Lời nói đầu Bộ lọc tần số đóng vai trò quan trọng trong hệ thống thông tin bằng sóng điện từ, nhất là trong thi đ!i hiện na", #hi công nghệ #hông $%" đang &h't tri(n )ột c'ch nhanh chóng* +h tần số sóng điện từ là ngu-n tài ngu".n có h!n và &h/i đ01c chia s2* Bộ lọc có nhiệ) v3 &h%n t'ch ho4c #5t h1& c'c tần số #h'c nhau* 6.u cầu quan trọng trong việc thi5t #5 c'c bộ lọc tần số đó là #h/ n7ng chống nhi8u gi9a c'c t:n hiệu có tần số #h'c nhau* ;h0 v<" đ4c t:nh lọc, ha" đ'& =ng tần, c>a )ột bộ lọc &h/i có #h/ n7ng l?a chọn và lo!i b@ c'c tần số trong $/i tần )ột c'ch tối 0u nhất* Ahông nằ) ngoài u h0Cng nh@ gọn hóa c'c thi5t bD thông tin li.n l!c, c'c bộ lọc có #:ch th0Cc nh@, hiệu suất cao và gi' thành thấ& đang ngà" càng đ01c quan t%) nghi.n c=u và &h't tri(n* ;h9ng ti5n bộ gần đ%" trong công nghệ va c'c công c3 h[ tr1 thi5t #5 bằng )'" t:nh FR\] toolsM, ch^ng h!n nh0 c'c &hần )_) )ô &h@ng tr0ng điện từ đU t!o n.n )ột cuộc c'ch )!ng trong l`nh v?c &h%n t:ch thi5t #5 )!ch cao tần* LhIo $!ng đ'& =ng tần, ng0i ta chia bộ lọc tần số thành bốn lo!i Bộ lọc thông thấ& FoPH&ass iltIr K +dM, Bộ lọc thông cao FGighH&ass iltIr K G+dM, Bộ lọc thông $/i FBan$H&ass iltIr K B+dM và Bộ lọc chen $/i FBan$Hsto& iltIr K BJdM* Lrong đó, bộ lọc thông $/i đóng vai trò gần nh0 quan trọng nhất trong c'c thi5t bD thông tin $fng sóng điện từ và có l thu"5t &h%n t:ch thi5t #5 #h' &h=c t!&* - 'n nà" nhằ) giCi thiệu )ột &h0Nng &h'& thi5t #5 bộ lọc thông $/i , vCi #h/ n7ng lo!i b@ tần số ngoài $/i thông đ!t đ!t )=c cao nhất nhất có th(* ua đ%", tôi in ch%n thành c/) Nn +jJ,LJ ào ;gọc Rhi5n F Bộ )ôn Gệ Lhống ki8n LhôngH Ahoa iện L ki8n Lhông K !i học B'ch Ahoa Gà ;ộiM đU
1
h0Cng $En t
Tóm tắt đồ án 2
h0Cng $En t
Tóm tắt đồ án 2
;gà" na" vCi s? &h't tri(n c>a thi5t bD đi.n t và thi5t bD quang ngà" càng nh@ đi , c'c nhà #hoa học luôn luôn #hông ngừng h0Cng tCi công nghệ )Ci đ( tối 0u và thu nh@ #:ch th0Cc c>a thi5t bD nhằ) th@a )Un nhu cầu ngà" càng cao c>a con ng0i * - 'n nà" nhằ) giCi thiệu &h0Nng &h'& thi5t #5 )!ch lọc thông $/i b7ng thông hp& #:ch th0Cc nh@ $?a tr.n cấu trXc vòng cộng h0Vng* Lrong đ- 'n nà", )ột bộ lọc sW đ01c thi5t #5 đ( ho!t động trong $/i tần j, tần số từ OG đ5n w OG, b7ng thông thông tx lệ đ!t đ!t đ5n y* y* O!ch lọc đ01c đ01c )ô &h@ng &h@ng và &h%n t:ch tr.n &hần &hần )_) GdJJ *
Mục lục
3
i nói đầu*************************************************************************************************************** Ló) tet đ- 'n*********************************************************************************************************** O3c l3c********************************************************************************************************************z ]anh s'ch hmnh vW****************************************************************************************************{ ]anh s'ch c'c từ vi5t tet******************************************************************************************| B/ng đối chi5u thua )!ng si.u cao tần*************************************************** **** Oa tra cấu trXc cộng h0Vng vòng*****************************{ *z* jiCi thiệu &hần )_) \nsot GdJJ ***********************************************************z Rh0Nng ***************************************************************************************************************}
4
+h%n t:ch thi5t #5 và )ô &h@ng bộ lọc thông $/i b7ng tần j*******************************} ** jiCi thiệu********************************************************************************************************} ** RN sV thi5t #5 bộ lọc thông $/i b7ng thông hp&**********************************************} *** R'c )o$I sóng tr.n vòng cộng h0Vng*****************************************************} ** O!ch lọc thông $/i b7ng tần j*********************************************************************}z Rh0Nng z***************************************************************************************************************{ A5t lu
Danh sách hình
5
Gmnh * B ốn loại bộ lọc************************************************************************************** Gmnh * JN đ- #hối c>a )ột )'" thu &h't vô tu"5n song công**************************** Y
Gmnh * +h tần số c>a sóng điện từ cao tần •€****************************************************| Gmnh * 0ng tru"_n vi $/i* aM Rấu trXc hmnh học* bM +h%n bố tr0ng**************** Gmnh * O!ng cao tần hai ca Fbốn c?cM*************************************************************** Gmnh * z O!ng hai ca nối tầng và )!ng hai ca t0Nng đ0Nng*****************************{ Gmnh * } '& =ng tần c>a bốn lo!i )!ch lọc l t0Vng******************************************| Gmnh * { JN đ- )!ch lọc hai ca vCi hệ số tru"_n đ!t và hệ số &h/n !****************| Gmnh * w '& =ng tần c>a )!ch lọc thông thấ& ba )!ch lọc thông $/i************************** Gmnh * JN đ- #hối bộ bi5n đi trV #h'ng FaM và bộ bi5n đi $En n!& FbM*********** Gmnh * Bi5n đi t0Nng đ0Nng gi9a thành &hần trV #h'ng nối ti5& và $En n!& song song s $3ng c'c bộ bi5n đi a MtrV #h'ng FAM bM $En n!& F‚M***********************z Gmnh * O!ch lọc thông $/i tha) số &h%n t'n s $3ng c'c bộ bi5n đi •€********} Gmnh * z Rấu trXc cộng h0Vng vòng )ột ca*******************************************************{ Gmnh * } Jóng đ=ng tr.n hai đo!n c>a vòng cộng h0Vng*************************************| Gmnh * { Jóng đ=ng tr.n hai đo!n c>a vòng cộng h0Vng************************************* Gmnh * w Gọ s/n &hY) c>a \nsot************************************************************************z Gmnh * | R'ch chia &hần t h9u h!n trong GdJJ FaM thành c'c ta) gi'c tr.n b_ )4t, FbM thành c'c t= $iện trong #hông gian ba chi_u**********************************************zz Gmnh * Bộ quƒt tần số****************************************************************************************z{ Gmnh * jiao $iện %" $?ng )ô hmnh và thi5t l<& )ô &h@ng c>a &hần )_) GdJJ ********************************************************************************************************************************z| Gmnh * jiao $iện th( hiện #5t qu/ )ô &h@ng****************************************************z|
Gmnh * O!ch cộng h0Vng $!ng vòng******************************************************************} Gmnh * O!ch lọc b
6
Gmnh * z O!ch lọc cộng h0Vng $!ng vòng*************************************************************}} Gmnh * } Rấu trXc đ0ng vi $/i gấ& #hXc t0Nng =ng vCi thành &hần )!ch điện****}{ Gmnh * { Oô hmnh )!ch lọc cộng h0Vng $!ng vòng**********************************************}w Gmnh * w Gệ số tru"_n đ!t c>a )!ch lọc #hi tha" đi thông số $****************************}| Gmnh * | Gệ số tru"_n đ!t #hi tha" đi #ho/ng c'ch gi9a vòng cộng h0Vng*******}| Gmnh * Gệ số tru"_n đ!t #hi tha" đi b_ $à" FPM c>a vòng cộng h0Vng ***********} Gmnh * Gệ số hao ng01c J #hi tha" đi b_ $à" c>a đ5 ti5& điện********************} Gmnh * Gệ số tru"_n đ!t #hi tha" đi b_ $ài c>a đ5 ti5& điện FPM**********************{ Gmnh * O!ch lọc thông $/i b7ng tần j Ftừ K w OGM* R'c #:ch th0Cc có đNn vD ))*********************************************************************************************************** { Hình 3. 13 ết !"# m$ %h&ng h' () tổn h*+ ngưc - S 12
S 11
/à h' () t"yn t -
********************************************************************************************************************{
Danh sách các từ i!t tắt
7
+RB „d … Qd RJL ;\ d]L] LO kJ†„ LSO JQ„ dSL
+rintI$ Rircuit Boar$ „a$io drIquInc" ocal …scillator QntIr)I$iatI drIquInc" Ro)&utIr Ji)ulation LIchnolog"
B/ng )!ch in Lần số vô tu"5n điện Bộ $ao động nội Lrung tần Rông nghệ )ô &h@ng bằng
oP ;oisI \)&liiIr dinitI ]iIrIntal Li)I ]o)ain
)'" t:nh Bộ #hu5ch đ!i t!& %) thấ& +h0Nng &h'& vi sai h9u h!n
LransvIrsI OagnItic koltagI Jtan$ing †avI „atio LransvIrsI SlIctric OagnItic JtI&&I$HQ)&I$ancI „Isonator
thIo )i_n thi gian Jóng từ ngang Lx số sóng đ=ng v_ điện '& Jóng điện từ ngang Bộ cộng h0Vng trV #h'ng
diIl$ SIct Lransistor
nh/" b
"#n$ đ%i chi!u thu&t n$' (nh ) *i+t JLL z
Thu&t n$' ti!n$ (nh OicroPavI BasIban$ oP&ass diltIr Ban$&ass diltIr
Thu&t n$' ti!n$ *i+t ki ba Fcao tầnM B7ng cN b/n Bộ lọc thông thấ& Bộ lọc thông $/i
8
} { w |
Gigh&ass diltIr Ban$sto& diltIr Oicrostri& linI RIll OIsh jrou& ]Ila"
Bộ lọc thông cao Bộ lọc chen $/i 0ng tru"_n vi $/i ‡, #hối nh@ 0Ci, s? t!o l0Ci Lr8 nhó)
,hần m- đầu ( đ'& =ng nhu cầu thông tin )ọi lXc )ọi nNi, công nghệ tru"_n thông #hông $%" đang ngà" càng đ01c quan t%) nghi.n c=u và &h't tri(n* R'c thi5t bD thông tin vô tu"5n đ01c thu nh@ #:ch th0Cc V )=c tối đa đ( t7ng #h/ n7ng t:ch h1&, đ4c biệt là trong c'c hệ thống thông tin $i động và thông tin vệ tinh* O!ch lọc tần số là thành &hần #hông th( thi5u trong c'c thi5t bD nà"* và h0Cng &h't tri(n c>a c'c cấu trXc lọc #hông chˆ V việc c/i thiện đ4c t:nh ho!t động )à còn V s? nh@ gọn trong #:ch th0Cc v
9
nghệ )!ch in F+RBM* R'c gi/i &h'& thu nh@ #:ch th0Cc )!ch lọc thông $/i bao g-) s $3ng đ5 điện )ôi có hằng số điện )ôi lCn, ha" b2 cong c'c đ0ng $/i $En c>a c'c cấu trXc lọc tru"_n thống, ha" nghi.n c=u đ0a ra c'c cấu trXc lọc có #:ch th0Cc nh@ gọn hNn* Lrong đó gi/i &h'& th= ba đang đ01c quan t%) &h't tri(n và đ!t đ01c nh9ng #5t qu/ nhất đDnh* Oột trong nh9ng cấu trXc đ01c '& $3ng cho việc thi5t #5 c'c bộ lọc đó là cấu trXc cộng h0Vng $!ng vòng* Rấu trXc nà" #hi đ01c #:ch th:ch sW g%" n.n hiện t01ng cộng h0Vng hai )o$I sóng* Giện t01ng nà" là) cho )ột vòng cộng h0Vng ho!t động giống nh0 hai bộ cộng h0Vng ri.ng rW* i_u nà" đ-ng ngh`a vCi việc, n5u )ột )!ch lọc ba toàn bộ )!ch lọc* B.n c!nh đó, vòng cộng h0Vng hai )o$I sóng còn đ01c $fng đ( thi5t #5 c'c bộ lọc $/i rộng, vCi đ'& =ng tần có độ $ốc tối đa, c/i thiện #h/ n7ng chọn lọc và c'ch l" tần số* Lrong đ- 'n nà", )ột )!ch lọc vCi $/i j Ftừ OG đ5n w OGM sW đ01c thi5t #5, nhằ) )inh họa cho &h0Nng &h'& thi5t #5 )ột bộ lọc thông $/i b7ng hp& $?a tr.n cấu trXc vòng cộng h0Vng, vCi s? giX& đ c>a &hần )_) )ô &h@ng tr0ng điện từ GdJJ * - 'n đ01c trmnh bà" thành ba ch0Nng* Lrong ch0Nng trmnh bà" ngen gọn v_ vai trò và hiện tr!ng &h't tri(n c>a bộ lọc* Li5& thIo đó ch0Nng là nh9ng #i5n th=c cN b/n v_ cao tần và )!ch lọc* ‰ ch0Nng là nh9ng &h%n t:ch thi5t #5 bộ lọc thông $/i ho!t động V $/i tần j*
10
.h/0n$ 1
2i3i thi+u 1414 "5 l6c tần s%7 ai tr8 à s9 :hát tri;n Bộ lọc tần số là )ột bộ l?a chọn tần số, cho &hƒ& t:n hiệu trong )ột $/i tần )ong )uốn đi qua và ch4n l!i nh9ng t:n hiệu trong $/i tần #h'c* LhIo $!ng đ'& =ng tần, ng0i ta chia bộ lọc tần số thành bốn lo!i bộ lọc thông thấ&, bộ lọc thông cao, bộ lọc thông $/i và bộ lọc chen $/i* Gai lo!i bộ lọc đầu ti.n cho &hƒ& t:n hiệu trong toàn bộ $/i tần &h:a $0Ci và &h:a tr.n tần số cet đi qua, còn hai lo!i bộ lọc còn l!i cho &hƒ& tru"_n qua ho4c ch4n l!i t:n hiệu trong )ột $/i tần nhất đDnh nằ) gi9a
11
tần số cet tr.n và tần số cet $0Ci* Gmnh * )ô t/ $!ng đ'& =ng tần và # hiệu sN đ#hối c>a từng lo!i bộ lọc*
Gmnh * Bốn lo!i bộ lọc * th$ng
th4% 6
th$ng c*+ c
th$ng 7#i
7 ch8n 7#i. Bộ lọc là
thành &hần
#hông th( thi5u trong c'c hệ thống #hai th'c tài ngu".n tần số sóng điện từ, bao g-) từ thông tin $i động, thông tin vệ tinh, ra$ar, đDnh vD $E đ0ng, c/) bi5n và c'c hệ thống #h'c* kCi s? ti5n bộ c>a thông tin và c'c =ng $3ng tr.n n_n vô tu"5n điện, &h tần có h!n c>a sóng điện từ &h/i chia s2 cho ngà" càng nhi_u hệ thống* L:n hiệu điện từ c>a từng hệ thống chˆ đ01c giCi h!n trong )ột #ho/ng &h tần nhất đDnh* R'c bộ lọc đ01c $fng đ( l?a chọn và giCi h!n t:n hiệu trong #ho/ng tần số đó* RhXng đóng nhi_u vai trò #h'c nhau trong )ột hệ thống, nh0 trong Gmnh * là sN đ- )ột )'" thu &h't vô tu"5n*
12
Hình 1. 2 ơ : kh)i c;* một máy th" %hát /$ t"yến (+ng c$ng .
+hần sN đ- #hối &h:a tr.n th?c hiện ch=c n7ng thu, còn &hần &h:a $0Ci th?c hiện ch=c n7ng &h't* Gai ch=c n7ng nà" s $3ng chung )ột antIn, )ột bộ song công F$u&lIIrM và bộ $ao động nội F…M* Ró th( thấ", nhi_u bộ lọc đ01c s $3ng trong hệ thống và th?c hiện c'c nhiệ) v3 #h'c nhau* Rh^ng h!n nh0 trong &hần thu, bộ lọc &h:a sau ;\ đ01c $fng đ( ch4n tần số /nh và tần số rò rˆ từ đ0ng tru"_n* ;5u #hông có s? ng7n ch4n nà", t:nh hiệu tần số /nh cZng sW đ01c đi uống trung tần FQdM và g%" ra nhi8u, là) gi/) tx số t:n hiệu tr.n t!& %) FJŠ;M c>a hệ thống* Jau bộ trộn tần, bộ lọc thông thấ& sW #h đi thành &hần #hông )ong )uốn trong t:n hiệu sau trộn cZng nh0 tần số rò từ bộ $ao động nội* Lrong &hần &h't, )ột bộ lọc đ01c đ4t gi9a bộ trộn và bộ #hu5ch đ!i công suất đ( l?a chọn tần số )ong )uốn và lo!i b@ c'c tần số #h'c đ01c t!o ra sau bộ đi tần l.n* R/ #hối &h't và #hối thu đ_u s $3ng chung )ột bộ song công g-) hai )!ch lọc thông $/i* Oột bộ lọc có $/i thông là $/i tần thu, đ01c $fng đ( l?a chọn tần số cho bộ thu và #h c'c t:n hiệu #h'c tru"_n đ5n bộ thu* kCi bộ lọc #ia, tần số trung t%) là tần số &h't, bộ lọc nà" sW giX& lo!i b@ nhi8u và tần số gi/ ngoài b7ng* thu"5t v_ )!ch lọc lần đầu ti.n đ01c đ_ uất )ột c'ch độc l<& bVi Ra)&bIll và †agnIr vào n7) }* A5t qu/ có đ01c uất &h't từ nh9ng nghi.n c=u v_ đ0ng tru"_n có t/i và l thu"5t c đi(n v_ c'c hệ $ao động* R'c nghi.n c=u sau đó &h't tri(n thIo hai h0Cng độc l<&, đó là nghi.n c=u l thu"5t v_ c'c tha) số /nh Fi)agIH&ara)ItIrM và l thu"5t tn hao In FinsIrtionHlossM*
13
+h0Nng &h'& tha) số /nh đ01c &h't tri(n vào nh9ng n7) bVi Ra)&bIll, ~obIl và )ột vài ng0i #h'c* +h0Nng &h'& nà" giX& %" $?ng c'c )!ch lọc th3 động s $3ng linh #iện tha) số t<& trung* R'c tha) số /nh )ô t/ )!ng hai ca #h'c h^n c'c tha) số t'n ! nh0 đU bi5t* J? )ô t/ nà" đ01c l t0Vng hóa vm c'c tha) số đầu vào và đYu ra c>a )ột #h%u hai ca trong &h0Nng &h'& nà" th0ng #hông th( hiện ch:nh 'c đ01c* km th5 &h0Nng &h'& tha) số /nh chˆ là &h0Nng &h'& ấ& ˆ* ‹u đi() c>a &h0Nng &h'& nà" là có th( thi5t #5 ra nh9ng )!ch lọc ba )'" t:nh* %" là &h0Nng &h'& thi5t #5 bộ lọc $u" nhất đ01c bi5t đ5n cho đ5n n7) và cZng là &h0Nng &h'& th> công $u" nhất* Lu" nhi.n, ng0i thi5t #5 #hó có th( #i() so't đ01c đ4c t:nh c>a $/i thông và $/i chen #hi s $3ng &h0Nng &h'& nà"* km th5 n5u ".u cầu độ ch:nh 'c nhi_u hNn thm &h0Nng &h'& nà" #hông đ/) b/o* thu"5t v_ tn hao In t@ ra thông $3ng và có hiệu qu/ hNn &h0Nng &h'& tha) số /nh đ01c ]arlington và RauIr đ_ uất vào n7) * k_ cN b/n, l thu"5t nà" sW ấ& ˆ c'c đ4c t:nh c>a )!ch lọc bằng hà) tru"_n đ!t, và %" $?ng n.n )ột )!ch điện th@a )Un hà) tru"_n đ!t đó* ;h0 v<", bài to'n ấ& ˆ hóa và bài to'n th?c hiện có th( đ01c gi/i qu"5t ri.ng rW )ột c'ch tối 0u và ch:nh 'c nhất* kCi &h0Nng &h'& nà", việc thi5t #5 )!ch lọc đ01c chia thành b0Cc Œ'c đDnh hà) tru"_n đ!t th@a )Un ".u cầu đ4c t:nh c>a )!ch lọc tng h1& )!ch điện s $3ng đ'& =ng tần đU đ01c 0Cc l01ng bằng hà) tru"_n đ!t* Lu" nhi.n, &h0Nng &h'& nà" ch0a đ01c chX nga" $o ".u cầu )ột #hối l01ng t:nh to'n #hng l-* Rho đ5n gi9a nh9ng n7) }, &h0Nng &h'& nà" )Ci bet đầu đ01c '& $3ng rộng rUi* kCi s? ti5n bộ c>a c'c hệ thống )'" t:nh tốc độ cao, &h0Nng &h'& tn hao In $ần $ần trV n.n thông $3ng hNn c/ &h0Nng &h'& tha) số /nh* +h0Nng &h'& nà" sW đ01c đ_ c<& l hNn trong ch0Nng c>a đ- 'n* Rfng vCi s? hoàn thiện c>a l thu"5t, c'c thi5t #5 )!ch lọc đ01c &h't tri(n từ c'c )!ch cộng h0Vng tha) số t<& trung R đ5n c'c cấu trXc cộng h0Vng tha) số &h%n t'n nh0 c'& đ-ng tr3c, ống $En sóng và đ0ng vi $/i* -ng thi, nh9ng ti5n bộ trong công nghệ v
14
ối vCi c'c hệ thống thông tin vô tu"5n cao tần, nhi_u $!ng cấu trXc lọc đ01c s $3ng nh0 c'& đ-ng tr3c, cấu trXc điện )ôi, ống $En sóng và cấu trXc vi $/i* R'c bộ lọc đ-ng tr3c có nhi_u 0u đi(), nh0 có #h/ n7ng chI chen điện từ, :t tn hao và #:ch th0Cc nh@, tu" nhi.n l!i #hó ch5 t!o* R'c cấu trXc điện )ôi cZng có #ich th=c nh@ và :t tn hao, nh0ng bf l!i gi' thành c>a c'c bộ lọc t0Nng đối cao và # thua $!ng bộ lọc nà"* Bộ lọc ống $En sóng đ01c '& $3ng #h' rộng rUi, nh #h/ n7ng #i() so't công suất và t:nh #h/ thi trong c'c Xng $3ng cao tần, nh01c đi() c>a chXng là có #:ch th0Cc lCn* Giện na", c'c )!ch lọc thông $/i đ01c s $3ng nhi_u trong c'c thi5t bD thông tin vô tu"5n nh nh9ng 0u đi() v01t trội, nh0 s? $8 $àng trong việc ch5 t!o*
14<4 =5n$ l9c n$hi>n c?u Lrong c'c hệ thống thông tin vô tu"5n, )!ch lọc đ01c s $3ng vCi nhi_u $!ng đ'& =ng tần #h'c nhau, nh0 thông thấ&, thông cao, thông $/i ha" chen $/i* Lrong c'c $!ng đó, )!ch lọc thông $/i đ01c s $3ng rộng rUi nhất* ;hi_u &h0Nng &h'& thi5t #5 )!ch lọc thông $/i đU đ01c đ_ uất* ( đ!t đ01c ".u cầu v_ ho!t động trong $/i thông cố đDnh #hông &h/i là đi_u qu' #hó #h7n* Lu" nhi.n #hi đ4t ra ".u cầu $/i tần &h/i hp&, và #:ch th0Cc va )!ch lọc &h/i đ01c thu nh@ tối đa thm bài to'n sW trV n.n &h=c t!& hNn* Lrong c'c hệ thống thông tin vệ tinh và thông tin $i động hiện na", việc thu nh@ #:ch th0Cc c>a )!ch lọc đU trV thành vấn đ_ quan trọng ba )!ch thông $/i l!i th0ng đ01c t:nh đ5n, vm hằng số điện )ôi lCn th0ng $En đ5n hiện t01ng sóng )4t và g%" tn hao nhi_u hNn* ối vCi c'c )!ch lọc $/i hp&, gi/i &h'& tha" đi cấu trXc hmnh học th0ng thấ" đó là b2 gấ& c'c đo!n đ0ng tru"_n th^ng tr.n c'c )!ch lọc thông th0ng đ( có $!ng )!ch lọc )Ci vCi #:ch th0Cc nh@ hNn B.n c!nh đó, s? ti5n bộ v01t ba nh9ng cấu trXc )!ch lọc &h=c t!&* R'c &h0Nng &h'& t:nh to'n tr0ng điện từ nh0 &h0Nng &h'& OoO FOItho$ o Oo)IntsM, &h0Nng &h'& &hần t h9u h!n FdSOHdinitI SlI)Int
15
OItho$M, &h0Nng &h'& vi sai h9u h!n )i_n thi gian Fd]L]HdinitI ]iIrIncI Li)I ]o)ainM đU đ01c &h't tri(n trong nh9ng n7) gần đ%"* Rfng vCi s? uất hiện c>a c'c công c3 )ô &h@ng tr0ng điện từ s $3ng c'c &h0Nng &h'& tr.n, #5t qu/ )ô &h@ng trV n.n đ'ng tin c<" và càng gần hNn vCi #5t qu/ đo đ!c* ;gà" na", vCi nh9ng chi5c )'" t:nh vCi #h/ n7ng t:nh to'n đ01c c/i thiện )ột c'ch đ'ng #(, c'c nhà nghi.n c=u đU có th( đY" nhanh qu' trmnh &h't tri(n c'c $!ng cấu trXc lọc tần số )Ci* Rh:nh vm th5, ngà" càng uất hiện nhi_u c'c bộ lọc s $3ng cấu trXc cộng h0Vng vòng vCi c'c #i(u #:ch th:ch #h'c nhau, đ01c nối th.) c'c đo!n, c'c nh'nh nhằ) đ!t đ01c c'c đ4c t:nh lọc )ong )uốn, nh0ng vCi )3c đ:ch chung đ_u là đ( t!o ra c'c )!ch lọc có #:ch th0Cc nh@, chi &h: thấ& và #h/ n7ng chọn lọc tần số tối 0u*
14@4 A!t Bu# mon$ mu%n Lrong đ- 'n nà", tôi sW t<& trung nghi.n c=u, giCi thiệu )ột &h0Nng &h'& thi5t #5 )!ch lọc thông $/i có $/i thông hp&, $/i tần trong $/i j, từ OG đ5n w OG, đ'& =ng tần trong $/i thông &h/i có độ $ốc tối đa đ( t7ng #h/ n7ng chọn lọc tần số* u' trmnh &h%n t:ch thi5t #5 và )ô &h@ng đ01c th?c hiện bằng &hần )_) GdJJ , t:nh to'n tr0ng điện từ bằng &h0Nng &h'& vi &h%n h9u h!n )i_n thi gian FdinitI ]iIrIncI Li)I ]o)ain K d]L]M đ( thu đ01c tha) số tn hao ng01c và hệ số tru"_n đ!t
Tổng kết chương Như / th4y, /?i /*i t@ Aà một thành %hBn kh$ng th> thiế" t+ng các h' th)ng th$ng tin 6Cng (=ng i'n tD, mch AEc tBn () /à các AF th"yết %hGn tch thiết kế mch AEc I c= một !"á tình %hát ti>n AG" 7ài /à tương )i h+àn thi'n. T"y nhiJn /i'c nghiJn cK" các AF th"yết m?i /Ln tiế% tMc ưc thc hi'n t+ng thOi gi*n gBn Gy 7* tJn nhPng %hương %há% tnh t+án cơ 6#n nhCm t+ * nhPng
16
c4" tQc AEc kch thư?c gEn nhR /à kh# năng chEn AEc tBn () t)i ư" nh4t. Sác AF th"yết này ( ưc tình 6ày chi tiết hơn t+ng các chương (*".
.h/0n$ <
.0 s- lC thu!t <414 LC thu!t chun$ E :hân tFch mGch đi+n cao tần
17
Ah'i niệ) si.u cao tần FOicroPavIM $fng đ( chˆ sóng điện từ $ao động đi_u hòa có tần số trong #ho/ng từ OG đ5n jG, vCi chi_u $ài b0Cc sóng t0Nng =ng từ Ž cŠ ) tCi Ž ))* Jóng điện từ vCi tần số tr.n jG đ5n jG gọi là $/i sóng )ili)ItIr &h tần &h:a tr.n $/i sóng )ili)ItIr là c>a tia h-ng ngo!i, vCi b0Cc sóng từ ) đ5n ))* B.n tr.n $/i tần c>a tia h-ng ngo!i là &h tần c>a 'nh s'ng nhmn thấ" đ01c, &h tần c>a tia c?c t:) và sau đó là tia Œ* B.n $0Ci $/i &h si.u cao tần là $/i tần vô tu"5n điện F„a$io drIquInc" K „dM* „anh giCi gi9a $/i tần vô tu"5n điện và $/i si.u cao tần th0ng #hông cố đDnh* km th5 thIo ngh`a rộng, c'c =ng $3ng cao tần th0ng đ01c hi(u là c'c thi5t bD, hệ thống điện ho!t động trong $/i tần từ #G đ5n jG* ]/i tần nà" đ01c chia thành c'c b7ng tần nh@ hNn, nh0 trong Gmnh * •€*
Hình 2. 1 Uhổ tBn () c;* (=ng i'n tD c*+ tBn V1W
<41414 LC thu!t đ/ờn$ truEn i #i Oột cấu trXc vi $/i thông th0ng đ01c )inh họa trong Gmnh *a* ]/i $En sóng có b_ rộng X và độ $à" t đ01c đ4t tr.n )ột đ5 điện )ôi có hằng số điện )ôi t0Nng đối
ϵ r
và chi_u $à" h, b.n $0Ci đ5 là )4t &h^ng #i) lo!i nối đất* +h%n bố
tr0ng tr.n đ0ng tru"_n vi $/i đ01c )ô t/i trong Gmnh *b*
18
-*
Hình 2. 2 ưOng t"yn /i 7#i. * S4" tQc hình hEc. 6 UhGn 6) tưOng
ji/ s #hông có đ5 điện )ôi (ϵ r =1) , đ0ng tru"_n lXc nà" sW trV thành đ0ng $%" song hành vCi hai $/i $En &h^ng c'ch nhau )ột #ho/ng là h FO4t &h^ng nối đất có th( đ01c lo!i b@ thIo ngu".n l /nh g0NngM •€* Lrong tr0ng h1& nà", ta có )ột đ0ng tru"_n sóng LSO đNn gi/n, vCi v
v p =c =3.10 m / s
và hằng số lan tru"_n
β =k 0=ω √ μϵ
*
Ahi đ4t $/i $En l.n tr.n đ5 điện )ôi, và &h:a tr.n là )ôi tr0ng #hông #h:, việc &h%n t:ch đ0ng tru"_n lXc nà" trV n.n &h=c t!& hNn* +hần lCn tr0ng điện từ sW tru"_n trong vfng điện )ôi gi9a $/i $En và )4t &h^ng nối đất, còn )ột &hần đi vào vfng #hông #h: &h:a tr.n đ5* ;h0 v<" đ0ng tru"_n vi $/i #hông &h/i là )ột
19
đ0ng tru"_n sóng LSO hoàn toàn, vm va sóng LSO trong vfng điện )ôi là
c / √ ϵ r
, nh0ng v
Lr.n th?c t5, tr0ng điện từ tr.n đ0ng tru"_n vi $/i là )ột #i(u lai t!& gi9a sóng LOHLS* ;h0ng trong hầu h5t c'c =ng $3ng th?c t5, chi_u $à" đ5 điện )ôi là rất nh@ so vCi chi_u $ài b0Cc sóng ( h ≪ λ ) , n.n có th( coi sóng tru"_n trong đ0ng vi $/i gần nh0 sóng LSO FquasiHLSOM •€* k
c √ ϵ eff
F*M
β =k 0 √ ϵ eff
kCi
ϵ
eff
F*M
là hằng số điện )ôi hiệu $3ng ϵ eff =
ϵ + 1 ϵ −1 + 2 2
√
1 1 + 12
h W
(2.3)
TrV #h'ng đ4c tr0ng c>a đ0 ng tru"_n vi $/i có th( đ01c t:nh nh0 sau
Z 0 =
{[ √ ϵ eff
60
√ ϵ eff
(
8h
)
W W v ớ i ≤ 1 W 4 h h 120 π
ln
+
(
W + 1.393 + 0.667ln W + 1.444 h h
;5u cho tr0Cc gi' trD trV #h'ng đ4c tr0ng đối, tx số
W / h
có th( đ01c t:nh nh0 sau
20
Z 0
)]
v ớ i
W ≥1 h
F*zM
và hằng số điện )ôi t0Nng
{[
A
8e
v ớ i
2 A
W <2 h
W e −2 = h ϵ r −1 2 0.61 B−1 − ln ( 2 B −1 )+ ln ( B− 1 ) + 0.39 − ϵ r π 2 ϵ r
Lrong đó
{
A =
B=
Z 0 60
√
ϵ r + 1 2
+
ϵ r−1 ϵ r + 1
(
0.23 +
}]
W v ớ i > 2 h
F*}M
)
0.11 ϵ r
377 π 2 Z 0 √ ϵ r
<414<4 ,hân tFch mGn$ si>u cao tần <414<414 .ác tham s% cIa mGn$ si>u cao tần Oột )!ch lọc cao tần nói ri.ng ha" )ột )!ch điện cao tần có hai đầu cuối nói chung có th( đ01c )ô t/ bằng )ột )!ng hai ca nh0 Gmnh *, vCi I 1 , I 2 Z 02
là điện '& và c0ng độ $òng điện lần l01t t!i ca và ca ,
là trV #h'ng đầu cuối,
Es
V 1 ,V 2
và
Z 01
và
là điện '& ngu-n* ‰ đ%", điện '& và $òng điện là
c'c đ!i l01ng $ao động đi_u hòa thIo thi gian* iện '& V ca bằng
(
j ( ωt + ϕ )
v 1 ( t ) =|V 1|cos ( ωt + ϕ ) =ℜ |V 1|e
)=ℜ(V e
jωt
1
)
F*{M
Bi.n độ điện '& t!i ca đ01c coi là bi.n độ &h=c và có th( vi5t nh0 sau V 1=|V 1|e
jϕ
F*wM
21
Hình 2. 3 Zng c*+ tBn h*i c[* -6)n cc
ối vCi )ột )!ch cao tần, việc đo c0ng độ $òng điện và điện '& đôi #hi #hông quan trọng bằng đo công suất vào và ra* O4t #h'c, V tần số si.u cao, việc đo điện '& và $òng điện th0ng chˆ cho nh9ng đ!i l01ng nh0 tx số sóng đ=ng FJ†„M, hệ số &h/n !T Lha) số $8 đo nhất là công suất tCi và công suất &h/n !, đi_u #iện th l t0Vng là #hi )!ng ca đ01c &hối h1& t/i* ;g0i ta đDnh ngh`a c'c bi5n số a1 , b1
và
a2 , b 2
, trong đó * bi(u thD (=ng c$ng ("4t t?i và 6 bi(u thD cho (=ng
c$ng ("4t %h#n \* Oối quan hệ gi9a c'c bi5n công suất và điện '&, $òng điện là V = √ Z 0 ( a + b )
I =
1
√ Z 0
( a − b )
vCi n
F*|aM
vCi n
F*|bM
Ga" a =
(
)
(
)
1 V + √ Z 0 I 2 √ Z 0
b =
1 V + √ Z 0 I 2 √ Z 0
kCi c'c đDnh ngh`a bi5n số tr.n, công suất t!i ca n là 1 1 ¿ ¿ ¿ != ℜ ( V " I ) = ( a a−b b ) 2 2
22
F*M
]ấu F‘M th( hiện gi' trD li.n h1& &h=c* ‰ đ%" có th( thấ" suất tCi ca n, còn
¿
b b / 2
¿
a a / 2
là công
là công suất &h/n ! t!i ca n*
<414<4<4 Ma tr&n tán JG K Gệ &h0Nng trmnh tu"5n t:nh )ô t/ ho!t động c>a )!ng hai ca nh0 trong Gmnh * s $3ng sóng công suất là c'c bi5n số b 1=S 11 a1 + S12 a2 b2= S 21 a1 + S22 a2
F*M
ki5t $0Ci $!ng )a tr
[][
][ ]
b1 = S 11 S 12 " a1 b2 S 21 S 22 a2
F*M
[ b ] =[ S ] " [ a ]
Ga"
Oa tra )!ng hai ca* R'c tha) số t'n !
S m
đ01c 'c đDnh nh0 sau
|
S 21=
|
S 22=
S 11=
S 21=
Lrong đó
a = 0
b1 a1
b2 a1
a2 = 0
a2=0
b1 a2
b2 a2
|
a1=0
|
a1=0
F*M
th( hiện rằng ca n đ01c &hối h1& trV #h'ng hoàn toàn
F#hông có &h/n ! từ t/iM*
23
R'c tha) số
S 11
S 22
và
đ01c gọi là hệ số &h/n !, còn
S 12
và
S 21
đ01c gọi là hệ số tru"_n đ!t* R'c tha) số t'n ! th0ng là c'c số &h=c n.n đ01c bi(u $i8n $0Ci $!ng bi.n độ và &ha* ji' trD bi.n độ th0ng đ01c đi sang đNn vD $IcibIls F$BM* j ϕm
S m=|S m|e
|Sm|[ #B ] =20 log|S m|#B
m, n
= 1; 2
(2.8)
ối vCi bộ lọc, ng0i ta đDnh ngh`a hai tha) số sau $ A=−20log|Sm|#B
m, n ] F) ’ nM
$ % =20log |S |#B
Lrong đó
$ A
n ]
là tn hao In gi9a ca n và ca m,
$ %
F*M là t hao ng01c t!i
ca n* ;goài ra, ng0i ta còn đDnh ngh`a tx số sóng đ=ng v_ điện '& FkoltagI Jtan$ing †avI „atio K kJ†„M nh0 sau 1+|S |
VSW%=
1−|S |
F*M
Ahi )ột t:n hiệu đ01c tru"_n qua )ột )!ch l?a chọn tần số nh0 )!ch lọc, t:n hiệu V đầu ra sW có )ột #ho/ng tr8 nhất đDnh so vCi t:n hiệu V đầu vào* Lha) số tr8 quan trọng cần đ01c I) ƒt trong bộ lọc là tr8 nhó), ha" tr8 đ0ng bao t:n hiệu, đ01c đDnh ngh`a là & # =
−# ϕ21 #ω
FsM
F*M
Lha) số t'n ! có )ột số t:nh chất quan trọng #hi &h%n t:ch )!ng cao tần* ối vCi )!ng hai ca t0Nng h[
S 12=S 21
* ;5u )!ng hai ca là đối =ng, thm ngoài
24
t:nh chất t0Nng h[, còn có
S 11= S 22
* ji/ s )!ng hai ca #hông có tn hao, tng
công suất tru"_n qua và công suất &h/n ! trV l!i &h/i bằng tng công suất tCi* Dnh lu
2
2
2
|S21| +|S11| =1 |S12| +|S 22| =1
F*M
<414<4@4 Ma tr&n tr- hán$ à Nn nG: O Oối quan hệ gi9a điện '& và $òng điện trong )!ng hai ca Gmnh * có th( đ01c vi5t nh0 sau V 1= Z 11 I 1 + Z 12 I 2 V 2= Z 21 I 1 + Z 22 I 2
F*M
ki5t $0Ci $!ng )a tr
[ ][
][ ]
V 1 = Z 11 Z 12 " I 1 V 2 Z 21 Z 22 I 2
Hay
(2.14)
[ V ]=[ Z ] " [ I ]
Ma tra nó đ_u li.n
quan đ5n trV #h'ng* ;goài ra ng0i ta còn đDnh ngh`a )a tr
[][
][ ]
I 1 ' ' V = 11 12 " 1 I 2 ' 21 ' 22 V 2
Ga"
[ I ] = [ ' ] " [ V ]
25
F*}M
Ahi đ'nh gi' )ột hệ thống g-) nhi_u )!ng hai ca ghƒ& nối thIo #i(u nối ti5& ho4c song song, )a tr
<414<4P4 Ma tr&n truEn đGt (".D Oối quan hệ gi9a điện '& và $òng điện V ca vCi điện '& và $òng điện V ca c>a )!ng hai ca trong Gmnh * đ01c bi(u $i8n bằng hệ th=c sau V 1= A V 2− B I 2 I 1 =( V 2− ) I 2
F*{M
ki5t $0Ci $!ng )a tr
[ ] [ ][ ] V 1 A = ( I 1
V B " 2 ) − I 2
F*wM
Bốn tha) số trong )a tr
F*|M F*M
;5u )!ng hai ca #hông có tn hao, ^ và _ có gi' trD th?c còn a và _ có gi' trD thuần /o* Oa tr
26
Hình 2. b Zng h*i c[* n)i tBng /à mng h*i c[* tương ương
kCi cấu hmnh nối ghƒ& nh0 tr.n, ta có
[ ][ ]
[ ][ ]
*
* *
V V 1 = * 1 I 1 I 1
V V 2 = *2* I 2 I 2
và
Đầu vào c>a )!ng N là đầu ra c>a )!ng Nd , n.n
[ ][ ] *
**
V 2
− I * 2
=
V 1
* *
I 1
LhIo F*wM ta có
[ ][ *
V 1
= A * * (* I 1
][
*
B* V 2 " ) * − I * 2
]
[ ] [ ][ ] **
và
V 1
* *
A # B V 2 = " * * ( # D − I *2* I 1
Oối quan hệ gi9a điện '& và $òng điện V hai đầu cuối c>a hệ thống là
[ ] ([ ] [ ]) [ ] [ ] [ ] * * V 1 V = A * B * " A # B " 2 = A − I 2 ( I 1 ( ) ( # D
27
V 2 B " ) − I 2
F*M
;h0 v<", hệ thống )!ng hai ca ghƒ& tầng t0Nng đ0Nng vCi )ột )!ng hai ca có )a tr
<4<4 LC thu!t E mGch l6c cao tần <4<414 Ahái Buát E mGch l6c tần s% O!ch lọc tần số là )ột )!ch hai ca, có ch=c n7ng l?a chọn t:n hiệu trong )ột $/i tần số )ong )uốn, bằng c'ch cho c'c t:n hiệu đó đi qua và là) su" hao t:n hiệu V c'c $/i tần số #hông )ong )uốn F$/i chenM* O!ch lọc th0ng uất hiện trong c'c )'" thu &h't cao tần* LhIo $!ng đ'& =ng tần, ng0i ta chia )!ch lọc tần số thành bốn lo!i )!ch lọc thông thấ& FoPH&ass iltIr K +dM, )!ch lọc thông cao FGighH&ass iltIr K G+dM, )!ch lọc thông $/i FBan$H&ass iltIr K B+dM và )!ch lọc chen $/i FBan$Hsto& iltIr K BJdM* Gai lo!i )!ch lọc đầu ti.n cho &hƒ& t:n hiệu trong toàn bộ $/i tần &h:a $0Ci và &h:a tr.n tần số cet đi qua, còn hai lo!i )!ch lọc còn l!i cho &hƒ& tru"_n qua ho4c ch4n l!i t:n hiệu trong )ột $/i tần nhất đDnh nằ) gi9a tần số cet tr.n và tần số cet $0Ci* Gmnh *} )inh họa $!ng đ'& =ng tần l t0Vng c>a bốn lo!i )!ch lọc tr.n* L!i c'c tần số thấ& Fth0ng là $0Ci } OGM, )!ch lọc có th( đ01c t!o thành từ c'c linh #iện tha) số t<& trung là cuộn c/), t3 điện* ;h0ng #hi tần số ho!t động c>a )!ch lọc V trong $/i si.u cao tần, điện #h'ng và điện n!& c>a c'c thành &hần )!ch điện #hông còn bi5n thi.n tu"5n t:nh thIo tần số n9a* kiệc thi5t #5 )!ch lọc si.u cao tần &h/i t:nh đ5n c'c tha) số &h%n t'n tr.n )!ch* Lu" nhi.n V tần số t0Nng đối thấ& và $/i tần hp&, c'c thành &hần tha) số &h%n t'n vEn có th( đ01c ấ& ˆ $0Ci $!ng c'c linh #iện tha) số t<& trung* kiệc t:nh to'n và tng h1& bộ lọc thIo &h0Nng &h'& cZ vEn có th( đ01c '& $3ng vCi độ ch:nh 'c t0Nng đối cho $/i tần si.u cao*
28
Hình 2. 5 á% Kng tBn c;* 6)n A+i mch AEc AF tưengf * AEc th$ng th4% 6 AEc th$ng c*+ c AEc th$ng 7#i 7 AEc ch8n 7#i
<4<4<4 "5 l6c thQn$ thR: Gmnh *{ )ô t/ sN đ- )ột )!ch lọc hai ca có ngu-n điện '& #h'ng ngu-n
Z s
, trV #h'ng t/i
Z $
V s
vCi trV
* kCi gi/ thi5t sóng công suất tCi )!ch lọc
có bi.n độ bằng bi.n độ c>a sóng &h/n ! và sóng tru"_n qua sW bằng hệ số &h/n !
% ( ω)
và
+ ( ω )
, là c'c hà) &h3 thuộc tần số*
Hình 2. JN đ- )!ch lọc hai ca vCi hệ số tru"_n đ!t và hệ số &h/n ! *
29
O!ch lọc thông thấ& có th( đ01c đ4c tr0ng bVi tần số chuYn hóa vCi
ωc
= ω / ω c
là tần số cet, và đ'& =ng tần đ01c đ4c trung bVi tha) số tn hao In gi9a $ ( )=
1
F*M
2
|+ ( )|
;goài ra,
$ ( )
còn đ01c bi(u $iện thông qua hà) đa th=c
- . ( )
, vCi
N là ba )!ch lọc thông thấ&* $ ( )=1 + k - . ( ) 2
F*M
kCi # là hằng số, li.n quan đ5n độ g1n c>a đ'& =ng tần trong $/i thông* kiệc l?a chọn
- . ( )
tf" thuộc vào ".u cầu v_ #h/ n7ng lo!i b@ tần số ngoài $/i thông
và độ g1n đ'& =ng tần cho &hƒ& trong $/i thông* Lhông th0ng có hai $!ng Bộ lọc &h^ng tối đa F)ai)all" latM ha" còn gọi là bộ lọc ButtIrPorth và bộ lọc có g1n đ-ng đ_u FIqualHri&&lIM ha" còn gọi là bộ lọc RhIb"shIv* ối vCi bộ lọc ButtIrPorth, tn hao In gi9a bằng $ ( )=1 + k 2
2 .
F*M
Ròn đối vCi bộ lọc RhIb"shIv $ ( )=1 + k + . ( ) 2
vCi
+ . ( )
2
F*zM
là đa th=c RhIb"shIv b
Gmnh *w )ô t/ tha) số tn hao In gi9a c>a )!ch lọc thông thấ& b
$c
* ;hmn vào hai đ- thD, có th( thấ"
r“ ràng đ'& =ng tần c>a )!ch lọc RhIb"shIv t7ng nhanh hNn V $/i tần &h:a tr.n tần
30
số cet so vCi )!ch lọc ButtIrPorth* ;ói c'ch #h'c, bộ lọc RhIb"shIv có đ4c t:nh lọc $ốc hNn, gần hNn vCi $!ng đ4c t:nh lọc c>a bộ lọc l t0Vng nh0 trong Gmnh *}*
Hình 2. á% Kng tBn c;* mch AEc th$ng th4% 6" a"ttj+th 6 ki>" Sh6y(h/.
Gmnh *| là hai $!ng )!ch lọc thông thấ& #i(u b
là thành &hần điện $ung ho4c điện c/) chuYn hóa th= #,
/0
và
/ . +1
là
điện trV ho4c điện $En chuYn hóa c>a ngu-n và t/i*
Hình 2. Zch AEc th$ng th4% 7ng 6
)i /?i mch AEc th$ng th4% ki>" a"ttj+th, /?i /k
các giá tl ch"n h=*
ti
,
ưc tnh th+ c$ng thKc (*"f
/0= / . +1=1
/k =2sin
(
)
2 k −1 π k =1,2,3, 0 , . 2 .
31
F*}M
$c
ối vCi )!ch lọc RhIb"shIv, gi/ s cho tr0Cc gi' trD
t!i
c =1
,
hằng số k có th( đ01c t:nh nh0 sau 2
$c =10log ( 1+ k )
F*{M
Ba )!ch lọc RhIb"shIv N đ01c 'c đDnh từ ".u cầu v_ độ su" hao trong $/i chen thIo đ- thD trong tài liệu tha) #h/o •€* R'c gi' trD
/k
đ01c t:nh
nh0 sau /1 =
2 a1 sinh
( ) β 2 .
/k =
F*waM
4 a k − 1 a k
b k −1 /k − 1
k =2,3, 0 , .
/ . +1=
{
F*wbM
1 v ? i . 2
2 k + 1−2 k √ 1 + k v ? i . c h o 2
2
F*wcM
Lrong đó β =ln
(
)
( √ 1+ k + 1 ) ( √ 1 + k −1 ) , 2
2
bk =sinh
2
ak =sin
(
)
2 k −1 π 2 .
( ) ( ) β kπ + sin2 2 . .
<4<4@4 MGch l6c thQn$ #i sS ụn$ linh i+n tham s% t&: trun$ OEu bộ lọc thông thấ& V tr.n đ01c đ4c tr0ng bVi )ột )!ch điện hmnh b
32
/k
M trong )i_n tần số chuYn hóa
F
= ω/ ωc
M* ”& $3ng &h0Nng &h'& tr.n vào việc t:nh to'n thi5t #5 c'c $!ng lọc
#h'c nh0 thông cao, thông $/i ha" chen $/i trong )i_n tần số th?c, ng0i ta s $3ng )ột &hƒ& bi5n đi tần số đ( đ0a đ- thD đ'& =ng tần trong )i_n tần số chuYn hóa v_ )i_n tần số –* Rfng vCi đó là )ột &h0Nng &h'& bi5n đi trV #h'ng đ-ng thi gi9a trV #h'ng ngu-n t/i vCi điện #h'ng c>a c'c thành &hần )!ch lọc* JN đ)!ch lọc thông $/i hai ca và đ- thD tha) số tn hao In thIo tần số đ01c )ô t/ trong Gmnh * và Gmnh *
Hình 2. 9 ơ : mch AEc th$ng 7#i hình 6
Hình 2. 10 : thl tổn h*+ \n th+ tBn () c;* mch AEc th$ng 7#i
Rông th=c bi5n đi tần số từ tần số chuYn hóa c>a )!ch lọc thông thấ& sang tần số th?c c>a )!ch lọc thông $/i =
ω0 ω c 2 −ωc 1
(
ω ω0 − ω0 ω
)
33
vCi
ω0 =√ ω1 ω2
F*|M
Lừ hmnh *, có th( thấ" c'c thành &hần điện $ung và điện c/) trong )!ch lọc thông thấ& sW đ01c bi5n đi thành c'c nh'nh cộng h0Vng pS song song và nối ti5& trong )!ch lọc thông $/i, vCi đi_u #iện tn hao In t!i tần số cet tr.n và tần số cet $0Ci c>a )!ch thông $/i &h/i bằng gi' trD tn hao In t!i thông thấ& ban đầu* ;h0 v<", c'c gi' trD
$k
và
( k
c =1
c>a )!ch
c>a từng nh'nh cộng h0Vng
sW đ01c t:nh nh0 sau $k =
/ k % $ ω c 2− ωc 1
3 ( k =
ωc 2−ω c 1
đối vCi nh'nh pS nối ti5&
2
ω0 /k % $
ω % $ (¿ ¿ c 2 −ωc 1) % $ ( ωc2 −ωc 1) /k = $k = 3( k 2 ¿ ω0 / k
F*M
đối vCi nh'nh pS song song F*M
<4<4P4 MGch l6c 3i 5 i!n đUi tr- hán$ à Nn nG: Bộ lọc thông $/i trong Gmnh * đ01c %" $?ng từ bộ lọc thông thấ& trong Gmnh *|, bao g-) c'c bộ cộng h0Vng #i(u nối ti5& ho4c song song đ01c ghƒ& tr?c ti5& vCi nhau* Lrong tri(n #hai th?c t5, đôi #hi việc thi5t #5 đ-ng thi c'c bộ cộng h0Vng #i(u nối ti5& và song song là #hông $8 $àng, nhất là V $/i tần si.u cao* km th5, ng0i ta s $3ng c'c bộ bi5n đi trV #h'ng ho4c $En n!& đ( li.n #5t c'c bộ cộng h0Vng cfng )ột #i(u nối ti5& ho4c song song vCi nhau t!o thành )!ch lọc thông $/i* Gmnh * )ô t/ bộ bi5n đi trV #h'ng và bộ bi5n đi $En n!&, có t'c $3ng bi5n đi trV #h'ng ho4c $En n!&
' a
Z b
ho4c $En n!&
' b
V )ột đầu thành trV #h'ng
Z a
#hi nhmn vào đầu #ia c>a bộ bi5n đi* ji' trD trV #h'ng đ4c
tr0ng và $En n!& đ4c tr0ng c>a c'c bộ bi5n đi nà" lần l01t là và q * La có
34
Hình 2. 11 ơ : kh)i 6ộ 6iến ổi te kháng -* /à 6ộ 6iến ổi 7Ln n% -6 2
2
4 5 Z a = 3' a= Z b ' b
Œƒt )ột )!ng bao g-) &hần t $En n!&
' p ( ω )
F*M
đ4t gi9a hai bộ bi5n đi
trV #h'ng nh0 trong Gmnh *a* LrV #h'ng vào nhmn từ hai đầu c>a )!ng bằng 2
4 ' p ( ω ) ' p ( ω )
ti5&
cZng bằng trV #h'ng nối ti5&
Z s ( ω )
đ01c bi5n đi thành trV #h'ng nối ti5&
Z s ( ω )
* ;h0 v<" $En n!& song song Z s ( ω )
* L0Nng t?, trV #h'ng nối
đ4t gi9a hai bộ bi5n đi $En n!& q cZng t0Nng đ0Nng )ột &hần t $En
n!& song song
' p ( ω )
nh0 trong Gmnh *b* 4c t:nh nà" c>a c'c bộ bi5n đi có
th( giX& chu"(n )!ch lọc có sN đ- nh0 Gmnh * thành )ột )!ch lọc chˆ bao g-) c'c bộ công h0Vng nối ti5& ho4c song song* uan trọng hNn, nó giX& cho việc tri(n #hai c'c bộ lọc cao tần trV n.n thu
35
Hình 2. 12 aiến ổi tương ương giP* thành %hBn te kháng n)i tiế% /à 7Ln n% (+ng (+ng ([ 7Mng các 6ộ 6iến ổif * te kháng - 6 7Ln n% -q
Gmnh *a và *b •€ )ô t/ hai $!ng )!ch lọc thông $/i s $3ng bộ bi5n đi trV #h'ng và bi5n đi $En n!&* Lrong tr0ng h1& th= nhất, )!ch chˆ bao g-) c'c bộ cộng h0Vng nối ti5& vCi điện #h'ng nhau
6 k ( ω )
và
6 k +1 ( ω )
6 k ( ω )
, và gi9a hai bộ cộng h0Vng li.n ti5&
là )ột bộ bi5n đi trV #h'ng
4 k , k + 1 ( ω )
tr0ng h1& th= hai, chˆ có c'c bộ cộng h0Vng song song vCi điện n!& đ01c nối vCi nhau qua c'c bộ bi5n đi $En n!&
5 k , k +1 ( ω )
* Lrong B k ( ω )
* R'c bộ cộng h0Vng
th0ng là c'c cấu trXc ống $En sóng ha" đ0ng tru"_n si.u cao tần có c'c gi' trD tha) số &h%n t'n* R'ch t:nh gi' trD và q cZng đ01c cho trong hmnh*
36
Hình 2. 13 Zch AEc th$ng 7#i th*m () %hGn tán ([ 7Mng các 6ộ 6iến ổi V1W
<4@4 ,hân tFch cRu trVc 8n$ c5n$ h/-n$ O!ch cộng h0Vng vi $/i h!ng vòng #:n đ01c nghi.n c=u rộng rUi cho nhi_u =ng $3ng, nh0 antIn #:ch th0Cc nh@, )!ch bộ lọc hai )o$I sóng* thu"5t &h%n bố tr0ng c>a )!ch cộng h0Vng vòng đ01c đ_ uất lần đàu ti.n bVi †ol và Ano&&i#, trong đó )ô hmnh /ách tD F)agnIticHPall )o$IlM đU đ01c s $3ng đ( nghi.n c=u v_ /nh h0Vng c>a độ cong l.n tần số cộng h0Vng* A5t qu/ nh9ng nghi.n
37
c=u v_ sau đU chˆ ra c'c tần số )o$I cộng h0Vng &h/i th@a )Un
2 πr = λ /
vCi n
, , , T, là b'n #:nh trung bmnh c>a vòng cộng h0Vng tròn, n là số )o$I, và λ /
là b0Cc sóng đ01c tru"_n đi* ;h0ng nói chung, chˆ có )!ch cộng h0Vng vòng
hmnh tròn )Ci có l thu"5t t:nh to'n đầ" đ> c'c )o$I tần số c>a nó* ối vCi )!ch cộng h0Vng vòng hmnh vuông, s $3ng )ô hmnh v'ch từ đ( t:nh đ01c tần số c'c )o$I là rất #hó, vm đi_u #iện bi.n &h=c t!& c>a nó* jần đ%", GsiIh và Rhang đU s $3ng )ột )ô hmnh đ0ng tru"_n đNn gi/n #hông bD /nh h0Vng bVi đi_u #iện bi.n đ( t:nh to'n c'c )o$I sóng trong )!ch cộng h0Vng vòng vCi hmnh $!ng bất #—, từ tròn, vuông đ5n uốn #hXc* +h0Nng &h'& )ô hmnh đ0ng tru"_n nà" còn đ01c $fng đ( su" ra )!ch linh #iện tha) số t<& trung t0Nng đ0Nng c>a c'c bộ cộng h0Vng vòng #:n và vòng hV*
<4@414 MQ hình đ/ờn$ truEn cIa cRu trVc c5n$ h/-n$ 8n$ Gmnh *z )ô t/ )ột cấu trXc cộng h0Vng vòng )ột ca* ối vCi )ột cấu trXc vòng thông th0ng, chi_u $ài tng A có th( đ01c chia thành hai đo!n 22
*
Hình 2. 1b S4" tQc cộng hưeng /@ng một c[*.
38
21
và
Lrong tr0ng h1& vòng hmnh vuông, )[i đo!n có th( đ01c I) nh0 )ột đ0ng Z 1
tru"_n* 22
Z 2
và
* kòng đ01c ti5& điện bVi )ột ngu-n điện '& r t!i )ột đi() có Z 1,2
i() gốc c>a
21
lần l01t là c'c h0Cng tọa độ t0Nng =ng vCi c'c đo!n
và
Z 1,2 < 0
*
và gi' trD điện '& r đ01c chọn tf" * ối vCi )ột đ0ng
tru"_n có tn hao, điện '& và $òng điện tr.n hai đo!n đ01c t:nh nh0 sau +¿( e− jβ Z + 7 1 ( 0 ) e jβ Z ) ¿ V 1 ( Z 1 )=V 0
F*aM
+¿ (e− jβ Z + 7 2 ( 0 ) e jβ Z ) ¿ V 2 ( Z 2) = V 0
F*bM
1
1
2
2
+¿
V 0 − jβ Z (e − 7 1 ( 0 ) e jβ Z ) Z 0 I 1 ( Z 1) =¿ 1
1
F*cM
+¿
V 0 − jβ Z (e − 7 2 ( 0 ) e jβ Z ) Z 0 2
2
F*$M
I 2 ( Z 2 )=¿
+¿ e− jβ Z
1,2
Lrong đó
+¿ 7 1,2 ( 0 ) e jβ Z
1,2
¿
V 0 7 1,2 ( 0 )
¿
V 0
là sóng tru"_n đi thIo h0Cng
+Z 1,2
, còn
là sóng &h/n ! l!i thIo h0Cng −Z 1,2 ˜ là hằng số lan tru"_n
là hệ số &h/n ! t!i
Z 1,2 = 0
và
Z 0
là trV #h'ng đ4c tr0ng c>a vòng*
L!i tần số cộng h0Vng, tr.n cấu trXc vòng sW t-n t!i sóng đ=ng* Rhi_u $ài nh@ nhất c>a vòng cộng h0Vng có #h/ n7ng là) uất hiện sóng đ=ng tr.n nó có th( 'c đDnh đ01c từ vD tr: )à t!i đó bi.n độ sóng có gi' trD lCn nhất* ji' trD tu"ệt đối c>a bi.n độ điện '& lCn nhất tr.n vòng cộng h0Vng đ01c 'c đDnh nh0 sau
39
λ/ +¿ ¿ = Z m , m=0,−1, −2,−3, 0 ¿ V 1 ( Z 1 ) |ma8 =2 V 0 vCi 1 2
F*aM
λ/ +¿ ¿ = Z m , m=0,−1, −2,−3, 0 ¿ V 2 ( Z 2 ) |ma8=2 V 0 vCi 2 2
F*bM
]òng điện t!i vD tr:
Z 1,2 =m
λ /
bằng
2
I 1 ( Z 1 ) |
Z 1=m
λ/
= I 2 ( Z 2 ) |
Z 2=m
2
λ /
=0
F*zM
2
L0Nng t?, gi' trD tu"ệt đối c>a bi.n độ $òng điện lCn nhất tr.n vòng cộng h0Vng đ01c 'c đDnh nh0 sau +¿
V 0 2 Z 0 ¿ I 1 ( Z 1 ) |ma8 =¿
vCi
1 λ / Z 1=( m − ) ,m= 0,−1,−2, −3, 0 2 2
F*}aM
vCi
1 λ / Z 2=( m− ) ,m = 0,−1,− 2, −3, 0 2 2
F*}bM
+¿
V 0 2 Z 0 ¿ I 2 ( Z 2 ) |ma8 =¿
kà điện '& t!i
1 λ/ Z 1,2 =(m− ) 2 2
bằng
V 1 ( Z 1 ) |
1 λ/ 2 2
Z 1=(m− )
=V 2 ( Z 2 ) |
1 λ / Z 2=(m− )
=0
2 2
F*{M
Gmnh *} )ô t/ gi' trD tu"ệt đối c>a điện '& và $òng điện tr.n hai đo!n và
22
21
c>a vòng cộng h0Vng trong tr0ng h1& sóng đ=ng* ;h0 tr.n Gmnh *},
sóng đ=ng l4& l!i thIo bội số c>a
λ / / 2
tr.n )[i đo!n* ;h0 v<" đ( có th( /" ra
hiện t01ng sóng đ=ng, chi_u $ài ngen nhất c>a )[i đọan &h/i bằng )o$I cN b/n c>a vòng cộng h0Vng* kCi c'c )o$I cao hNn thm
40
λ / / 2
, đ%" là
2 1 =2 2=
λ / 2
, =1,2,3, 0
F*wM
n là số )o$I sóng* ;h0 v<" chi_u $ài tng cộng c>a vòng cộng h0Vng bằng 2 = 2 1 + 2 2= λ /
F*|M
Hình 2. 15 =ng Kng tJn h*i +n c;* /@ng cộng hưeng
Gai $!ng )!ch cộng h0Vng vi $/i vòng #:n đ01c )ô t/ trong Gmnh *{* R'c &h0Nng trmnh li.n hệ gi9a b0Cc sóng và #:ch th0Cc c>a vòng cộng h0Vng hmnh vuông và hmnh tròn t0Nng =ng đ01c đ0a ra trong F*M và F*zM*
41
Hình 2. 1 =ng Kng tJn h*i +n c;* /@ng cộng hưeng
4 W = λ /
f 0=
c 4 W √ μr ϵ eff
2 πr = λ /
f 0=
vCi
λ /
F*bM F*zaM F*zbM
là b0Cc sóng, X là chi_u $ài c!nh vòng hmnh vuông, là b'n #:nh
trung bmnh c>a vòng tròn, n là số )o$I, μr
c 2 πr √ μr ϵ eff
F*aM
là độ từ thY) t0Nng đối và
ϵ eff
f 0
là tần số cộng h0Vng,
8
c =3.10 m / s
,
là hằng số điện )ôi t0Nng đối hiệu $3ng c>a
đ5 điện )ôi*
<4P4 2i3i thi+u :hần mEm (nsoWt HXKK 1< +hần )_) )ô &h@ng tr0ng điện từ GdJJ F \nsot Gigh drIquInc" JtructurI Ji)ulatorM là )ột &hần )_) )ô &h@ng $fng đ( gi/i tr0ng điện từ $?a tr.n &h0Nng &h'& &hần t h9u h!n FdSOM toàn song cho cấu trXc ba chi_u bất #—* GdJJ s $3ng &h0Nng &h'& &hần t h9u h!n toàn sóng ba chi_u đ( t:nh to'n c'c đ4c tr0ng điện học c>a c'c linh #iện tần số cao và tóc độ cao* kCi GdJJ, c'c # s0 có th( t'ch c'c tha) số #: sinh F J, 6, ~M, hmnh $ung tr0ng điện từ ba chi_u
42
Ftr0ng #hu gần và tr0ng #hu aM t!o ra c'c )Eu ch0Nng trmnh )ô &h@ng chu".n $fng cho )!ch in F J+QRS K Ji)ulation +rogra) ‹ith QntIgratI$ Rˆcuit S)&haisM, và th?c hiện thi5t #5 tố 0u* GdJJ )ô t/ ch:nh 'c ho!t động điện c>a c'c linh #iện và đ'nh gi' hiệu qu/ chất l01ng t:n hiệu, bao g-) tn hao đ0ng tru"_n, tn hao &h/n ! $o #hông &hối h1& trV #h'ng, đối ngEu #: sinh, và &h't !* GdJJ có th( )ô &hng c'c tr0ng điện từ, $òng điện và &h't ! trong )ột cấu trXc ba chi_u bất #— bao g-) #i) lo!i, điện )ôi, va c'c linh #iện tần số cao vCi tốc độ cao* GdJJ đ01c s $3ng rộng rUi cho việc thi5t #5 c>a c'c &hần t th3 động nhXng tr.n chi&, c'c đầu nối )!ch in, antIn, c'c linh #iện „dŠvi ba, và c'c gói QR tần số cao* GdJJ &h't tri(n c'c s/n &hY) #hoa học, gi/) thi gian &h't tri(n và #h^ng đDnh r“ hNn thành công c>a thi5t #5* +hi.n b/n )Ci nhất c>a GdJJ đ0a ra nh9ng &h't tri(n s/n &hY) tCi c'c # s0 „dŠvi ba và )V rộng việc &hối h1& thi5t #5 điện từ tCi c'c nh'nh #h'c c>a # s0 là) việc trong c'c #hu v?c thi5t #5 QR „dŠanalog và c'c thi5t #5 )ultiHgigabit cZng nh0 SOQŠSOR* GdJJ đ01c $fng đ( )ô &h@ng c'c đầu nối, c'c ống $En sóng, c'c linh #iện tr.n chi&, c'c antIn, v*vT và $fng cho việc #h/o s't c'c tha) số, tối 0u cấu trXc, v*vT GdJJ là )ột &hần c>a họ s/n &hY) c>a \nsot
2.4.1. Mô Phỏng <4P4141 ,h/0n$ :há: :hần tS h'u hGn GdJJ đ01c $?a tr.n &h0Nng &h'& &hần t h9u h!n ba chi_u* ó là )ột &h0Nng &h'& )i_n tần số Fc'c li gi/i đ01c t:nh cho từng tần số ri.ng biệtM* +h0Nng &h'& &hần t h9u h!n chia c/ #hông gian thành c'c &hần t h9u h!n Fta) gi'c ho4c t= $iệnM và )ô t/ tr0ng trong )[i )i_n con bằng )ột hà) c3c bộ* kCi th( t:ch
43
tng cộng c>a ; )i_n con, tr0ng t'n ! có th( đ01c )V rộng thành )ột lo!t c'c hà) cN b/n đU bi5t vCi c'c hệ số )V rộng ch0a bi5t* ji' trD c>a số l01ng tr0ng vƒcHtN V c'c đi() trong )[i t= $iện đ01c nội su" số học từ c'c gi' trD V c'c đˆnh và trung đi() c'c c!nh* Bộ )ô &h@ng bi5n đi c'c &h0Nng trmnh OaPIll thành c'c &h0Nng trmnh )a tr
Hình 2. 1 HE (#n %hm c;* ^n(+st
44
Hình 2. 1 Sách chi* %hBn t[ hP"
hn t+ng Hf -* thành các t*m giác tJn 6 mut, -6 thành các tK 7i'n t+ng kh$ng gi*n 6* chi"
FaM
FbM
<4P414< TFnh toán Quá trình phân tích thích ứng Oột &h%n t:ch th:ch =ng là )ột qu' trmnh gi/i trong đó l0Ci đ01c l4& tinh chˆnh trong nh9ng vfng có l[i cao, là) t7ng độ ch:nh 'c c>a li gi/i* ;g0i s $3ng đ4t c'c ti.u chuYn đi_u #hi(n cho việc tinh chˆnh l0Ci trong li gi/i tr0ng th:ch =ng* ;hi_u vấn đ_ có th( đ01c gi/i qu"5t chˆ bằng việc s $3ng tinh chˆnh th:ch =ng* * GdJJ t!o ra )ột l0Ci #hVi t!o * J $3ng l0Ci #hVi t!o, GdJJ t:nh to'n c'c tr0ng điện từ t-n t!i b.n trong cấu trXc #hi nó đ01c #:ch th:ch V tần số nghiệ)* F;5u b!n đang ch!" )ột tần số quƒt, )ột nghiệ) th:ch nghi đ01c th?c hiện chˆ V tần số nghiệ) c3 th(M
45
* 01c $?a tr.n li gi/i &hần t h9u h!n hiện t!i, GdJJ 'c đDnh c'c vfng ch=a vấn đ_ )à việc t'c nghiệ) g4& l[i* L= $iện trong nh9ng vfng nà" đ01c tinh chˆnh* z* GdJJ t!o ra )ột li gi/i #h'c s $3ng l0Ci đU tinh chˆnh* }* t nhanh sW ch=a )ột s? )ô t/ ch:nh 'c c'c đ4c đi() gần cộng h0VnGdJJ t:nh l!i l[i, và qu' trmnh l4& nà" Fgi/i K &h%n t:ch l[i K tinh chˆnhM l4& l!i cho đ5n #hi c'c ti.u chuYn hội t3 đ01c th@a )Un ho4c hoàn tất số lần thông qua th:ch =ng* {* ;5u tần số quƒt đ01c th?c hiện, GdJJ sW gi/i vấn đ_ V c'c đi() tần số #h'c )à #hông cần tinh chˆnh th.) n9a Các b !u"t t#n $% Lh?c hiện )ột bộ quƒt tần số #hi ng0i s $3ng )uốn t!o ra )ột li gi/i qua )ột $/i c'c tần số* La có th( l?a chọn )ột trong nh9ng lo!i bộ quƒt sau * ;hanh L!o ra )ột li gi/i tr0ng đầ" đ> $u" nhất cho )[i &hƒ& chia trong )ột #ho/ng tần số* Lốt nhất cho c'c )Eu đột ngột cộng h0Vng ha" tha" đi ho!t động trong b7ng tần số* Oột bộ quƒg* * „i r!c L!o ra c'c li gi/i tr0ng V c'c đi() tấn số c3 th( trong )ột $/i tần* Lốt nhất #hi chˆ có vài đi() tần số cần thi5t &h/i )ô t/ ch:nh 'c c'c #5t qu/ trong )ột $/i tần* * ;ội su" 'nh gi' )ột li gi/i cho toàn bộ $/i tần* Lốt nhất #hi $/i tần rộng và đ'& =ng tần số là bằng &h^ng, ha" n5u s? ".u cầu bộ nhC c>a bộ quƒt nhanh v01t qu' tài ngu".n c>a b!n*
46
Hình 2. 19 aộ !"vt tBn ()
&ích thích Lhi5t l<& c'c #:ch th:ch cho )ột thi5t #5 GdJJ cho &hƒ& b!n c3 th( hóa c'c ngu-n tr0ng điện từ và c'c điện t:ch, c'c $òng điện ha" c'c điện '& tr.n va vfng bài to'n và c'c giao $iện va nh9ng chX # thu H tC u)&I$ „R LrV #h'ng &h%n lC& R'c )4t &h^ng đất vô h!n* Các +,t -)u R'c t:nh chất c>a v
Gệ số từ thY) t0Nng đối Gệ số điện )ôi t0Nng đối iện $En #hối Ln hao điện )ôi ti5& tu"5n Ln hao từ ti5& tu"5n
47
R'c t:nh chất c>a v
0ng bUo hòa từ Gệ số an$I j ]Ilta G
Lhông tin cZng bao g-) nh9ng đi_u sau H H
R'c va v
/0) -() g)) * i gi/i ]rivIn Oo$al ?a chọn lo!i li gi/i ]rivIn Oo$al #hi b!n )uốn GdJJ t:nh c'c hệ số J $?a tr.n c'ch th=c c>a linh #iện th3 động, c'c cấu trXc tần số cao nh0 vi $/i, c'c ống $En sóng và c'c đ0ng tru"_n $En* R'c li gi/i )a tra c'c n7ng l01ng tCi và &h/n ! c>a c'c )ốt ống $En sóng* * i gi/i ]rivIn LIr)inal ?a chọn lo!i li gi/i ]rivIn LIr)inal #hi b!n )uốn GdJJ t:nh to'n c'c tha) số J $?a tr.n đầu cuối c>a c'c cng tru"_n $En đa chất $En* R'c li gi/i )a tra c'c điện '& đầu cuối và c'c $òng điện đầu cuối* i gi/i )ốt ri.ng ?a chọn lo!i li gi/i )ốt ri.ng đ( t:nh c'c )ốt ri.ng, ha" c'c cộng h0Vng c>a )ột cấu trXc* Bộ gi/i )ốt ri.ng tm) c'c tần số cộng h0Vng c>a cấu trXc và c'c tr0ng V c'c tần số cộng h0Vng*
<4Y414@ 2iao i+n mQ :hZn$ [n$ :hần mEm HXKK
48
Hình 2. 20 wi*+ 7i'n \Gy 7ng m$ hình /à thiết A<% m$ %h&ng c;* %hBn mm H
Hình 2. 21 wi*+ 7i'n th> hi'n kết !"# m$ %h&ng
TUn$ !t ch/0n$
49
T+ng chương 2, t$i I tình 6ày nhPng cơ (e AF th"yết cBn thiết ch+ /i'c %hGn tch thiết kế c4" tQc c;* một mch AEc th$ng 7#i. x"4t %hát tD nhPng AF th"yết cơ 6#n / %hGn tch mng (iJ" c*+ tBn /à ưOng t"yn (=ng, ến AF th"yết / mch AEc c*+ tBn, tD = %hGn tch nhPng uc tnh !"*n tEng c;* mch cộng hưeng 7ng /@ng. Gy Aà tin !"*n tEng > thc hi'n !"á tình %hGn tch thiết kế mch AEc th$ng 7#i 6ăng tBn 3w ( ưc tình 6ày chi tiết e chương (*" c;* : án.
.h/0n$ @
50
,hân tFch thi!t ! à mQ :hZn$ 5 l6c thQn$ #i \n$ tần @2 T+ng chương này, t$i ( tình 6ày %hương %há% %hGn tch /à thiết kế một 6ộ AEc th$ng 7#i 6ăng th$ng hR%, ộ 7)c c;* á% Kng tBn t mKc t)i *. Zch AEc ([ 7Mng c4" tQc /@ng cộng hưeng, ưc thJm /à+ h*i nhánh 7#i 7Ln nh8m t+ nJn các i>m kh$ng ti các /l t tBn () cBn thiết tJn hàm t"yn t, tD = c= ưc uc tnh AEc m+ng m")n.
@414 2i3i thi+u O!ch cộng h0Vng vòng đ01c =ng $3ng rộng rUi trong nhi_u thi5t bD nh0 bộ lọc thông $/i, bộ ghƒ& công suất, bộ trộn tần, )!ch $ao động và antIn T Rấu trXc nà" có nhi_u 0u đi(), nh0 tn hao $o b=c ! thấ&, hệ số &hY) chất F actorM cao và #:ch th0Cc nh@* ( đ!t đ01c ".u cầu v_ b7ng thông cho c'c =ng $3ng trong )ột số hệ thống thông tin hiện đ!i, đU có nhi_u gi/i &h'& thi5t #5 c'c bộ lọc thông $/i s $3ng cấu trXc vòng cộng h0Vng* Bằng c'ch ghƒ& c'c nh'nh vòng s't sau t!o ra c'c c'c #hI hV )!ch ha" đi_u chˆnh chi_u $ài c>a c'c đ0ng ti5& điện, hai $/i chen sW uất hiện tr.n đ'& =ng tần V nga" tr0Cc và sau c'c tần số cet tr.n và tần số cet $0Ci, và nh0 v<" sW t!o n.n )ột $/i thông đ'& =ng vCi tx lệ đ5n }y tần số trung t%)* Lu" nhi.n nh9ng bộ lọc #i(u nà" th0ng có su" hao lCn, và đ( $/i tần chen nhằ) chống can nhi8u từ c'c $/i tần #h'c, nhi_u cấu trXc lọc &h/i đ01c )V rộng, nh0ng nh0 th5 đ-ng ngh`a vCi việc là) cho #:ch th0Cc )!ch lọc t7ng l.n* R'c &h0Nng 'n thi5t #5 )Ci đU đ01c đ_ uất* Lrong, c'c nh'nh đ0ng tru"_n đU đ01c đ4t vào c'c góc c>a vòng cộng h0Vng nhằ) c/i thiện su" hao ngoài $/i thông c>a bộ lọc* R'c nh'nh đ0ng tru"_n có chi_u $ài bằng nhau và toàn bộ cấu trXc đ01c thu gọn bằng c'ch tha" th5 c'c nh'nh bằng c'c đo!n đ0ng vi $/i hmnh ch9 L và đ4t vào b.n trong vòng cộng h0Vng* Rấu trXc nà" đ01c c/i ti5n bằng c'ch
51
th.) vào c'c nh'nh đ0ng tru"_n có chi_u $ài #h'c nhau, nh0 th5 c'c $/i thông nh@ t!i c'c vD tr: tần số bội c>a tần số cộng h0Vng ch:nh sW bD triệt ti.u, là) su" hao t!i $/i tần số chen &h:a sau $/i thông đ01c t7ng l.n* Lrong đ- 'n nà", tôi in đ_ uất )ột )ô hmnh )!ch lọc #h'c tr.n cN sV c'c )ô hmnh đU đ01c nghi.n c=u hoàn thiện, vừa có #h/ n7ng c'i thiện su" hao ngoài $/i thông, vừa có #:ch th0Cc đ!t )=c nh@ nhất có th(* uan trọng hNn, &h0Nng &h'& thi5t #5 nà" có th( '& $3ng đ( gi/i qu"5t c'c ".u cầu thi5t #5 )!ch lọc thông $/i b7ng thông hp& và s0n đ'& =ng tần c>a $/i thông có độ $ốc cao*
@4<4 .0 s- thi!t ! 5 l6c thQn$ #i \n$ thQn$ h]: @4<414 .ác mo^ són$ tr>n 8n$ c5n$ h/-n$ Gai )o$I sóng vCi hai tần số t'ch biệt nhau có th( đ01c #:ch th:ch tr.n vòng cộng h0Vng bằng c'ch là) )ất cấu trXc đối =ng c>a vòng, nh0 s $3ng c'c đ0ng ti5& điện #hông đối =ng, ha" th.) vào c'c nh'nh đ0ng tru"_n T Gai )o$I sóng là nghiệ) c>a &h0Nng trmnh OaPIll cho )ô hmnh v'ch từ c>a vòng cộng h0Vng
[
]
E 9= A 5 ( kr ) + B . ( kr ) cos ( ϕ ) : r=
F*aM
A 5 ( kr ) + B . ( kr ) sin ( ϕ ) jω μ0 r
F*bM
k * * A 5 ( kr )+ B . ( kr ) cos ( ϕ ) jω μ0
F*cM
[
: ϕ =
]
[
]
kà
[
]
E 9= A 5 ( kr ) + B . ( kr ) sin ( ϕ ) : r=
F*aM
A 5 ( kr ) + B . ( kr ) cos ( ϕ ) jω μ0 r
F*bM
k * * A 5 ( kr )+ B . ( kr ) sin ( ϕ ) jω μ0
F*cM
: ϕ =
[
[
52
]
]
Giện t01ng hai )o$I sóng có th( đ01c gi/i th:ch tr.n )ô hmnh v'ch từ nh0 sau ;5u )ột vòng cộng h0Vng #hông bD 'o trộn cấu trXc và đ01c ti5& điện đối =ng, thm chˆ )ột trong số c'c )o$I sóng su" bi5n đ01c #:ch th:ch* R/ hai )o$I sóng đ01c tru"_n thIo hai chi_u ng01c nhau tr.n vòng cộng h0Vng và tr?c giao vCi nhau n.n #hông /" ra /nh h0Vng t0Nng h[* Lu" nhi.n, n5u vòng cộng h0Vng bD 'o trộn cấu trXc đối =ng, thm hai )o$I sóng sW cfng bD #:ch th:ch và ghƒ& t0Nng h[ vCi nhau*
+
Hình 3. 1 Zch cộng hưeng 7ng /@ng
R'c bi(u th=c F*M và F*M ch0a gi/i th:ch đ01c t!i sao hiện t01ng hai )o$I sóng chˆ /" ra vCi c'c )o$I l2 tha" vm )o$I ch™n #hi vòng cộng h0Vng đ01c th.) vào c'c nh'nh ha" đ01c 2 rUnh* Lh.) vào đó, )ô hmnh v'ch từ cZng #hông gi/i th:ch đ01c hiện t01ng nà" vCi đi_u #iện bi.n &h=c t!&* Giện t01ng hai )o$I sóng có th( đ01c gi/i th:ch )ột c'ch đNn gi/n và tng qu't hNn nh )ô hmnh đ0ng tru"_n đ01c trmnh bà" trong O3c **, bằng c'ch coi vòng cộng h0Vng nh0 hai )!ch cộng h0Vng
λ / / 2
giống nhau đ01c nối song song* ;5u cấu trXc vòng
#hông bD 'o trộn và đ01c #:ch th:ch bằng c'c đ0ng ti5& điện đối =ng, hai )!ch cộng h0Vng giống nhau sW có cfng #i(u đ'& =ng tần ch-ng lấn l.n nhau* Lu" nhi.n, n5u )ột trong hai bộ cộng h0Vng na sóng bD tha" đi, hai ch5 độ tần số #h'c nhau
53
sW đ01c #:ch th:ch và /nh h0Vng t0Nng h[ lEn nhau* ( #h/o s't tr!ng th'i hai )o$I sóng, &h%n bố )
ϵ r =4.4
và chi_u $à"
h =1.6 mm
*
@4<414 MGch l6c 9a tr>n cRu trVc 8n$ c5n$ h/-n$ hai mo^ són$ Oột bộ lọc b
( 1
và
( 5
là t3 ghƒ& bộ cộng h0Vng và
c'c ca* R'c bộ cộng h0Vng là c'c #hung pS song song song đ01c ghƒ& vCi nhau bằng t3
( 3
*
Hình 3. 2 Zch AEc 6
;h0 đU nói trong Rh0Nng , )[i vòng cộng h0Vng t0Nng đ0Nng vCi hai bộ cộng h0Vng đối vCi hai )o$I sóng n5u nh0 đ01c #:ch th:ch )ột c'ch th:ch h1&* ;5u hai )o$I )o$I sóng nà" đ01c #5t h1& vCi nhau sW t!o ra )ột cấu cấu trXc có đ'& =ng tần nh0 )ột )!ch lọc thông $/i* Ga" nói c'ch #h'c, )ột )!ch lọc thông $/i có th( đ01c %" $?ng chˆ bằng )ột cấu trXc vòng cộng h0Vng đ01c là) 'o trộn cấu trXc đối =ng* Gmnh * th( hiện )ột cấu trXc lọc nh0 v<"*
54
Hình 3. 3 * ơ : : 6 _ng á% Kng tBn
0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 S21 & S11 S 11
S 21
Tần số (GHz)
Fb Ró th( thấ" vCi c%u trXc tr.n, đ'& =ng tần V $/i thông có độ $ốc #h' cao, su" hao V $/i chen $0Ci $B, hai đi() c?c tru"_n đ!t có th( thấ" r“ ràng trong #ho/ng tần số b.n trong $/i thông* Lu" nhi.n b7ng thông c>a bộ lọc nà" #h' hp&, tx lệ chˆ bằng y tần số trung t%)* ;5u bằng )ột c'ch nào đó, ta có th( #ƒo đ01c nhi_u tần số cộng h0Vng c>a c'c )o$I sóng #h'c nhau v_ gần nhau, #hi đó ta có th( t!o ra )ột )!ch lọc thông $/i có b7ng thông hp& và s0n s0n $/i thông $ốc * i_u nà" nà" có th( đ!t đ01c bằng c'ch th.) vào cấu trXc vòng cộng h0Vng )ột vài nh'nh đ0ng tru"_n *+h0Nng &h'& nà" sW đ01c '& $3ng trong #hi thi5t #5 bộ lọc
@4@4 MGch l6c thQn$ #i \n$ tần @2 kCi nh9ng &h%n t:ch V tr.n, trong &hần nà", )ột )!ch lọc thông $/i b7ng thông rộng s $3ng vòng cộng h0Vng vi $/i sW đ01c thi5t #5 đ( ho!t động trong $/i tần j, từ OG đ5n wOG* ]/i thông có độ g1n tối đa su" hao V $/i chen đ!t )=c cao nhất là H $B đ( có đ01c đ4c t:nh chọn lọc tần số tốt nhất*
55
Lrong sN đ- Gmnh *, c'c t3 điện
( f
t!i đi() #:ch th:ch cho vòng cộng
h0Vng sW đ01c tha" th5 bằng cấu trXc $/i In #W tr.n đ0ng ti5& điện* Rấu trXc nà" gó& &hần là) t7ng su" hao trong $/i chen &h:a tr0Cc $/i thông Fc'c tần số $0Ci OGM* Rhu vi vòng cộng h0Vng sW bằng chi_u $ài toàn b0Cc sóng t!i f /=1920 ;:9
* R'c nh'nh đ0ng tru"_n đ01c tha" th5 bằng c'c cấu trXc rW
nh'nh, là) gi/) #:ch th0Cc c>a toàn bộ cấu trXc lọc* R'c đ0ng ti5& điện đ01c #ƒo $ài sang hai b.n c>a cấu trXc In #W, là) t7ng chi_u $ài ghƒ& t0Nng h[ gi9a đ0ng ti5& điện và vòng cộng h0Vng, nh đó su" hao trong $/i chen $0Ci w OG đ01c t7ng l.n )=c tối đa*
Hình 3. b Zch AEc cộng hưeng 7ng /@ng
Rấu trXc vòng cộng h0Vng V hmnh vW tr.n bao g-) hai đ0ng tru"_n #hông #hƒ& #:n và có #ho/ng c'ch V gi9a* kCi độ rộng )[i đ0ng là P, #hI hV c>a )[i đ0ng là g và độ rộng c>a đ0ng ti5& điện là P* Ahi ti5& điện cho vòng cộng h0Vng thm
56
$òng điện ch!" qua hai vòng ho!t động nh0 cuộn c/) và #ho/ng c'ch gi9a hai đ0ng là g sW là) cho $òng điện trong c'c vòng /nh h0Vng nhau nh0 )ột điện
$ung* k Ci cấu trXc tr.n vCi )[i đ0ng gấ& #hXc sW có )!ch điện $!ng
Hình 3. 5 S4" tQc ưOng /i 7#i g4% khQc tương Kng /?i thành %hBn mch i'n
57
Hình 3. Z$ hình mch AEc cộng hưeng 7ng /@ng
O!ch lọc đ01c thi5t #5 V tr.n hmnh *{ $?a tr.n )ô hmnh cộng h0Vng $!ng vòng bằng c'ch ghƒ& c'c nh'nh đối =ng nhau tr.n )ột )4t c>a cfng )ột đ5 điện )ôi )à vEn đ!t đ01c đ'& =ng tần số ".u cầu* Jau #hi )ô &h@ng bằng &hần )_) GdJJ thm có )ột số #5t qu/ thu đ01c th( hiện V c'c hmnh $0Ci đ%"* Gệ số tru"_n đ!t tha" đi #hi ta tha" đi từng thông số #:ch th0Cc chi_u $ài c>a )[i vòng cộng h0Vng, độ rộng đ0ng tru"_n và #ho/ng c'ch gi9a là g* kCi thông số $ #hi đ01c t7ng l.n thm sW đ!t V hai b7ng tần số nh0ng #ho/ng đ!t c>a c'c b7ng tần đó là nh@* Rh:nh vm v<" #hi thi5t #5 )!ch lọc
58
trong $/i tần j )ong )uốn thm cần bộ lọc đó đ!t trong b7ng tần và #ho/ng rộng b7ng tần &h/i hp&* Ahi có $òng điện ch!" qua vòng cộng h0Vng ho!t động nh0 )ột điện c/) và #ho/ng c'ch gi9a hai vòng t!o n.n )ột t3 điện R* Lha" đi #ho/ng c'ch gi9a vòng cộng h0Vng $En đ5n gi' trD c>a t3 điện R tha" đi và tần số cộng h0Vng cộng h0Vng V )ột $/i tần #h'c* Xc đó hệ số tru"_n đ!t đ01c th( hiện nh0 hmnh *| và *w $0Ci đ%"*
Hình 3. H' () t"yn t c;* mch AEc khi th*y ổi th$ng () 7
59
Hình 3. H' () t"yn t khi th*y ổi kh+#ng cách giP* 2 /@ng cộng hưeng
Lừ hmnh *| cho thấ" #hi tha" đi #ho/ng c'ch gi9a hai vòng cộng h0Vng #hông đ!t đ01c tần số cộng h0Vng )ong )uốn n.n ta tha" đi b_ $à" c>a vòng cộng h0Vng P* Ahi thông số P đ01c t7ng l.n thm t0Nng =ng vCi #:ch th0Cc vòng t7ng #hi đó tần số cộng h0Vng sW cộng h0Vng
f 0
f 0 =1 / 2 π √ $(
sW gi/), còn #hi P gi/) thm tần số
sW t7ng** i_u nà" đ01c th( hiện r“ trong hmnh *
60
Hình 3. 9 H' () t"yn t khi th*y ổi ộ ộng -j1 c;* /@ng cộng hưeng .
Hình 3. 10 H' () h*+ ngưc 11 khi th*y ổi ộ ộng ưOng tiế% i'n
kCi )[i thông số c>a )!ch lọc đ_u có th( là) tha" đi tần số cộng h0Vng nh0ng có nh9ng thông số )ang t'c động nh@ ho4c t'c động lCn l.n tần số cộng h0Vng* B_ $à" c>a đ5 ti5& điện c>a bộ lọc )ang t:nh chất nh0 th5 th( hiện trong hmnh * và *
61
Hình 3. 11 H' () t"yn t khi th*y ổi 6 7ài c;* ế tiế% i'n -j
Lừ #5t qu/ tha" đi c'c thông số #5t h1& l!i ta có hmnh * )ô t/ #:ch th0Cc cuối cfng c>a )!ch lọc thông $/i vCi c'c thông số g *)) ,l *})) ,l*w)) ,lz*|)) ,$*w)) ,P*z)) P*)) , P })) )ô hmnh đ01c %" $?ng tr.n đ5 điện )ôi d„z, có hằng số điện )ôi t0Nng đối ϵ r =4.4
, b_ $à" h *{ ))* A5t qu/ )ô &h@ng )!ch lọc bằng &hần )_) GdJJ
đ01c trmnh bà" V Gmnh *, bao g-) đ'& =ng tần* Lừ Gmnh * có th( thấ", $/i thông c>a )!ch lọc là từ OG đ5n w OG, hệ số tru"_n đ!t ấ& ˆ bằng Oột đ4c t:nh quan trọng #h'c c0a bộ lọc là hệ số tn hao lCn hNn H$B* A:ch th0Cc tng cộng c>a toàn cấu trXc chˆ là z,w )) š *} ))*
62
Hình 3. 12 Zch AEc th$ng 7#i 6ăng tBn 3w -tD 1920 ` 210 ZH. Sác kch thư?c c= ơn /l mm
63
Hình 3. 13 ết !"# m$ %h&ng h' () tổn h*+ ngưc -
S 11
/à h' () t"yn t - S 12
Tổng kết chương T+ng chương này, t$i /D* tình 6ày %hương %há% thiết kế /à kết !"# m$ %h&ng mch AEc th$ng 7#i 6ăng th$ng hR%. S4" tQc AEc ưc chế t+ tJn ế i'n m$i zb 7ày 1. mm. aCng cách thJm /à+ /@ng cộng hưeng các nhánh ưOng t"yn c= chi" 7ài thch h%, t* c= th> t ưc i" ki'n cộng hưeng nhi" m+7 (=ng, tKc Aà t+ * các i>m cc t"yn t ti nhPng tBn () AGn c
64
.h/0n$ P
A!t lu&n chun$ à h/3n$ :hát tri;n P414 A!t lu&n chun$ - 'n đU trmnh bà" nh9ng l thu"5t c7n b/n đ01c '& $3ng vào qu' trmnh &h%n t:ch thi5t #5 c'c )!ch lọc thông th0ng* B.n c!nh đó, nh9ng vấn đ_ có li.n quan đ5n cấu trXc vòng cộng h0Vng vi $/i hai )o$I sóng cZng đ01c đ_ c<& )ột c'ch #h'i qu't* kCi s? h[ tr1 c>a &hần )_) )ô &h@ng, &h%n bố tr0ng và đ4c t:nh cộng h0Vng c>a cấu trXc nà" đU đ01c th( hiện )ột c'ch tr?c quan, #h^ng đDnh t:nh đXng đen c>a l thu"5t &h%n t:ch* Oột )!ch lọc thông $/i b7ng hp&, có $/i tần từ * jG đ5n *wjG đU đ01c %" $?ng, nhằ) )inh họa cho &h0Nng &h'& thi5t #5 s $3ng cấu trXc cộng
65
h0Vng vòng* kCi việc t!o ra nhi_u )o$I cộng h0Vng có tần số gần nhau, ta có th( đ!t đ01c )ột $/i thông rộng vCi đ'& =ng tần có s0n $ốc, là) t7ng #h/ n7ng chọn lọc tần số* uan trọng hNn, )!ch lọc thi5t #5 ra có #:ch th0Cc nh@ gọn, $o đó có #h/ n7ng t:ch h1& trong nhi_u hệ thống*
P4<4 H/3n$ :hát tri;n tron$ t/0n$ lai A5t qu/ t:nh to'n trong đ- 'n nà" )Ci chˆ $ừng l!i V )=c độ )ô &h@ng* Rấu trXc nà" chˆ có th( đ01c #i() ch=ng )ột c'ch 'c th?c nhất thông qua việc đo đ!c tr.n thi5t bD tha nó* B.n c!nh đó, trong đi_u #iện thông tin )ọi lXc )ọi nNi nh0 hiện na", việc t!o ra c'c bộ lọc có #h/ n7ng tf" bi5n cao đang là đ_ tài thu hXt đ01c s? chX c>a c'c nhà nghi.n c=u* Ah'i niệ) Bộ lọc th:ch nghi F\$a&tivI diltIrM ra đi từ ".u cầu đó* U có )ột số nghi.n c=u nhằ) thi5t #5 ra c'c bộ lọc có #h/ n7ng tha" đi đ4c t:nh lọc bằng #:ch th:ch điện FrIconigurablI iltIrM s $3ng cấu trXc vòng cộng h0Vng đa )o$I sóng và c'c linh #iện t:ch c?c nh0 karactor ha" dSL* km th5, đ- 'n nà" hoàn toàn có #h/ n7ng &h't tri(n thIo h0Cng t!o ra c'c bộ lọc th:ch nghi có b7ng thông tf" bi5n và #:ch th0Cc nh@, có th( =ng $3ng đ01c trong nhi_u hệ thống tru"_n thông hiện đ!i*
66
Tài li+u tham h#o •€ ‚iaHJhIng Gong, O* ‚* ancastIr, Zic+(ti% iAt( s+ z}Zic+j*/ ^%%Aic*ti+n(, ‚ohn †ilI" › Jons, * •€ ]avi$ O* +oar, Zic+j*/ ~ngining , JIcon$ S$ition, ‚ohn †ilI" › Jons, |* •€ Aai Rhang, ungHGPa GsiIh, Zic+j*/ zing Sic"it *n7 zA*t7 t"ct"( , JIcon$ S$ition, †ilI"HQntIrsciIncI, ‚ohn †ilI" › Jons, Qnc*, +ublication, z •z€ ungHGPa GsiIh an$ Aai Rhang, œRo)&act, oP QnsIrtionHoss, Jhar&H „IIction, an$ †i$IHBan$ Oicrostri& Ban$&ass diltIrsž, •~~~ T*n(*cti+n( €n Zic+j*/ Th+y *n7 Tchni!"(, kol* }, ;o* z, &&* zHz{, \&ril * •}€ JhIng Jun an$ Ii ~hu, œ†i$Iban$ Oicrostri& „ing „Isonator Ban$&ass diltIrs Ÿn$Ir Oulti&lI „IsonancIsž, •~~~ T*n(*cti+n( €n Zic+j*/ Th+y *n7 Tchni!"(, kol* }}, ;o* , &&* w{H|, …ctobIr w*
67
