Điện tử viễn thông MW part3 khotailieu

Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Điện áp, dòng điện trở kháng đặc tính Với sóng TEM điện áp, dòng điện trở kháng đặc tính thơng số giá trị khơng đổi đường truyền sóng khơng đổi dọc theo đường dây (đường dây định nghĩa rõ ràng) => tích phân độc lập với đường truyền sóng Tuy nhiên với sóng khơng phải TEM (ống dẫn sóng) giá trị thay đổi sóng truyền theo đường dẫn thay đổi => tích phân phụ thuộc vào đường truyền dẫn Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận trở kháng, dẫn nạp Xét mạng siêu cao tần gồm N cửa (port) Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận trở kháng  V1   Z11 V   Z   =  21 M   M    VN   Z N Z12 Z 22 ZN2 L Z1 N   I1  L Z N   I  M  M    L Z NN   I N  Vn = Vn+ + Vn− với   I n = I n+ + I n− Hay ta biểu diễn [V] = [Z][I] + Ma trận dẫn nạp  I1   Y11 Y12 L Y1N   V1   I  Y  V  Y L Y 21 22 N    = M  M M  M       I Y Y L Y NN  VN   N   N1 N Hay ta biểu diễn [I] = [Y][V] Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Từ ma trận ta có Vi Z ij = Ij Zij tìm cách: - Đưa vào cử jth dòng Ij I k =0 for k≠ j - Hở mạch tất cửa lại Ik = k≠j - Đo điện áp cửa ith ⇒ Zii trở kháng ngỏ vào cửa ith tất cửa khác hở mạch ⇒ Zij trở kháng chuyển đổi từ cửa ith sang cửa jth tất cửa khác hở mạch Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Từ ma trận ta có Yij = Ii Vj Yij tìm cách: - Đưa vào cử jth điện áp Vj Vk = for k≠ j - Ngắn mạch tất cửa lại Vk = k≠j - Đo dòng điện ngắn mạch cửa ith - Nếu mạng khơng chứa phần tử khơng đảo ma trận [Z] ma trận [Y] đối xứng Z ij = Z ji  Yij = Y ji hay [Z ] = [Z ]T - Nếu mạng chứa phần tử khơng tổn hao Zij Yij ảo Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận tán xạ (scattering matrix) - Điện áp dòng tương đương thuận tiện việc phân tích hệ thống - Các thơng số khơng dễ dàng đo đạt hệ thống cao tần băng rộng • Vấn đền ngắn mạch, hở mạch • Các phần tử tích cực transistor, diode thường khơng hoạt động ổn định ngắn mạch hở mạch - Thông số tán xạ liên quan đến sóng tới sóng phản xạ - Các thơng số tán xạ đo đạt trực tiếp - Biến đổi từ thông số tán xạ sang thông số khác cách dễ dàng Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận tán xạ (scattering matrix) V1−   S11  −  V2  =  S 21  M   M  −  VN   S N Sij = S12 S 22 SN hay [V ] = [S][V ] − + Sij tìm cách: − Vi V j+ L S1N  V1+    L S N  V2+  M  M   +  L S NN  VN  - Đưa vào cử jth điện áp Vj+ Vk+ = for k≠ j Trong Vi- Vj+ biên độ sóng phản xạ sóng tới - Các sóng tới cửa lại Vk+ = với k≠j => cửa lại phối hợp trở kháng - Đo sóng phản xạ cửa ith ⇒ Sii hệ số phản xạ cửa ith tất cửa khác PHTK ⇒ Sij hệ số truyền dẫn từ cửa ith sang cửa jth tất cửa khác PHTK Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Khi mạng đảo ma trận [S] đối xứng [S ] = [S ] T + Khi mạng khơng tổn hao ma trận [S] ma trận Unitary ( ) [S ]* = [S ]T −1  T * [S ] [S ] = [I ] N hay ∑S k =1 ki S = δ ij * kj 1 if i = j where δ ij =  0 if i ≠ j Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Dịch chuyển mặt phẳng chuẩn hố Thơng số tán xạ phụ thuộc vào pha biên độ sóng tới, sóng phản xạ => mặt phẳng pha chuẩn phải rõ cho cửa (tại vị trí khảo sát) => dịch chuyển mặt phẳng khảo sát thơng số S thay đổi zn = [V ] = [S][V ] − + zn = ln [V′ ] = [S′][V′ ] − + Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Dịch chuyển mặt phẳng chuẩn hoá Vn′ =V e =V e  − − − jβnln − − jθn Vn′ =Vn e =Vn e + + jβnln n e jθ1 L    jθ e M  − −  V = V′ M O   jθ N   L e  [ ] [ ] + jθn n e− jθ1 L    − jθ e M  V′+ V+ =   M O   − jθ N  L e   [ ] [ ] 10 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Dịch chuyển mặt phẳng chuẩn hoá e− jθ1 L  e− jθ1 L      − jθ − jθ e e M M [S]  V′+ V′− =   M O   M O    − jθ N  − jθ N  L e   L e   [ ] [ ] e− jθ1 L  e− jθ1 L      − jθ − jθ e M   e M   ′ [S ] =  [S]  M O M O   − jθ N   − jθ N  L e   L e   11 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận tán xạ tổng quát (khi trở kháng đặc tính cửa khác nhau) 12 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận tán xạ tổng quát (khi trở kháng đặc tính cửa khác nhau)  Vn+ a n = Z 0n   − b = Vn  n Z 0n  Vn = Vn+ + Vn− = Z n (an + bn )  ⇒ 1 + −  I n = Z Vn − Vn = Z (an − bn ) 0n 0n  ( ) + Công suất cung cấp cho cửa nth ( 1 * Pn = Re(Vn I n ) = an − b n 2 ) 13 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận tán xạ tổng quát [b] = [S ][a ] Vi bi Sij = aj = ak = for k≠ j − Z 0i Vi + Z 0i Vk+ = for k≠ j 14 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận truyền dẫn ABCD (chỉ cho mạng cửa) V1 = AV2 + BI   I1 = CV2 + DI V1   A B  V2  ⇔  = I  I C D    1  15 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận truyền dẫn ABCD (chỉ cho mạng cửa) V1 A= V2 I =0 V1 A= V2 I =0 Z11 = Z 21 V1 B= I2 V V1 B= I2 V Z11Z 22 − Z12 Z 21 = Z 21 I1 C= V2 I =0 I1 C= V2 I =0 = Z 21 V2 = I1 A= I2 V2 = Z 22 = Z 21 =0 I1 A= I2 =0 16 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ Ma trận ABCD mắc cascade sau V1   A1  I  = C  1  B1  V2  and    D1   I  V1   A1 ⇒ =  I1  C1 B1   A2 D1  C2 V2   A2  I  = C  2  B2  V3  D2   I  B2  V3  D2   I  17 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ Mối quan hệ thông số ma trận 18 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Graph tín hiệu (giản đồ tín hiệu) - Cấu trúc giản đồ tín hiệu gồm phần tử bản: Nút (node) Nhánh (branch) - Mỗi cửa ith hệ thống siêu cao tần gồm nút bi Nút biểu diễn nút sóng vào cửa ith Nút bi biễu diễn nút sóng phản xạ cửa ith - Nhánh đường nối nút có hướng từ nút đến nút có trọng số thống số ma trận [S] => Giải tìm tỷ số biên độ nút biến đổi tương đương hay định lý Mason 19 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Graph tín hiệu mạng cửa nguồn 20 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Luật biến đổi tương đương tín hiệu Luật nối tiếp Luật song song Luật vòng lặp Luật tách nút 21 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ví dụ 22 Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ví dụ 23 ... Ii Vj Yij tìm cách: - Đưa vào cử jth điện áp Vj Vk = for k≠ j - Ngắn mạch tất cửa lại Vk = k≠j - Đo dòng điện ngắn mạch cửa ith - Nếu mạng không chứa phần tử khơng đảo ma trận [Z] ma trận [Y]... phần tử không tổn hao Zij Yij ảo Telecommunications Program Phần 3: Ma trận tán xạ + Ma trận tán xạ (scattering matrix) - Điện áp dòng tương đương thuận tiện việc phân tích hệ thống - Các thông. .. phần tử tích cực transistor, diode thường không hoạt động ổn định ngắn mạch hở mạch - Thông số tán xạ liên quan đến sóng tới sóng phản xạ - Các thơng số tán xạ đo đạt trực tiếp - Biến đổi từ thông