(TIỂU LUẬN) báo cáo TIỂU LUẬN kỹ THUẬT SIÊU CAO tần CHỦ đề SÓNG điện từ TRONG các hệ ĐỊNH HƯỚNG

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA
VIỄN THƠNG

BÁO CÁO TIỂU LUẬN KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN
CHỦ ĐỀ: SÓNG ĐIỆN TỪ TRONG CÁC HỆ ĐỊNH HƯỚNG

Giảng viên hướng dẫn

HỌ VÀ TÊN

Hà Nội - 2022


MỤC LỤC
PHẦN I: LỜI MỞ
ĐẦU PHẦN II: NỘI
DUNG
1. Phân loại dải sóng siêu cao tần và đặc điểm của sóng siêu cao tần
2. Khái niệm về hệ định hướng sóng điện từ
3. Ống dẫn sóng hình chữ nhật
3.1 Trường điện ngang
3.2.Trường từ ngang
4. Ống dẫn sóng trụ trịn
4.1 Trường điện ngang
4.2. Trường từ ngang
5. Cáp đồng trục
6. Đường dây song hành
7. Mạch dải
8. Ống dẫn sóng điện mơi
PHẦN III: KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM

KHẢO

Lời mở đầu
Siêu cao tần là lĩnh vực đặc thù của ngành Điện tử Viễn thông , khảo sát các hiện tượng truyền sóng
và đặc tính hoạt động của mạch điện tử ở tần số siêu cao. Vùng cao tần được định nghĩa là siêu cao


tùy thuộc hoàn toàn vào quan điểm của người phân tích thiết kế và sử dụng nhiều thiết bị mà không
nhất thiết phải giới hạn từ mốc tần số nào trở lên. Có thể diễn giải một cách nơm na tần số tín hiệu là
siêu cao khi kích thước của mạch điện so sánh được với bước sóng truyền tín hiệu
Với sự phát triển vượt bậc như thế thì mơn kỹ thuật siêu cao tần đã trở thành một môn học
chuyên ngành khoa học kỹ thuật như : Điện, Điện tử, Tin học , Viễn thơng, Tự động hóa …..
Trong xu hướng bùng nổ của kỹ thuật viễn thông trên thế giới , nhất là kỹ thuật mới về thông tin
vệ tinh, ra đa , quang học , các vấn đề về kỹ thuật . Siêu cao tần lại trở thành một vấn đề rất quan trọng
của các nhà nghiên cứ thiết kế về phát triển kỹ thuật mới
Ngày nay, chúng ta tiếp xúc với các loại sóng hằng ngày như: sóng điện thoại, sóng radio, sóng vơ
tuyến…. Mỗi loại sóng sẽ có đặc điểm khác nhau. Tất cả các loại sóng này cịn được gọi chung là sóng
điện từ.Chính vì vậy nhóm 17 chúng em đã chọn tìm hiểu và nghiên cứu về chủ đề : “ Sóng điện từ trong
các hệ định hướng ”
Nội dung
I.

Phân loại dải sóng siêu cao tần và đặc điểm của sóng siêu cao tần
Đầu tiên chúng ta sẽ cùng tìm hiểu dải sóng diêu cao tần là gì và được phân ra mấy loại ? Dải
sóng siêu cao tần là một phần của dải sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng từ 10m
đến 1mm, tương ứng với dải tần số f từ 3.10 7 Hz đến 3.1011 Hz . Và nó được
phân ra bốn dải nhỏ
+ Dải sóng m hay VHF ( = 10m ÷1m; f = 30MHz ÷ 300Mhz )
+ Dải sóng dm hay UHF ( = 10dm ÷1dm; f = 30dMHz ÷ 3Ghz )
+ Dải sóng cm hay SHF ( = 10cm ÷1cm; f = 3GHz ÷ 30Ghz )

+ Dải sóng mm hay EHF ( = 10mm ÷1mm; f = 30GHz ÷ 300Ghz )
Các dải sóng siêu cao tần được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các thiết bị vô tuyến
điện tử ở các lĩnh vực khác nhau như : truyền hình , phát thanh FM , thơng tin vệ tinh , thông tin
di động , radar, đạo hàm , ….
Sở dĩ như vậy vì sóng siêu cao tần có các tính chất đặc biệt như sau :
1. Sóng siêu cao tần trun thẳng trong phạm vi nhìn thấy trực tiếp. Hầu hết các
dải sóng này đều có khả năng xuyên qua bầu khí quyển của trái đất và thay đổi ít về cơng
suất và phương truyền sóng .
2. Sóng siêu cao tần có tính định hướng cao khi bức xạ từ những vật có kích thước
lớn hơn nhiều so với bước sóng.
3. Sóng siêu cao tần cho phép khoảng tần số sử dụng lớn , tức là chúng ta có thể
sử dụng số kênh rất lớn trong dải sóng siêu cao tần, đáp ứng được như cầu truyền thơng
tin ngày càng tăng.
Ví dụ : Trong tất cả các dải sóng ngắn ( = 100m ÷1m; f = 3MHz ÷ 30Mhz ) chỉ có thể
phân bố được khoảng 4000 kênh thoại hay 4 kênh video của truyền hình không


nhiễu đến nhay . Song với lượng kênh cần sử dụng như trên khi dùng dải sóng cm,
chỉ cần một khoảng khá nhỏ từ bước sóng = 2,992 đến 3cm.
4. Ở dài sóng siêu cao tần nhất là hai dải nhở là cm và mm thì kích thước của các
phần tử và thiết bị só snahs được với chiều dài bước sóng , thậm chí có trường hợp
chúng cịn lớn hơn nhiều so với bước sóng . Do đó trong các trường hiwph như vậy phải
chú ý đến hiệu ứng giữ chậm của sóng điện từ . Trong các đèn điện tử chân không thông
thường thời gian bay của điện tử giữa các cực của đèn so sánh hoặc lớn hơn chu kỳ dao
động siêu cao tần ( nhất là ở dải cm và mm ) . Nên ta phải chú ý đến hiệu ứng quán tính
bay của điện tử . Trong các dụng cụ bán dẫn thông thường ở dải sóng siêu cao tần có
hiệu ứng qn tính dịch chuyển của điện tử và lỗ trống .
Do đó các đặc điểm riêng của dải sóng siêu cao tần , nên các khái niệm về các phần
tử tập trung ở đây khơng cịn áp dụng được, mà ta phải thay bằng khái niệm về các
phần tử phan bố. Đồng thời chunsgt cũng đặt ra vấn đề lớn cần giải quyết như : các

hệ thống truyền dẫn năng lượng, các mạch dao động, các hệ bức xạ và các dụng cụ
điện tử và bán dẫn để tạo ra các dao động siêu cao tần.
AI. Khái niệm về hệ định hướng sóng điện từ
Chúng ta gọi đường truyền là các thiết bị hay hệ để giới hạn đường truyền lan các dao
động từ hay các dòng năng lượng điện từ theo hướng đã cho. Đường truyền dùng để truyền dẫn
năng lượng siêu cao tần hay sóng siêu cao là đường truyền năng lượng siêu cao tần ( đường
truyền siêu cao ).
Đường truyền siêu cao được gọi là đường truyền dồng nhất nếu như dọc theo hướng
truyền sóng tiết diện ngang khơng thay đổi và mơi trường chứa trong nó là đồng nhất. Trong kỹ
thuật siêu cao tần, đường truyền đồng nhất được sủ dụng là chủ yếu . Người ta có thể phân loại
đường truyền đồng nhất ra các loại sau là : đường truyền hở và đường truyền kín
Trong đường truyền hở, tại tiết diện ngang khơng có vịng kim loại bao bọc vùng truyền
năng lượng siêu cao tần. Đường truyền hở có nhiều dạng khác nhau như : đường dây đơi , mạch
dải , đường truyền sóng mặt…
Đối với đường truyền kín, trong đó phải có ít nhất một mặt vật dẫn kim loại bao bọc
hoàn toàn vùng truyền năng lượng siêu cao tần. Đường truyền kín là các ống kim loại rỗng có
tiết diện khác nhau , bên trong có thể nhét đầy các chất điện mơi đồng chất khác nhau hoặc
khơng khí hay chân khơng. Chúng được gọi là ống dẫn sóng.
Và cũng có nhiều loại ống dẫn sóng được dùng trong kỹ thuật siêu cao tần như : ống dẫn
sóng đồng trục, ống dẫn sóng chữ nhật , ống dẫn sóng trụ trịn,…
Ở dải sóng mét , người ta ứng dụng đường dây đôi ( song hành ) và cap đồng trục hay
ống dẫn sóng đồng trục để truyền dẫn năng lượng siêu cao. Đường dây đôi có cấu trúc đơn giản
và cho kích thước nganng khá gọn, dễ điều chỉnh phối hợp. Nhưng ở dải sóng decimet ống dẫn
sóng đồng trục hay cap đồng trục được dùng phổ biến để truyền năng lượng siêu cao. Đường
dây đơi khơng được sử dụng rộng rãi trong dải sóng này vì tổn hao do bức xạ và hiệu ứng bề
mặt.


Cịn trong dải sóng centimet, đường truyền siêu cao phổ biến là các ống dẫn sóng hình
chữ nhật và trụ trịn vì nó tiêu hao nhỏ , kích thước phù hợp, ống dẫn sóng đồng trục hay cap

đồng trụ ít được dùng vì tổn hao do hiệu ứng bề mặt ở lõi trong và tổn hao trong điện môi rất
lớn. Nó chỉ dùng ở khoảng cahs nagwns và cơng suất nhỏ.
Cuối cùng là trong dải milimet, các ống dẫn sóng chữ nhật và trịn được dùng phổ biến
do kích thước nhỏ, khó chế tạo và tiêu hao lớn. Ở dải sóng này, đường truyền siêu cao phổ biến
là mạch dải, đường truyền sóng mặt như : ống dẫn sóng điện mơi, dây dẫn đơn có phỉ chất điện
mơi.
Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu và lan truyền trong các dạng đường truyền siêu cao phổ
biến như ống dẫn sóng chữ nhật, ống dẫn sóng trụ trịn, ống dẫn sóng hoặc cap đồng trục, ống
dẫn sóng điện mơi, đường dây dơi, mạch dải…Chúng ta cũng tiền hành xét điều kiện truyền lan
các dạng trưởng TEM,TE,TM trong chúng và nghiên cứu các đại lượng đặc trưng cho trường và
đường truyền để từ đó áp dụng chúng có hiệu quả nhất khi truyền dẫn năng lượng siêu cao.
4.3. Ống dẩn sóng chữ nhật
Ống dẫn sóng hình chữ nhật có hình dạng trụ với tiết diện hình chữ nhật dùng để truyền sóng.
Thơng thường loại ống dẫn sóng này được sử dụng cho tần số vô tuyến với các tần số trong dải tần SHF
(3-30 GHz) và cao hơn. Điện trường trong ống dân sóng hình chữ nhật thường bao gồm một số chế độ
truyền phụ thuộc vào cường đọ điện trường của ống dẫn sóng. Các chế độ này thường là điện trường
ngang và từ trường ngang. Tuy nhiên trong phần này ta sẽ xem xét chế độ điện trường ngang
Hình 4.3.1 phía dưới mơ tả dạng hình học của ống dẫn sóng, tại đây các mặt x=0, x=a, y=0, y=b, do đó
chiều rộng và dài lần lượt là a và b. Mặt bên trong của ống dẫn sóng gồm các vật liệu có suy hao thấp và
được biểu diễn µ với các giá trị thực €, các mặt của ống dẫn sóng được đảm bảo độ dẫn điện tốt

Hình 4.3.1: Tham khảo kích thước của ống dẫn sóng hình hộp chữ nhật

Điện trường trong ống dẫn sóng được hiệu chỉnh bằng phương trình sóng.

Trong đó:
Kết hợp với các điều kiện biên ta được một giải pháp. Giải pháp dễ dàng được xác định trong tọa độ
Cartesian. Đâif tiên ta biểu diễn Ε trong tọa độ Cartesian.

Phân tách các thành phần trên ta có ba phương trình biểu diễn thành phần đó như sau:

Biểu diễn tham số trong tọa độ Cartesian

Từ đó ta có các phương trình như phía dưới:

Thơng thường ra mong đợi tổng điện trường sẽ bao gồm cả điện trường có hướng và vơ hướng. Khi
ấy nếu ta phân tích một dạng thì sẽ thu được dạng cịn lại theo tính chất đối xứng. Và tôgnr điện trường
lúc này sẽ là phép cộng tuyến tính. Với ý tưởng nếu ở trên ta giới hạn sự phân tích theo dạng sóng có
hướng.
Tất cả các thành phần điện trường và từ trường có thể dễ dàng được tính tốn lại Ĕz Ȟz. Vấn đề có
thể đơn gian hơn khi ta phân tách các thành phần của dạng hướng vào thành phần TM và TE. Thành
phần TM được xác định bởi thuộc tính nghĩa là vng góc với dạng sóng. Do đó, thành phần TM được
xác định. Khi ấy ta có các phương trình dưới.


Trong đó:
Và hằng số K z pha tứa là sóng được giả định sẽ lan truyền theo
Để các định được trường TM trước tiên cần xác định trường
Ta thấy rằng hàon tồn có thể
biểu diễn dưới dạng hệ số lan truyền nhân với các hệ số mô tả sự biến đổi về mặt khơng gian X và Y

Thay phương trình trên vào phương trình
Ta có:

Khi đó ta có:
Đây là phương trình vi phân riêng cho với các biến là x và y. Phương trình này có thể được giải bằng
các phân tách các biến thành riêng biệt, ta thấy tằng
có thể phân tách thành X(x) chỉ
phụ thuộc x và Y(y) chỉ phụ thuộc biến y.

Thay phương trình trên vịa phương trình ở trên ta có:

Sau đó chia XY ta được:

Lưu ý rằng thành phần đầu tiên chỉ phụ thuộc x, thành phần thứ hai chỉ phụ thuộc vào y và các
thành phần còn lại là hằng số. Tổng của thành phần thứ nhất và thứ hai là hằng số và cụ thể là
. Do
đó phụ thuộc vào thành phần thứ nhất hoặc thứ hai, nhưng không phụ thuộc vào cả hai. Thành phần
2
thứ nhất và thứ hai phải bằng một vài hằng số và tổng của chúng phải bằng −K . Như vậy ta hồn tồn
có thể tách phương trình này ra các thành các phương trình khác như sau:

Ở đó các hằng số k

x

2

và k

2
y

phải được xác định:


Nhân hai phương trình ở trên sau khi được tách lần lượt với X và Y ta tương ứng tìm được:

Trong đó A, B, C và D tương tự như là các hằng số cần được xác định. Tại thời điểm này ta quan sát

thấy dạng sóng có thể biểu diễn như sau:

Giải pháp căn bản được hoàn thành ngoại trừ các giá trị A, B, C, D, k x k y. Các giá trị của các hằng
số được xác định bằng việc áp dụng các điều kiện điện từ biên liên quan. Và vì thế trong trường hợp
này, thành phần tiếp tuyến của các mặt dẫn điện đã được đề cập ở trên cần phải bằng 0. Tuy nhiên vì
thành phần này tiếp tuyến với bốn mặt nên ta có:

Các điều kiện lúc này trở thành:

Sử dụng các phương trình trên ta được:


Phương trình thứ nhất và thứ ba ở trên có thể xác định nếu A=0 và C=0, khi đó phương trình
thứ 2 và thứ 4 được đơn giản hóa như sau:

Khi ấy

Mỗi giá trị nguyên dương dẫn đến một biểu thức phức hợp lệ gọi là một chế độ. Các trường có
giá trị là 0 và do đó khơgn được xét đến. Tổng quát ta có:

Trong đó:
(**)

Trong đó

là một hằng số tùy ý ( hợp nhất các hằng số B và D ) do vậy:

Tổng quát:
Để thuận tiện ta nói rằng các chế độ trong ống dẫn sóng hình chữ nhật thường được kí hiệu TM.
Vì chế độ này được đưa ra bơi phương trình (**) khi m=1 và n=2

4.4. Ống dẫn sóng trụ trịn
Ống dẫn sóng hình trịn có bán kính a, có thể các bước lần lượt như đối với ống dẫn sóng hình chữ
nhật để tìm các thành phần Ez và H z.


Trong hệ tọa độ trụ trường ngang là:

Sử dụng phương trình Maxwell ta có:

Trong đó

e−

jzβ

. Với e

được cho trước. Chú ý rằng ở đây chúng ta cũng giả sử có tồn tại sự lan truyền
+ jzβ

sự lan truyền ta thay thế β bằng−β

Phương trình sóng Hz là:


Sử dụng các phương pháp tách các biến khi đó ta đặt H z
được:

và

có

Bởi vì
các
thành
phần
trong
phươn
g trình
tổng
lại là
hằng
số
nhưng
mỗi số
đó lại
phụ
thuộc
vào
một
hệ tọa
độ
riêng

Và vì vậy

Dẫn đến
:

Đây

được
gọi là
phươn
g trình
vi
phân


Besel. Bây giờ, chúng ta có thể phương pháp Frobenius
để giải phương trình này. Nhưng điều này sẽ dẫn đến
các phương pháp mà ta đã biết. Các chuỗi này sẽ có
một đặc tính đặc biệt

( x)

( x)

Trong đó hàm J v Bessel loại 1 và N v là hàm Bessel
loại 2
1. Đầu tiên, ta kiếm tra lại

Rõ ràng rằng
đúng
khi
với

với một là số
nguyên. Điều này
chỉ

là số nguyên

2.

3. Các giá trị tương đối của A và B liên quan đến
hệ tọa độ tuyệt đối mà chúng ta sử dụng để
xác định ống dẫn sóng. Ví dụ A=B ta có thể tìm
giá trị F và để thực hiện bước này:


4. Khi đó ta có

Ta lưu ý rằng sẽ khơng có
biểu thị bằng β

tại đây. Tuy nhiên, biến

của trường trong ống dẫn sóng được

5. Tần số cắt β=0 vì tại tần số cắt
6. Các biểu thức cho bước sóng và vận tốc pha suy ra cho ống dẫn sóng hình chữ nhật áp dụng ở
đây. Tuy nhiên ta cần sử dụng tần số cắt thích hợp cho biểu thức này.
Mode TM
Ta có thể làm tương tự, nhìn chung các bướ dẫn giải đều giống nhau ngoại trừ việc chúng ta
đang giải cho Ez. Khi ấy ta có thể viết:

Các điều kiện biên trong trường hợp này
Trong đó

là số hạng 0 thứ n của

Trong trường hợp này ta có

Rõ ràng ở đây TE_11 là mode tổng của ống dẫn sóng
Hàm Bessel
Có một số các đặc tính của hàm trên được thể hiện lại bằng các phương trình dưới đây:


Trong đó Z là bất kỳ hàm Bessel nào. Hình dưới đây thể hiênh chức năng:


4.5. Cáp đồng trục
- Cáp đồng trục là một hệ thống gồm lõi và vỏ trụ bằng vật dẫn, có trục trùng nhau.

Cấu tạo nguyên lý cáp đồng trục
-

Cáp đồng trục là loại đường truyền và cũng có ưu điểm của ống dẫn sóng là tránh được bức xạ
năng lượng điện tử ra xung quanh, Nhưng khác với ống dẫn sóng , do cáp có lõi nên ngồi sóng
TE, TM nó cịn có thể cho qua sóng điện tử ngang TEM với mọi bước sóng, về ngun tắc khơng
bị hạn chế kích thước tiết diện.

-

Ta cũng đưa ra giải thiết cáp dài vô hạn với độ dẫn của vỏ là vô cùng lớn, và độ dẫn điện của lớp
điện môi coi như bằng 0. Ta chọn hệ toạ độ trụ trịn với trục Z hướng theo trục cáp (như trong
hình).


-

Để đơn giản ta chỉ xét sóng điện tử ngang TEM tức là các cường độ trường đều khơng có thành
phần dọc. Do tính đối xứng của lõi và vỏ nên cường độ từ trường chỉ có thành phần phương vị
Hφ và cường độ điện trường chỉ có thành phần xuyên trục E ℽ với trị hiệu dụng chỉ phụ thuộc vào
toạ độ r , không phụ thuộc các toạ độ φ, z.

-

Gọi β = kz là hệ trục toạ độ, ta có thể đặt:
Hφ = H0 ( r ) e-jβz
Ez = E0 ( r )e-jβz
Trong đó: H0 ( r ), E0 ( r ), β là những hàm và thơng số chưa biết.
εω

µ
- Để tìm ra β ta xuất phát từ các phương trình Maxwell 1.2 trong hệ toạ độ trục Ez = 0, Hz = 0,

ə
əz

= 0,

- jβ ta có:

jβHφ = jωεEr ,
-jβEr = -jω µHφ

d
dr (r Hφ )=0

-

Nhân hai vế phương trình (1), (2) với nhau rồi chia hai vế cho H φ, Er ta được:
2

2

β =ω εμ hay β=ω

√εμ

-

Vì β là một số thực, nên hệ số truyền sóng -jβ là một số ảo khơng phụ thuộc tần số sóng và kích
thước tiết diện cáp. Tần số tới hạn ứng với β = 0 trong trường hợp này bằng ω th = 0. Điều này có
nghĩa là sóng TEM ở mọi tần số, mọi bước sóng đều truyền qua được dây cáp đồng trục.

-

Từ và suy ra quan hệ giữa Er, Hφ

Er =Hφ
Tức là E, H biến thiên cùng pha.
-

Biểu thức tức thời của chúng có dạng:

H (r )=Hφ (r ) cos (ωt−βz ) ,

√

E (r ) =
-

μ
ε Hm ( r) cos (ωt−βz )

Như vậy sóng điện từ trường trong cáp hồn tồn giống sóng phẳng trong khơng gian tự do. Bây
giờ ta xét sự phân bố của Hφ và Er theo toạ độ r . Từ cơng thức ta có:

r Hφ (r )=C=const
Hay Hφ (r )=
-

C

r

Trong đó có thể xác định được hằng sống C theo luật dịng điện tồn phần đối với một đường
trịn bán kính r = a, ơm sát lõi cáp.

Từ đó có:

Và :
-

Tức trị hiệu dụng của cường độ từ trường và cường độ điện trường tỷ lệ nghích với bán kính r.
Hình vẽ phân bố điện trường và từ trường trong cáp đồng trục.

4.6. Đường dây song hành


- Ở dải sóng mét, đường truyền năng lượng dạng phổ biến có cấu tạo đơn giản, kích thước
ngang nhỏ là đường dây song hành. Đường dây song hành đơn giản nhất, gồm có hai dây dẫn kim loại
trụ trịn như đường kính đặt song song với nhau, cách nhau một khoảng D giữa hai trục trong môi
trường đồng nhất và đẳng hướng. Môi trường đồng nhất và đẳng hướng cụ thể là khơng khí hay điện
mơi. Ngồi loại đơn giản nhất hai dây, đường dây song hành có thể gồm 4 dây hoặc 2 dây có màn chắn
kim loại.

-

Sau đây ta chỉ xét trường hợp đuồng dây song hành đơn giản gồm hai dây dẫn hờ. Trường điện
tử truyền dọc đường dây song hành này là TE<

-

Khi nghiên cứu trường tĩnh điện ở vùng không gian bao quanh hai dây dẫn mảnh đặt song song
cách nhau một khoảng được tích điện ( có cùng điện lượng song trái dấu). Đường sức điện
trường tĩnh của hệ ln vng góc vớii các đường đẳng thể ( là họ vòng tròn nằm trong mặt
phẳng vng góc với trục của hai dây dẫn), nên điện trường nằm trong mặt phẳng ngang với
trục hai dây dẫn. Từ trường sinh ra ở vùng không gian bao quanh hai dây dẫn có dịng điện
khơng đổi chảy (dịng trong mỗi dây có cùng giá trị song ngược chiều). Nên đường sức từ trường
của hệ trùng với các đường đẳng thế của chúng ( cũng là các họ vòng tròn dạng như các đường
dẳng thế của điện trường tĩnh ). Do đó từ trường cũng nằm trong mặt phẳng ngang với trục của
hai dây dẫn.

-

Điện áp và dòng điện trên đng dây của sóng thuận (truyền theo chiều dương trục z của hệ) có

dạng:
U ( z )=Um e−
I ( z )=I

-

e−

jkz

Trở sóng đặc tính của đường dây song hành khơng tiêu hao có dạng :

U

ZCT = I =
-

m

jkz

U m
Im =

√

C

L0

0

= π

1

√

μ

ε ln

2 D
d

Ở đây U, I là biên độ của điện áp và dòng trên dây.

L
0

là điện cảm và điện dung tính trên một đơn vị độ dài của đường dây song hành.


-

Nếu đường dây song hành được đặt trong khơng khí ( ) thì trở sóng đặc tính của đường dây này
có dạng đơn giản là:

ZCT 0 ≈ 120 ln
4.7 Mạch dải

4.7.1: Công dụng và cấu tạo:
a,CẤU TẠO CHUNG:
- Mạch dải được sử dụng rộng rãi làm đường truyền năng lượng và các thiết bị siêu cao tần hiện
đại có kích thước nhỏ, trọng lượng nhỏ, nhất là với các vi mạch siêu cao tần.
- Mạch dải được chế tạo chủ yếu theo cơng nghệ mạch in, ưu điểm kích thước nhỏ, dễ dàng
tích hợp trên bề mặt các vật thể có hình dạng phù hợp.
b,VẬT LIỆU DÙNG ĐỂ LÀM BẢN ĐẾ:
- Các loại điện môi làm đế, kim loại làm dải dẫn và vật liệu làm chất hấp thụ là điện mơi và kim
loại.
- Bản đế có kích thước 500 *550 mm, độ dày h = 0,1 – 15 mm, có độ điện thẩm tương đối
lớn bằng έ = 2 – 20, với tiêu hao điện khá nhỏ tgδ e = 10-3 – 10-4.
- Với các thiết bị siêu cao tần mạch dải làm việc ở dải tần lớn hơn 10GHZ và yêu cầu độ chính xác
cao chế tạo sơ đồ mạch in cần chọn vật liệu có độ điện thẩm έ khơng lớn hơn 7,25. Điều đó cho phép
giảm yêu cầu về độ chính xác chế tạo các dải dẫn của sơ đồ giảm tiêu hao điện trở thuần.
- Để giảm nhỏ tiêu hao nhiệt và tiêu hao do phản xạ cần chọn vật liệu điện môi với về mặt gia
cơng có độ mịn cao, chiều cao của vật bất đồng nhỏ nhất không lớn hơn nửa độ dày lớp skin δ của
trường trong vật dẫn.
- Đối với các thiết bị siêu cao tần trên mạch dải có độ phẩm chất cao : hộp cộng hưởng, bộ
lọc, bộ ghép định hướng cần chọn vật liệu điện mơi có tgδ e góc tiêu hao điện nhỏ nhất.
- Đối với các thiết bị có phẩm chất khơng cao : bộ cầu vồng, bộ cộng, bộ trộn tần và bộ điều chế khi
chọn vật liệu điện môi cần chú ý đến các tham số làm ảnh hưởng điến chiều dài điện của chúng.
- Quy tắc chung chọn vật liệu điện môi cho bản đế của mạch dải: Có góc tiêu hao điện nhỏ nhất, độ
ổn định điện thẩm tương đối và kích thước thẳng lớn, tần số càng cao thì độ điện thẩm càng nhỏ.
- Danh sách một số chất điện môi hữu cơ và vô cơ được dùng phổ biến để chế tạo bản đế
mạch dải cùng các tham số chính:
+ Bảng chất vô cơ: f = 5. 1010Hz


+ Bảng chất điện môi hữu cơ f = 5. 1010Hz.

c, KIM LOẠI LÀM DẢI DẪN VÀ DẢI ĐẤT.
- Để làm dải dẫn sóng và dải đất chất phủ của mạch dải : sử dụng kim loại có độ dẫn riêng
lớn như đồng, bạc, hợp kim như đồng thau.

- Vật để chế tạo các tải hấp thụ và các bản suy giảm trên mạch dải.
- Gồm các vật thụ năng lượng siêu cao tần, ví dụ bột sắt cacbon trộn chất kết dính lại rồi ép lại,
hoặc các chất hấp thụ tổng hợp khác.


- 3 cấu hình chính:
1. Ccá bản hấp thụ dạng khối
2. Các tấm màng mỏng hấp thụ
3. Các bản hấp thụ từ vật liệu tổng hợp.
4.7.2 Các dạng đường truyền mạch dải siêu cao tần
1. Loại đối xứng
2. Loại không đối xứng
3. Loại đường khe
4. Loại cáp phẳng.
4.8: Ống dẫn sóng điện mơi.
Ở dải sóng mm hoặc ngắn hơn ( dưới mm hoặc hồng ngoại hay quang học), người ta dùng ống
dẫn sóng điện mơi để truyền dẫn năng lượng điện từ rất thuận tiền vì có năng lượng tiêu hao nhỏ, kích
thướng bé và dễ chế tạo. Ơngs dẫn sóng điện mơi có cấu tạo từ một thanh điện mơi đồng nhất dạng
phẳng hay trụ trịn gồm một hay nhiều lớp. Nếu các lớp điện mơi có chiết suất đồng nhất và khác nhau
thì được gội là có dạng nhảy bậc. Cịn nếu trong một lớp chính ( thường là lớp giữa) mà chiết suất biến
đổi theo một hàm số có tốc độ thì được gọi là ống dẫn sóng dạng Gradient. Sóng truyền dọc theo ống
dẫn sóng điện mơi là sóng mặt chậm.
Ống dẫn sóng điện mơi phẳng được dùng trong các kỹ thuật quang tích phân, trong các thiết
bị laze bán dẫn.
Ống dẫn sóng điện mơi trụ tròn dùng chủ yếu để dẫn năng lượng ở dải sóng mm hay dải sóng

quang học dưới dạng sợi quang.