›
›

Giáo trình Mạch điện tử thông tin - Chương 2: Một số khái niệm cơ bản về cao tần

Download
16  
Chöông 2  
Chöông 2  
MOÄT SOÁ KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ CAO TAÀN  
2.1 HIEÄU ÖÙNG DA (SKIN EFFECT)  
Doøng cao taàn chæ chaûy ôû lôùp voû ngoaøi daây daãn. Taàn soá caøng taêng  
thì ñoä saâu lôùp daãn ñieän caøng giaûm, ñieän trôû veà maët xoay chieàu cuûa daây  
daãn caøng taêng do töø tröôøng taäp trung maïnh ôû loõi daây daãn, laøm taêng  
ñieän caûm cuïc boä loõi, caùc haït ñieän tích dòch chuyeån veà phía beà maët cuûa  
daây, nôi töø tröôøng yeáu hôn. Trong khi doøng moät chieàu hoaëc doøng coù  
taàn soá raát thaáp chaûy qua toaøn boä maët caét daây daãn.  
Ñoä saâu lôùp daãn ñieän cuûa hieäu öùng da xaùc ñònh bôûi:  
66,4  
   
(mm)  
f
trong ñoù: f - laø taàn soá (Hz); - laø ñoä saâu lôùp daãn ñieän (mm).  
Ñieän trôû xoay chieàu (AC) cuûa daây daãn taïi taàn soá naøo ñoù ñöôïc tính:  
DCarea  
ACarea  
RAC RDC  
.
trong ñoù: RDC - ñieän trôû moät chieàu daây daãn  
DCarea - dieän tích maët caét daây daãn doøng DC  
ACarea - dieän tích maët caét daây daãn doøng AC.  
Ví duï 2.1 Tính ñieän trôû xoay chieàu daây daãn coù ñöôøng kính 0,664mm  
taïi f = 10MHz. Cho RDC = 60,97/km.  
Giaûi  
2
0,664  
2
0,3257 mm2  
DCarea  r    
1
2
66,4  
10 106  
   
0,021 mm  
r2  
ACarea DCarea  r22  
r1  
r2 r    
1
17  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
0,664  
0,021 0,0411 mm2  
2  
ACarea 0,3257    
2
0,3257  
0,0411  
RAC 60,97   
483,5 /Km  
Ñoä sau lôùp daãn ñieän cuûa daây daãn theo taàn soá.  
(mm)  
(mm)  
f
f
1 MHz  
10 MHz  
100 MHz  
1 GHz  
0,0664  
0,0210  
0,00664  
0,0021  
4 GHz  
6 GHz  
10 GHz  
0,0010  
0,00086  
0,000664  
2.2 CUOÄN CAÛM VAØ TUÏ ÑIEÄN  
Cuoän caûm vaø tuï ñieän laø hai linh kieän cao taàn cô baûn.  
Teân goïi  
Kyù hieäu  
Maïch töông ñöông  
Trong ñoù  
L: ñieän caûm  
r: ñieän trôû toån hao cuoän daây  
C: ñieän dung  
L
r
Cuoän caûm  
Tuï ñieän  
rs: ñieän trôû toån hao tuï ñieän  
Heä soá phaåm chaát cuoän caûm: QL XL /r, caûm khaùng: XL  L  
;
r thay ñoåi theo taàn soá neân QL cuõng thay ñoåi.  
1
C  
Dung khaùng: XC  
Heä soá phaåm chaát tuï ñieän:  
XC  
QC   
rs  
Thöôøng bieåu dieãn toån hao tuï ñieän qua heä soá tieâu taùn (dissipation  
factor) DF 1/QC . Giaù trò naøy raát nhoû do QC lôùn vaø ít thay ñoåi, do  
ñoù trong maïch ñieän töông ñöông hay boû qua ñieän trôû r .  
s
2.3 BAÙN DAÃN COÂNG SUAÁT CAO TAÀN  
Ñeå coù ñöôïc coâng suaát lôùn ôû taàn soá cao, BJT coâng suaát cao taàn  
ñöôïc cheá taïo baèng coâng ngheä ñaëc bieät, nhieàu tieáp giaùp emitters nhaèm  
taêng chu vi daãn ñieän doøng cao taàn, giaûm ñieän trôû cöïc base vaø caùc ñieän  
dung kyù sinh.  
18  
Chöông 2  
C
Base  
Ñieän trôû  
caân baèng doøng  
B
Emitter  
E
Hình 2.1 Caáu truùc BJT coâng suaát cao taàn  
Soá tieáp giaùp emitter coù theå vaøi chuïc, vaøi traêm hoaëc hôn nöõa.  
Baûn chaát BJT luoân toàn taïi  
caùc  
ñieän  
dung  
moái  
noái  
(Cb'e, Cb'c, Cce) aûnh höôûng tôùi heä  
Cb’c  
soá khueách ñaïi ôû taàn soá cao, giôùi  
haïn taàn soá hoaït ñoäng cuûa BJT.  
Thoâng thöôøng khueách ñaïi  
rb’  
rb’e = Rip  
Cip = Cb’e  
coâng suaát cao taàn maéc E chung  
cho coâng suaát lôùn. Tuy nhieân ôû taàn  
soá cao, hoài tieáp aâm ñieän aùp qua  
Cb'c taêng, laøm giaûm ñoä khueách  
E
Hình 2.2 Maïch töông ñöông ngoõ  
vaøo BJT coâng suaát cao taàn  
ñaïi. Tuï naøy taùc ñoäng nhö tuï Miller  
töông ñöông coù giaù trò lôùn ngoõ vaøo:  
CMillereq Cb'c (1 Av)  
trong ñoù Av laø heä soá khueách ñaïi ñieän aùp.  
Do ñoù trôû khaùng vaøo cuûa BJT  
C
ZiQ , Av, heä soá khueách ñaïi doøng  
B
Ai, heä soá khueách ñaïi coâng suaát Ap,   
ñeàu giaûm khi taàn soá taêng. BJT theå  
hieän quaùn tính, ñaùp öùng vaøo - ra  
khoâng töùc thôøi. Giöõa doøng vaøo IB vaø  
doøng ra IC coù söï dòch pha, bieân ñoä  
doøng IC giaûm. Trôû khaùng vaøo vaø ra  
cuûa BJT nhoû.  
E
Cb’e  
Cmiller-eq  
Hình 2.3 Ñieän dung ngoõ vaøo  
BJT ôû taàn soá cao  
19  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
Maéc B chung laø moät giaûi phaùp cuûa khueách ñaïi coâng suaát cao taàn  
ôû taàn soá cao, tuy nhieân heä soá khueách ñaïi coâng suaát seõ nhoû hôn so vôùi  
maéc E chung.  
JFET vaø MOSFET coù caáu truùc baùn daãn khaùc BJT, chuùng coù trôû  
khaùng vaøo lôùn, ñieän dung tieáp giaùp CGS nhoû, hoaït ñoäng toát ôû taàn soá  
cao vôùi coâng suaát lôùn oån ñònh hôn BJT. JFET, MOSFET coâng suaát cao  
taàn ñang ñöôïc duøng raát nhieàu trong caùc heä thoáng thoâng tin hieän ñaïi  
nhö traïm goác BTS ñieän thoaïi di ñoäng teá baøo, phaùt thanh, truyeàn hình,  
vi ba, SSPA (solid stade power amp), thoâng tin veä tinh VSAT...  
2.4 TRUYEÀN CON G SUAÁT LÔÙN NHAÁT (MAXIMUM POWER TRANSFER)  
P
RL  
E = 1V  
RS = 1  
I
XL = - XS  
XS  
X
ZS  
a)  
ZL  
RS  
E
XS = XL = 1  
RL VR  
L
+
b)  
1
2,2  
RL/ RS  
Hình 2.4 a) Nguoàn cung caáp coâng suaát cho taûi ZL  
b) Söï phuï thuoäc coâng suaát taûi PRL theo RL  
Coâng suaát treân taûi: PRL VRLI I2RL  
   
ERL  
E
PRL    
.  
(RS RL)2 (XS X)2  
(RS RL)2 (XS X)2  
   
   
E2RL  
PRL    
(RS RL)2 (XS X)2  
vôùi XS, X laø phaàn khaùng cuûa noäi trôû nguoàn vaø taûi.  
E2RL  
(RS RL)2  
Khi XS = –X thì coâng suaát treân taûi laø PR  
L
Khaûo saùt söï bieán thieân PR theo RL baèng caùch laáy ñaïo haøm, cho  
L
baèng zero.  
P'R  
E2[(RS RL) 2RL ]  
(RS RL)2  
0  
L
20  
Chöông 2  
Suy ra RS = RL. Khi ñoù coâng suaát treân taûi laø cöïc ñaïi:  
E2  
4RS  
E2  
4RL  
PR  
L max  
Ñoà thò bieán thieân PR theo RL cho ôû hình 2.4b.  
L
Vaäy trôû khaùng nguoàn baèng trôû khaùng taûi RS jXS RL jX  
hay RS = RL vaø XS = –X, seõ coù söï truyeàn coâng suaát lôùn nhaát ra taûi. Ta  
noùi coù phoái hôïp trôû khaùng.  
Neáu yeâu caàu truyeàn coâng suaát lôùn nhaát trong caû moät daûi taàn  
soá thì giaù trò thích hôïp cho phoái hôïp trôû khaùng khoâng phaûn xaï laø  
ZL = ZS hay RL jX RS jXS  
Tuy nhieân hieäu suaát seõ nhoû hôn so vôùi moät taàn soá. Vaán ñeà naøy  
lieân quan ñeán söï löïa choïn truyeàn tín hieäu treân daây truyeàn soùng.  
2.5 MAÏCH ÑIEÀU HÖÔÛNG SONG SONG VAØ NOÁI TIEÁP  
(PARALLEL AND SERIAL TUNED CIRCUIT)  
Maïch ñieàu höôûng song song  
Cho maïch L; C song song; r laø ñieän trôû  
toán hao cuûa cuoän daây.  
Trôû khaùng töông ñöông maïch ñieàu höôûng:  
L
r
C
(r jXL)(jXC )  
Zeq  
r j (XL XC )  
trong ñoù: XL  L - laø caûm khaùng cuoän daây  
1
C  
Hình 2.5 Maïch ñieàu  
höôûng song song  
XC   
- laø dung khaùng cuûa tuï ñieän.  
Thoâng thöôøng r  XL neân:  
XL XC  
r j (XL XC )  
Zeq  
mch  
1
LC  
Taïi coäng höôûng:   o   
Ta coù: XL XC  oL  
1
oC  
L
C
   
laø trôû khaùng ñaëc tính. Thay theá vaøo bieåu thöùc tính trôû khaùng:  
2  
r
XL XC  
r
Q
oC  
Zeq  
 Q  oLQ   
Req(  
)
o
mch(  
)
o
21  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
Req(  
XL  
Req(  
XC  
r
)
)
o
o
Qmch  
Qmch goïi laø heä soá phaåm maïch coäng höôûng song song.  
fo  
Q
Baêng thoâng B   
;
o 2fo  
Taïi coäng huôûng   o , trôû khaùng maïch coäng höôûng song song  
coi nhö thuaàn trôû coù Req() lôùn. Leäch coäng höôûng   no  
o
(n = 2, 3, 4...), trôû khaùng Zeq(n) coi nhö thuaàn khaùng raát nhoû  
o
j.n  
Req(n  
 Req(  
)
o
)
o
n2 1  
Ñaùp tuyeán Zeq() coù daïng:  
Zeq  
Req  
(
o)  
Zeq  
o  
3
o  
2
o  
Hình 2.6 Ñaùp tuyeán Z  
eq()  
Ví duï 2.2 Hình 2.5 ta coù C = 10pF; Q = 200; fo = 10MHz. Tính Req(  
)
o
vaø r?  
Q
oC  
200  
Giaûi: Req(  
318 k  
)
o
23,14107 101012  
318103  
Req(  
Q2  
)
o
r   
7,96  
2002  
Gheùp moät phaàn ñieän caûm  
maïch coäng höôûng:  
(oL1)2  
L2  
L1  
L
Req  
C
(oL)2  
a
Ze  
b
1 2  
L
Ze   
.
r
r
L
0 Ze P2.Req(Req(  
)
)
o
o
Hình 2.7 Gheùp moät phaàn ñieän caûm  
22  
Chöông 2  
L1  
L
P   
heä soá gheùp vaøo khung coäng höôûng.  
L L1 L2  
Gheùp moät phaàn ñieän dung maïch coäng höôûng:  
1
C  
1   
o
Ze   
C2  
C1  
r
Req  
L
a
Ze  
b
1
C  
P2 .  
P2 .Req()  
o
o
r
C1C2  
C1 C2  
Hình 2.8 Gheùp moät phaàn ñieän dung  
C   
P   
C
C1  
heä soá gheùp; 0 Ze Req(  
)
o
Caùc bieán theå caùch gheùp maïch ñieàu höôûng:  
C2  
L3  
C
L2  
L1  
c
a
L
a
L2  
L1  
c
C1  
Ze2  
d
Ze1  
b
Ze1  
b
Ze2  
d
Hình 2.9 a) Gheùp moät phaàn ñieän dung ngoõ vaøo, ñieän caûm ngoõ ra  
b) Gheùp moät phaàn ñieän caûm ngoõ vaøo vaø ra  
Maïch ñieàu höôûng ñieän töû: thay theá tuï C trong maïch ñieàu höôûng  
song song bôûi varicap.  
Cv  
+
C1  
Cv  
R
+VT  
V
L
Hình 2.10 a) Kyù hieäu varicap; b) Ñaëc tuyeán varicap; c) Maïch ñieàu höôûng ñieän töû  
Maïch ñieàu höôûng song song vaø caùc bieán theå duøng laøm maïch tieàn  
choïn loïc ngoõ vaøo maùy thu, taûi choïn loïc cao taàn, boä loïc trung taàn, dao  
ñoäng, phoái hôïp trôû khaùng...  
23  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
Maïch ñieàu höôûng noái tieáp  
C
r
L
Trôû khaùng töông ñöông:  
1
C  
Zeq r jx r j (L  
)
Toång trôû: Zep  
r2 x2  
x
r
Goùc pha: z arctg  
eq  
1
oC  
Taïi coäng höôûng noái tieáp o coù oL   
neân Zeq  
r. Maïch  
()  
o
ñieàu höôûng noái tieáp thöôøng ñöôïc duøng laøm maïch loïc.  
2.6 MAÏCH PHOÁI HÔÏP TRÔÛ KHAÙNG  
Moät trong nhöõng vaán ñeà quan troïng cuûa maùy phaùt, maùy thu laø  
phoái hôïp trôû khaùng coù choïn loïc taàn soá giöõa caùc taàng, ñaëc bieät giöõa  
taàng coâng suaát ra cao taàn vôùi anten phaùt, hay giöõa anten thu vôùi ngoõ  
vaøo maùy thu ñeå truyeàn coâng suaát tín hieäu lôùn nhaát, vaø loaïi nhieãu. Caùc  
maïch phoái hôïp trôû khaùng coù daïng LC, bieán aùp, hay toå hôïp giöõa chuùng.  
Xeùt maïch phoái hôïp trôû khaùng cao taàn hình 2.11.  
Maïch phoái hôïp  
trôû khaùng  
Zi  
Zi  
ZL = Zi  
ZL  
Zi ZL  
E
E
Nguoàn RF  
Nguoàn RF  
a)  
b)  
Hình 2.11 Nguoàn coù phoái hôïp trôû khaùng taûi  
a) Lyù töôûng Zi = ZL thuaàn trôû; b) Bieán ñoåi trôû khaùng Zi thaønh ZL hoaëc ngöôïc laïi  
Hình 2.11a: Zi ZL coù coâng suaát treân taûi cöïc ñaïi.  
ÔÛ cao taàn (RF) ít khi Zi vaø ZL laø thuaàn trôû maø bao giôø cuõng coù  
phaàn khaùng naøo ñoù. Tröôøng hôïp toång quaùt Zi ZL, caàn coù maïch phoái  
hôïp trôû khaùng ñeå truyeàn coâng suaát tín hieäu lôùn nhaát ra taûi.  
Ví duï, nhö caàn truyeàn coâng suaát maùy phaùt cao taàn ra taûi laø  
anten phaùt.  
Daïng phoái hôïp trôû khaùng ñôn giaûn nhaát hình  
goàm coù cuoän  
caûm L vaø tuï ñieän C vôùi caùc caáu hình khaùc nhau:  
24  
Chöông 2  
Zi  
L
Zi  
L
C
ZL  
E
ZL  
C
E
Nguoàn RF  
Nguoàn RF  
a)  
b)  
C
Zi = Ri  
E
Zi = Ri  
E
C
L
ZL = RL  
ZL = RL  
L
Nguoàn RF  
Nguoàn RF  
d)  
c)  
Hình 2.12 Boán kieåu maïch phoái hôïp trôû khaùng ñôn giaûn hình  
Moät vaøi daïng maïch phoái hôïp trôû khaùng thöôøng gaëp vaø coâng thöùc  
tính toaùn:  
Q choïn  
Q choïn  
R1  
Q
XL Q.R1 XC  
XC   
1
1
out  
B1  
Q A  
(R1 /RL)  
(Q2 1)(R1 /RL)  
XC A.RL; XC  
XC RL  
2
2
1
R1(1 Q2)  
QR1 (R1RL /XC  
)
2
A   
1  
XL  
Q2 1  
RL  
B1 R1(1 Q2)  
L1  
Cout  
R1  
C2  
L
RL  
RL  
C1  
R1  
C1  
Cout  
C2  
Hình 2.13  
Q choïn  
Q choïn  
R1RL  
XL XC ; XC Q.R1  
XL XC  
XC  
out  
1
out  
1
1
XC  
2
R1  
RL R1  
XC RL  
XC Q.R1  
1
2
25  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
R1RL  
R1  
RL R1  
XL XC  
XC RL  
2
1
2
XC  
2
L2  
C1  
L
Cout  
R1  
C1  
C2  
R1  
RL  
L1  
RL  
C2  
Cout  
A
Q choïn, XL R1.Q XC  
;
XL RL.B1  
;
XC   
1
1
out  
2
Q B1  
A
A R1(1 Q2);  
B1   
1  
R
L
L1  
L2  
Cout  
RL  
R1  
C
Hình 2.14  
Bieán aùp laø moät trong nhöõng thaønh phaàn phoái hôïp trôû khaùng  
thích hôïp nhaát. Bieán aùp loõi saét duøng ôû taàn soá thaáp, deã daøng bieán  
ñoåi trôû khaùng theo yeâu caàu - tuøy vaøo tyû soá voøng daây cuoän sô caáp vaø  
thöù caáp.  
n
n
np  
ns  
Zi  
ZL  
Zi  
ZL  
2  
p
s
   
hay  
vôùi np, ns laø soá voøng cuoän sô vaø thöù caáp.  
TL  
Zi  
ns  
np  
ZL  
Hình 2.15 Phoái hôïp trôû khaùng duøng bieán aùp loõi saét töø  
Bieán aùp loõi khoâng khí duøng ôû taàn soá cao coù hieäu suaát thaáp hôn  
bieán aùp loõi saét taàn soá thaáp.  
Moät loõi saét töø ñaëc bieät hình xuyeán ñöôïc cheá taïo ñeå laøm bieán aùp  
phoái hôïp trôû khaùng ôû taàn soá cao. Kieåu bieán aùp töï ngaãu loõi hình xuyeán  
cuõng ñöôïc duøng ñeå phoái hôïp trôû khaùng giöõa caùc taàng.  
26  
Chöông 2  
np  
ns  
Zi  
ZL  
Zi  
ns  
np  
np  
ns  
ZL  
Zi  
ZL  
a)  
b)  
Hình 2.16 Phoái hôïp trôû khaùng duøng bieán aùp töï ngaãu  
a) Giaûm trôû khaùng; b) Naâng trôû khaùng  
Töông töï ñoái vôùi bieán aùp loõi khoâng khí, bieán aùp loõi ferrite cuõng  
buoäc töø tröôøng ñöôïc taïo bôûi cuoän sô caáp taäp trung vaøo loõi. Bieán aùp loõi  
ferrite coù öu ñieåm quan troïng sau:  
Loõi ferrite khoâng böùc xaï naêng löôïng cao taàn do ñoù khoâng caàn  
boïc giaùp. ÔÛ loõi khoâng khí thì ngöôïc laïi, vì khoâng taäp trung ñöôïc töø  
tröôøng, neân phaàn maïch maùy thu, maùy phaùt duøng loõi khoâng khí phaûi  
boïc kim loaïi ñeå traùnh giao thoa tín hieäu vôùi phaàn maïch khaùc.  
Haàu heát töø tröôøng taïo bôûi cuoän sô caáp ñeàu caét qua cuoän thöù caáp,  
neân tyû soá voøng daây cuoän sô - thöù caáp, tyû soá ñieän aùp vaøo - ra hay tyû soá  
trôû khaùng, töông töï nhö ôû bieán aùp taàn soá thaáp.  
Trong nhieàu thieát keá maïch cao taàn môùi, bieán aùp loõi xuyeán ñöôïc  
duøng ñeå phoái hôïp trôû khaùng giöõa caùc taàng. Ñoâi khi cuoän sô vaø thöù caáp  
cuûa loaïi bieán aùp naøy ñöôïc duøng laøm ñieän caûm cuûa maïch ñieàu höôûng.  
Cuoän caûm loõi xuyeán duøng ôû RF coù öu ñieåm hôn loõi khoâng khí, vì ñoä  
töø thaåm cao cuûa loõi daãn ñeán ñieän caûm lôùn, ñaëc bieät khi ñöa theâm loõi saét  
vaøo thì ñieän caûm taêng voït.  
Vôùi öùng duïng trong cao taàn, ñieàu naøy coù nghóa laø giaù trò ñieän  
caûm seõ taêng, neáu ta theâm moät soá ít voøng daây maø kích thöôùc cuoän caûm  
vaãn nhoû. Vaøi voøng daây coù ñieän trôû nhoû, töùc laø heä soá phaåm chaát Q cuûa  
cuoän daây lôùn hôn so vôùi loõi khoâng khí.  
Ngaøy nay cuoän daây loõi xuyeán töø thöïc söï ñaõ thay theá cuoän daây loõi  
khoâng khí trong caùc maùy phaùt hieän ñaïi. ÖÙng duïng nhieàu nhaát cuûa noù  
laø giaûm thieåu soá voøng daây maø vaãn cho giaù trò ñieän caûm lôùn. Bieán aùp  
loõi xuyeán töø coù theå ñaáu noái cho pheùp phoái hôïp trôû khaùng daûi roäng ôû  
cao taàn.  
27  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
1:1  
1:1  
Zi  
Zi  
ZL = Zi  
ZL = Zi  
a)  
b)  
Hình 2.17 Bieán aùp Balun keát noái ñoái xöùng hay baát ñoái xöùng taûi vôùi nguoàn cao  
taàn a) Nguoàn ñoái xöùng - taûi baát ñoái xöùng; b) Nguoàn baát ñoái xöùng - taûi ñoái xöùng  
Daáu chaám treân hình veõ chæ pha cuûa voøng daây, tyû soá voøng daây  
bieán aùp 1:1 cuõng laø tyû soá phoái hôïp trôû khaùng.  
1:1  
1:1  
Zi  
Zi  
Zi  
4
ZL  
a)  
b)  
ZL = 4Zi  
Hình 2.18 Bieán aùp Balun phoái hôïp taêng - giaûm trôû khaùng  
a) Taêng trôû khaùng töø Zi sang ZL =4Zi; b) Giaûm trôû khaùng töø Zi sang ZL = Zi/4  
Bieán aùp Balun coù tyû soá bieán ñoåi trôû khaùng 9:1; 16:1 laø do maéc  
noái tieáp caùc bieán aùp Balun nhoû, ñeå cho coù tyû soá bieán ñoåi lôùn. Chuù  
yù, caùc voøng daây khoâng ñöôïc gaây neân coäng höôûng ôû taàn soá laøm vieäc  
daûi roäng.  
Bieán aùp Balun daûi roäng, raát höõu ích cho vieäc thieát keá khueách ñaïi  
coâng suaát cao taàn daûi roäng, maø khoâng caàn phaûi ñieàu chænh phöùc taïp  
phaàn coâng suaát cao taàn, tuy nhieân loïc haøi baäc cao khoâng ñöôïc toát. Giaûi  
phaùp ñeå khaéc phuïc laø, thieát keá phaàn möùc coâng suaát nhoû duøng maïch  
ñieàu höôûng loaïi haøi baäc cao, taàng coâng suaát ra cao taàn daûi roäng. Boä  
khueách ñaïi coâng suaát ra cao taàn coù theå hoaït ñoäng ôû cheá ñoä A, B, C vaø D  
(cheá ñoä ñoùng - môû).  
+Vcc  
RFC  
1:4  
16:1  
RFin  
RA  
4:1  
4:1  
Hình 2.19 Khueách ñaïi coâng suaát cao taàn cheá ñoä A daûi roäng duøng  
bieán aùp Balun phoái hôïp trôû khaùng.  
28  
Chöông 2  
Trong nhieàu tröôøng hôïp, anten naèm treân coät cao caùch xa maùy phaùt,  
maùy thu (ví duï nhö anten thu TV, anten maùy phaùt thanh - phaùt hình,  
anten viba...) thì daây truyeàn soùng noái giöõa anten phaùt vôùi ngoõ ra maùy  
phaùt (hoaëc ngoõ vaøo maùy thu) vôùi anten thu, phaûi coù trôû khaùng baèng nhau  
ñeå truyeàn coâng suaát lôùn nhaát. Coù hai loaïi daây truyeàn soùng cô baûn:  
1- Daây caân baèng (balanced line) goàm hai daây daãn song song caùch  
ñieän vaø caùch nhau moät khoaûng xaùc ñònh coøn goïi laø daây song haønh.  
Doøng cao taàn chaûy treân moãi daây nhö nhau so vôùi ñaát nhöng ngöôïc  
chieàu nhau, khoâng daây naøo noái ñaát.  
2- Daây baát caân baèng (unbalanced line) goàm moät daây daãn tín hieäu  
caùch ñieän vôùi moät daây boïc noái ñaát, coøn goïi laø cable ñoàng truïc.  
Ví duï: Daây song haønh TV coù trôû khaùng 300, ñöôïc noái vôùi anten  
thu coù trôû khaùng 300. Caùp ñoàng truïc 50noái giöõa ngoõ ra maùy phaùt  
vôùi anten phaùt baát ñoái xöùng coù trôû khaùng 50.  
Thoâng soá caùp ñoàng truïc:  
Suy hao (dB/100m)  
Trôû khaùng  
Cable  
100  
MHz  
200  
MHz  
19,5  
12,5  
17,8  
23,5  
15,6  
16  
400  
600  
800  
MHz  
1000  
MHz  
()  
MHz  
MHz  
3C2V  
75  
75  
50  
50  
75  
75  
75  
5C2V  
RG58V  
RG58CV  
RG59V  
RG59B/V  
PN150A  
12,3  
15,8  
10,4  
10,7  
4,2  
26,1  
34,8  
23,4  
23,6  
8,8  
30,1  
38,7  
25,4  
26,2  
10,8  
34,7  
44,6  
29,4  
30,2  
12,4  
43,3  
57,7  
38,2  
38,6  
13,9  
6,2  
2.7 MO PHOÛNG BAÈNG MAÙY TÍNH  
Duøng maùy tính ñeå phaân tích, tính toaùn, moâ phoûng caùc maïch vaø  
heä thoáng thoâng tin ñaõ thöïc söï trôû neân caàn thieát cho vieäc hoïc, nghieân  
cöùu, saûn xuaát. Trong caùc chöông cuûa taøi lieäu naøy ñeàu coù phaàn ví duï moâ  
phoûng vaø phaàn baøi taäp töï nghieân cöùu cho sinh vieân.  
Moâ phoûng maïch phoái hôïp hình  
L
Ri  
Duøng phaàn meàm Micro CAP-  
II. Moâ phoûng vôùi thoâng soá:  
Fo = 1,59MHz; RA = 50;  
Ri = 1000  
21,8H  
1000  
+
RA  
50  
C
1V  
236pF  
29  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
PHASE  
DEG  
GAIN  
DB  
Transmitter Matching Network  
Temperature = 27 Case = 1  
10.00  
20.00  
30.00  
40.00  
270.0  
180.0  
90.0  
0.0  
50.00  
60.00  
90.0  
180.0  
100  
1K  
10K  
100K  
1M  
10M  
Frequency in Hz  
Frequency = - 100.00000E + 05 Hz  
Phase angle = - 175.665 Degrees  
Gain slope = - 124.20910E - 01 Db/Oct  
Gain = - 57.185 Db  
Group delay = 0.00000E + 00  
Peak gain = - 19.057 Db/F = 159.75300E + 04  
Transmitter Matching Net (Stop Band)  
PHASE  
DEG  
GAIN  
DB  
Temperature = 27  
Case = 1  
10.00  
270.0  
20.00  
30.00  
40.00  
180.0  
90.0  
0.0  
50.00  
60.00  
90.0  
180.0  
200000  
8000000  
Frequency in Hz  
Frequency = - 800.00000E + 04 Hz  
Phase angle = - 174.501 Degrees  
Gain slope = - 125.46180E - 01 Db/Oct  
Gain = - 53.192 Db  
Group delay = 156.05900E -11  
Peak gain = - 19.068 Db/F = 158.00000E + 04  
30  
Chöông 2  
2.8 BAØI TAÄP CHÖÔNG 2  
2.1 Cho maïch ñieàu höôûng song  
song coù  
A
1500p  
3000p  
Req  
F
L = 100H; C = 400pF  
0,1  
Req() 10k  
o
ZA  
50  
Tính fo? Heä soá phaåm chaát maïch  
coäng höôûng Q? B?  
Neáu 300pF C 500pF, tính khoaûng taàn soá ñieàu höôûng.  
2.2 Cho maïch vaøo RX. Tính taàn soá thu vaø Req.  
2.3 Tính 4 maïch phoái hôïp Z cô baûn hình  
.  
2.4 Cho maïch khueách ñaïi 48MHz; L1 = L2. Tính trôû khaùng maïch  
coäng höôûng nhìn tôùi ngoõ ra Q2 vaø ngoõ vaøo Q1, cho Q = 100.  
+Vcc  
0,01  
L1  
L2  
68k  
47k  
68p  
Q1  
Q2  
RA  
0,01  
12p  
2.5 Ñoïc, toùm taét chöông 3 cuûa taøi lieäu tham khaûo [4].  
2.6 Cho maïch phoái hôïp Z sau: fo = 30MHz; Q = 10.  
Tính C1, C2, L?  
L
L
C2  
Ri  
30  
RA  
50  
C3  
10p  
C1  
C2  
Ri  
30  
C3  
15p  
RA  
50  
C1  
2.7 Vieát chöông trình tính toaùn caùc maïch phoái hôïp Z coù ba phaàn  
töû L, C cho Q bieán thieân töø (1, 2, 3 ... 15).  
2.8 Cho maïch ñieàu höôûng ñieän töø. Tính khoaûn taàn soá ñieàu höôûng  
khi 3 V VT 12V.  
31  
Moät soá khaùi nieäm cô baûn veà cao taàn  
Cv(pF)  
400p  
150  
40  
0,1F  
VT  
R
Cv  
v
3
12  
2.9 Duøng spice, hoaëc EW khaûo saùt haøm truyeàn ñaït caùc maïch phoái  
hôïp trôû khaùng hình , , . Coù nhaän xeùt gì?  
2.10 Cho trôû khaùng anten TV laø 300, trôû khaùng vaøo TV laø 75.  
Giöõa chuùng coù daây truyeàn soùng sau:  
a) Daây song haønh  
b) Caùp ñoàng truïc 75  
c) Caùp ñoàng truïc 50  
d) Ruoät caëp daây ñoàng baát kyø.  
Tröôøng hôïp naøo ñuùng? Taïi sao?  
2.11 Tính maïch phoái hôïp Z ôû fo = 100MHz.  
L
L
75  
10  
C
C
50  
10  
2.12 Tính maïch phoái hôïp Z ôû 90MHz.  
C
C
L
10  
L
50  
60  
50  
2.13 Anten thu coù ñieän aùp ra 5V noái vôùi maùy thu coù trôû khaùng  
50. Tính coâng suaát tín hieäu ngoõ vaøo maùy thu theo dBm vaø dBW.  
2.14 Anten thu coù ñieän aùp ra 15V noái vôùi caùp ñoàng truïc RG58V  
(trôû khaùng 50). Caùp naøy suy hao 4dB/100ft ôû 60MHz noái vôùi maùy  
thu. Ñoä daøi daây caùp 80ft. Xaùc ñònh möùc coâng suaát dBW vaø dBm ngoõ  
vaøo Rx. Neáu maùy thu coù ñoä lôïi taàng khueách ñaïi cao taàn 24dB; ñoåi taàn  
- 4dB; boä loïc IF - 1dB; khueách ñaïi IF moãi taàng 20dB, coâng suaát ngoõ vaøo  
boä taùch soùng 0dBm (1mW). Xaùc ñònh soá taàng khueách ñaïi IF. Laäp sô ñoà  
khoái maùy thu vaø caùc möùc coâng suaát.  
doc 16 trang baolam 21800 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Mạch điện tử thông tin - Chương 2: Một số khái niệm cơ bản về cao tần", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docgiao_trinh_mach_dien_tu_thong_tin_chuong_2_mot_so_khai_niem.doc