BAI GIANG Kỹ Thuật Siêu Cao Tần



CHƯƠNG 1: ĐƯỜNG TRUYỀN SCT



CHƯƠNG 2: PHTK VÀ ĐIỀU CHỈNH



CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH MẠNG SCT



CHƯƠNG 4: CÁC ĐƯỜNG TRUYỀN THÔNG DỤNG



CHƯƠNG 5: CÁC LINH KIỆN SCT VÀ MẠCH SCT



BÀI TẬP LỚN




Khái niệm siêu cao tần được hiểu tùy theo trường phái hoặc quốc gia, có thể
từ 30 MHz – 300 GHz hoặc 300MHz – 300 GHz hoặc 1 GHz – 300 GHz.



Vì tần số cao ở dải microwaves nên lý thuyết mạch cơ sở không còn hiệu lực,
do pha của áp dòng thay đổi đáng kể trong các phần tử phân bố.



Thông số tập trung: là các đại lượng đặc tính điện xuất hiện hoặc tồn tại ở
một vị trí xác định nào đó của mạch điện chẳng hạn R, C, L, nguồn áp, nguồn
dòng.



Thông số phân bố: là các đại lượng đặc tính điện không tồn tại ở duy nhất
một vị trí cố định trong mạch điện, mà được rải đều trên chiều dài của mạch
như đường dây truyền sóng, ống dẫn sóng, không gian tự do…


Tổng quan
Dải tần số

Tần số

Bước sóng

30-300Hz

10,000-1000km

300-3000Hz

1000-100km

3-30KHz

100-10km

30-300KHz

10-1km

300-3000KHz

1-0.1km

3-30MHz

100-10m

VHF (Very High Freq)

30-300MHz

10-1m

UHF (Ultrahigh Freq)

300-3000MHz

100-10cm

SHF (Superhigh Freq)

3-30GHz

10-1cm

30-300GHz

1-0.1cm

300-3000GHz

1-0.1mm

P band

0.23-1Ghz

130-30cm

L band

1-2GHz

30-15cm

S band

2-4GHz

15-7.5cm

C band

4-8GHz

7.5-3.75cm

X band

8-12.5 GHz

3.75-2.4cm

Ku Band

12.5-18 GHz

2.4-1.67cm

K band

18-26.5 GHz

1.67-1.13cm

Ka band

26.5-40 GHz

1.13-0.75cm

Millimeter wave

40-300 GHz

7.5-1mm

300-3000 GHz

1-0.1mm

ELF (Extreme Low Freq)
VF (Voice Freq)
VLF (Very Low Freq)
LF (Low Freq)
MF (Medium Freq)
HF (High Freq)

EHF (Extreme High Freq)
Decimillimeter

Submillimeter wave

λ = v.T
λ = v/f




Những lợi điểm của tần số siêu cao
• Giảm kích thước anten, kích thước mạch
• Cho phép mở rộng băng thông kênh truyền
• Cho phép truyền qua tầng điện ly
• Ít ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp




1.1. Mô hình tương đương tham số tập trung



1.2. Các đại lượng đặc trưng



1.3. Tỷ số sóng đứng



1.4. Đồ thị Smith



1.5. Các đường truyền tổn hao



1.6. Các công nghệ dây dẫn sóng cực ngắn






Khác biệt mấu chốt giữa lý thuyết mạch và lý thuyết
đường dây là ở chỗ kích thước mạch điện.
LTM giả thiết kích thước của mạch nhỏ hơn rất nhiều
so với bước sóng, trong khi lý thuyết đường dây khảo
sát các mạch có kích thước so sánh được với bước
sóng, tức là coi đường dây như là một mạch có thông
số phân bố, trong đó áp và dòng có thể có biên độ và
pha thay đổi theo chiều dài của dây.


v(x,t)
i(x,t)

v(x+x,t)
i(x+x,t)

Rs

ZL

Vs
x

x+x

x








R [/m] : điện trở đơn vị của đường dây, hình thành do cấu trúc dây dẫn
và tạo nên tổn hao trên đường truyền
L [H/m]: điện cảm đơn vị, hình thành do cấu trúc dây dẫn đường truyền,
không thể đo được giá trị tại một điểm mà chỉ đo được trên một đơn vị
chiều dài
C [F/m]: điện dung đơn vị, hình thành do dòng điện chạy qua hai dây dẫn
trên đường truyền
G [S/m]: điện dẫn đơn vị, hình thành do sự cách điện không được lý
tưởng giữa hai đường truyền


Phương trình truyền sóng
 V(x,ω)= V(x+Δx,ω) + I(x,ω)(R+jωL)Δx

I(x,ω) = I(x+Δx,ω) + V(x+Δx,ω)(G+jωC)Δx
 V(x+Δx,ω)-V(x,ω)
= -(R+jωL)I(x,ω)

Δx


Khi Δx  0

 I(x+Δx,ω)-I(x,ω) = -(G+jωC) V(x+Δx,ω)

Δx
  2 V(x,ω)

= (R+jωL)(G+jωC) V(x,ω)
 V(x,ω)
2
=
-(R+jωL)I(x,ω)
 x
 x
 


2I(x,ω)



I(x,ω)

= (R+jωL)(G+jωC)I(x,ω)
= -(G+jωC) V(x,ω)

2
 x
 x

Phương trình truyền sóng




Nghiệm của phương trình truyền sóng




Nghiệm của phương trình truyền sóng




Nghiệm của phương trình truyền sóng




* Trong trường hợp tổn hao thấp:
γ(ω) = R+jωL  G+jωC 

R+jωL  G+jωC  =RG+jωCR+jωLG+j2ω2LC
=j2ω2LC 



RG


+
+
+1
 j2ω2LC j2ω2LC j2ω2LC 




RG

jωCR

jωLG


R
G
+
+
+1
 j2ω2LC jωL jωC 



=j2ω2LC 

 R  G

  G

=j2ω2LC 
+1
+
+1

 

jωL
jωC
jωC





 G
 R

=j2ω2LC 
+1
+1 
 jωC  jωL  

R 
G 
 γ(ω)= jω LC  1+
1+



 jωL  jωC 


* Trong trường hợp tổn hao thấp:


R 
G 
γ(ω) = jω LC  1+
 1+

 jωL  jωC 
R  ωL
Vì 


G  ωC

Nên R/jL và G/jC là các vô cùng bé so với 1

Tìm giới hạn và triển khai công thức, ta có

γ(ω) =

LC  R G 
+  +jω LC = α+jβ

2 L C

Trường hợp tổn hao thấp
L
Z0 
C
L

C


R 
G 
 1+
 1
2jωL
2jωC




R  R G 
- 
1+

 2jω  L C  

 R<<ωL

 G<<ωC

f) Hệ số phản xạ



Sự phản xạ công suất