu h ỏi 14: Vẽ dạng sóng biên độ điện áp vào Từ biểu đồ dạng sóng, Tính VSWR Từ phương trình (2.6) (2.7) Tính VSWR So sánh hai kết quả? Đồ thị dạng sóng biên độ của điện áp tại đầu vào: Tính VSWR t hai cách: T đ th ị: Vmax = 1V Vmin = 0V Vmax 1V VSWR = = =∞ Vmin 0V T công th ức (2.6) and (2.7): Z L − Z 0.01Ω − 50Ω Γ= = ≈ −1 Z L + Z 0.01Ω + 50Ω 1+ Γ 1+ | | VSWR = = =∞ − Γ 1− | | Ta thấy hai kết tính Cho hở mạch tải, ZL= MΩ Câu h ỏi 15: Vẽ dạng sóng biên độ điện áp vào Từ biểu đồ dạng sóng, Tính VSWR Từ phương trình (2.6) (2.7) Tính VSWR So sánh hai kết quả? Tính VSWR t hai cách: T đ th ị: Vmax = 1V Vmin = 0V Vmax 1V VSWR = = =∞ Vmin 0V T công th ức (2.6) and (2.7): Z L − Z 10 Ω−50Ω 9999950Ω Γ= = = ≈1 Z L + Z 10 Ω+ 50Ω 1000050Ω 1+ Γ 1+ | | VSWR = = =∞ − Γ 1− | | Ta thấy hai kết tính Câu h ỏi 16 : Hai đồ thị câu hỏi 14 câu hỏi 15 tương tự nào? Từ hai đồ thị vẽ trong câu 14và 15 ta thấy chúng có biên độ nhau(max min).chu kì nhau và 0.1GHz.chỉ khác góc pha [...]... điện áp vào, và so sánh với tr ường hợp tr ước ở tải 100 Ω Tính VSWR? Vmax 666.667 mV VSWR = = =2 Vmin 333.333mV Ta thấy trong hai trường hợp 100Ω và 25Ω , thì VSWR là bằng nhau Ngắn mạch tải ZL = 0,001 Ω Câu h ỏi 14: Vẽ dạng sóng biên độ của điện áp vào Từ biểu đồ dạng sóng, Tính VSWR Từ các phương trình (2.6) và (2.7) Tính VSWR So sánh hai kết quả? Đồ thị dạng sóng biên độ của điện áp tại đầu vào:... tiếp Γ và VSWR sử dụng phương trình (2.6) và (2.7) . So sánh lại kết quả đo ở các câu 6, 7 và 8? Z L − Z0 Γ= (2.7) Z L + Z0 1+ Γ (2.6) VSWR = 1− Γ Tính toán trực tiếp: Z L − Z 0 100 Ω − 50 Ω 1 Γ= = = ≈ 0.3333 Z L + Z 0 100 Ω + 50 Ω 3 1 1+ Γ 3 =2 VSWR = = 1 1− Γ 1− 3 1+ kết quả khi tính theo công thức và ở câu 6, 7, 8 là giống nhau Câu h ỏi 11 : Nếu ta có 1 mét cáp đồng trục như ở trong câu hỏi 4, thì tần. .. 0, λ/16, 2λ/16, , 15λ/16, λ Sử dụng Excel,tạo một bảng biên đô điện áp và biên độ dòng điện ở các node Input và Load cho mỗi chiều dài Câu h ỏi 6 : Sử dụng PSPICE, Excel, hoặc Matlab để vẽ sơ đồ độ lớn của điện áp tại đầu vào như là một hàm của chiều dài xác định VSWR, và từ VSWR tính |Γ| Dùng PSPICE vẽ độ lớn của điện áp tại đầu vào theo biến chiều dài: Ta có Vinmin = 333.333mV Vinmax = 666.667mV... dài vật lý của đường truyền) Trả lời : Cáp đồng trục trong câu hỏi 4 có tần số f = 200MHz Vì vậy, nó có chiều dài Và nó có chiều dài tại 1 λ 2 tại 2.5λ 1 1 f = 200 MHz = 100 MH 2 2 2.5 f = 2.5 X 200 MHz = 500 Mhz Câu h ỏi 12: Vẽ dạng sóng biên độ của điện áp vào ứng với các chiều dài (Lengths) khác nhau (có thể điều chỉnh thay đổi tần số)? VSWR bằng bao nhiêu? Vmax 666.667 mV VSWR = = =2 Vmin 333.333mV... Vậy VSWR = 2 và |Γ| = 0.3333 Câu h ỏi7 : Sử dụng PSPICE vẽ sơ đồ độ lớn của dòng điện vào theo chiều dài Từ các giá trị trên biểu đồ, xác định VSWR, và từ VSWR tính|Γ| Ta có Iinmin = 6.6667mA Iinmax = 13.3333mA I max 13.3333mA VSWR = = =2 I min 6.6667mA VSWR −1 2 −1 1 | Γ |= = = ≈ 0.3333 VSWR + 1 2 + 1 3 Câu h ỏi 8 : Vẽ độ lớn của trở kháng theo chiều dài dùng PSPICE Biểu diễn phần thực và phần ảo của... 1+ Γ 1+ | 1 | VSWR = = =∞ 1 − Γ 1− | 1 | Ta thấy hai kết quả tính được như nhau Câu h ỏi 16 : Hai đồ thị ở trong câu hỏi 14 và câu hỏi 15 tương tự nhau như thế nào? Từ hai đồ thị được vẽ trong câu 1 4và 15 ta thấy chúng đều có biên độ như nhau(max và min).chu kì cũng bằng nhau và bằng 0.1GHz.chỉ khác nhau ở góc pha ... + Z 0 0.01Ω + 50Ω 1+ Γ 1+ | 1 | VSWR = = =∞ 1 − Γ 1− | 1 | Ta thấy hai kết quả tính được như nhau Cho hở mạch tải, ZL= 1 MΩ Câu h ỏi 15: Vẽ dạng sóng biên độ của điện áp vào Từ biểu đồ dạng sóng, Tính VSWR Từ các phương trình (2.6) và (2.7) Tính VSWR So sánh hai kết quả? Tính VSWR t ừ hai cách: T ừ đ ồ th ị: Vmax = 1V Vmin = 0V Vmax 1V VSWR = = =∞ Vmin 0V T ừ công th ức (2.6) and (2.7): Z L − Z 0 10 ... Excel, hoặc Matlab để vẽ sơ đồ độ lớn của điện áp tại đầu vào như một hàm của chiều dài xác định VSWR, và từ VSWR tính |Γ| Dùng PSPICE vẽ độ lớn của điện áp tại đầu vào theo biến chiều dài: Ta có Vinmin = 333.333mV... kháng Phần ảo của trở kháng Câu h ỏi : Tính toán trực tiếp Γ và VSWR sử dụng phương trình (2.6) và (2.7) . So sánh lại kết đo câu 6, 7 và 8? Z L − Z0 Γ= (2.7) Z L + Z0 1+ Γ (2.6) VSWR = 1− Γ Tính... đồng trục câu hỏi 4, tần số λ/2, 2.5λ (không thay đổi chiều dài vật lý đường truyền) Trả lời : Cáp đồng trục trong câu hỏi 4 có tần số f = 200MHz Vì vậy, nó có chiều dài Và nó có chiều dài λ