LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN

148 Kết quả là các hạt điện tử ở vùng hoá trị p chui hầm sang lấp đầy vùng dẫn n có mức năng lượng thấp hơn. Ở trạng thái hở mạch (không có nguồn bên ngoài đặt vào), sẽ xuất hiện vùng không chứa electron ở vùng hóa trị p và vùng chứa đầy electron ở vùng dẫn n, trạng thái cân bằng được duy trì và không có dòng dịch chuyển của các hạt mang điện, do đó không có dòng điện. Khi diode tunnel được phân cực thuận bởi nguồn điện bên ngoài V, sẽ có sự dịch chuyển mức năng lượng ở vùng p và n, tạo ra dòng điện qua diode I có đặc tuyến I(V) như hình 5.45. Đặc tuyến này có 4 vùng (1), (2), (3), (4), ta lần lượt xét từng vùng, tương ứng với hình 5.44. I (4) Ip (2) (3) (1) 0 Vp Vv V Hình 5.46. Đặc tuyến V-A của diode tunnel Khi nguồn V bắt đầu tăng dương, mức Fermi EFn cao hơn so vói EFp, xảy ra hiệu ứng chui hầm của electron từ vùng dẫn n chứa đầy electron sang vùng hóa trị p không chứa electron (hình 5.45a). Nguồn V cáng tăng, hiệu ứng chui hầm càng tăng, do đó dòng điện I qua diode càng tăng, tương ứng với đoạn đặc tuyến (1) ở hình 5.46. Khi nguồn V đạt đến giá trị Vp, toàn bộ vùng dẫn n chứa đầy electron nằm ngang mức năng lượng với vùng hóa trị p không chứa electron (hình 5.45b), do đó, hiệu ứng chui hầm xảy ra với mật độ hạt rất lớn, dòng I đạt mức cực đại đỉnh Ip, tương ứng với điểm đỉnh (2) trên đặc tuyến. Khi nguồn V tăng lớn hơn Vp, khoảng cân bằng mức năng lượng giữa vùng dẫn n chứa đầy electron với vùng hóa trị p không chứa electron bị giảm đi, (hình 5.45c), do đó, dòng điện do hiện tượng chui hầm giảm, tương ứng đoạn đặc tuyến (3) trên hình 5.46. Đây là đoạn có điện trở âm của đặc tuyến I(V). Khi nguồn V lớn hơn giá trị Vv, không còn hiệu ứng chui hầm nữa (hình 5.45d), dòng điện I qua diode lúc này hoàn toàn giống như dòng điện khuếch tán

149 của các hạt mang điện khi vượt qua rào thế tiếp xúc trong một diode thông thường. Do đó, đặc tuyến I(V) ở vùng (4) của hình 5.46 có dạng hàm mũ. Tỉ số giữa mức dòng điện đỉnh Ip với mức dòng điện thung lũng Iv thường đạt từ mười đến vài chục lần. 5.3. PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG 5.3.1. Nhiệm vụ của phối hợp trở kháng Nhiệm vụ cơ bản của phối hợp trở kháng là làm sao bảo đảm trong tuyến siêu cao tần sóng phản xạ là ít nhất, hoặc bảo đảm cho hệ số sóng chạy Kch hay hệ số sóng đứng Kđ đạt yêu cầu đề ra trong dải tần công tác. Để đánh giá mức độ phản xạ của đường truyền người ta dùng hệ số phản xạ p: p  Ppx (5.109) Pt Ở đây Ppx là công suất sóng phản xạ Pt là công suất sóng tới. Nếu đường truyền phối hợp tốt sẽ không có sóng phản xạ, tức là Ppx = 0, p = 0. Khi ấy: Ptai  Pt  Ppx  Pt   Ppx   Pt 1  p  Pt 1 Pt    Nghĩa là toàn bộ năng lượng được đưa ra tải. Để đánh giá đường truyền, ngoài hệ số phản xạ người ta còn dùng hệ số sóng đứng, hệ số sóng chạy: Kd  1 p  U (5.110) 1 p max U min Kc  1 (5.111) Kd Ở đây U , U là giá trị cực đại và cực tiểu của điện áp sóng đứng. max min Kđ  1. Khi phối hợp tốt Kđ = 1, phối hợp không tốt Kđ > 1. Việc phối hợp với đường truyền có ảnh hưởng lớn đến công suất giới hạn và chế độ công tác của máy phát. Công suất giới hạn liên hệ với hệ số sóng đứng theo công thức: Pgh  Pgh max (5.112) Kd Khi phối hợp tốt với đường truyền Kđ = 1, do đó Pgh = Pghmax. Khi phối hợp không tốt Kđ > 1 tức là công suất giới hạn giảm đi: Pgh < Pghmax.

150 Để bảo đảm công suất ra và máy phát làm việc ở chế độ công tác tốt nhất cần phải có thiết bị phân cách để chống sóng phản xạ. 5.3.2. Các phương pháp phối hợp trở kháng a) Phương pháp dùng tải hấp thụ hay bộ van Dùng các tải hấp thụ không phản xạ hoặc các bộ van đặt giữa đường truyền và tải công tác sẽ hấp thụ sóng phản xạ từ tải và trên đường truyền không có sóng phản xạ. Dùng các phần tử phối hợp kiểu này có ưu điểm là đơn giản, dải tần khá rộng, phối hợp tốt nhưng có nhược điểm là nó hấp thụ một phần năng lượng đáng kể của cả sóng truyền từ máy phát đến tải công tác. Do đó người ta thường sử dụng trong trường hợp cần đo các tham số trên đường truyền siêu cao tần hay khi điều chỉnh máy phát. b) Phương pháp dùng biến áp /4 Máy Zc Zba Tải phát 4 d Hình 5.47. Phối hợp bằng biến áp Biến áp /4 là một đoạn đường truyền đồng nhất không tiêu hao năng lượng có độ dài bằng 1/4 bước sóng công tác và có trở sóng đặc tính Zba. Biến áp /4 được mắc giữa đường truyền với tải, nó bảo đảm đường truyền từ máy phát đến chỗ nối biến áp không có sóng phản xạ vì sóng phản xạ từ hai đầu nối biến áp theo hướng này ngược pha nên chúng triệt tiêu nhau. Để loại bỏ hoàn toàn sóng phản xạ cần chọn trở sóng đặc tính của biến áp (Zba) và khoảng cách từ chỗ mắc biến áp đến tải (d) phù hợp với trở sóng đặc tính của đường truyền (Zc). Điều này có thể tính qua đồ thị vòng VonpeSmit. c) Phương pháp dùng chuyển đổi nhảy bậc hay chuyển đổi liên tục Phương pháp này còn gọi là phương pháp phối hợp dùng đường truyền không đồng nhất, nó được sử dụng trong trường hợp cần phối hợp giữa đường truyền với tải thuần trở, hoặc giữa các đường truyền có trở kháng đặc tính khác nhau trong một dải tần. Đoạn đường truyền không đồng nhất là một đoạn đường truyền có tiết diện ngang thay đổi từ từ theo một quy luật nào đó của trở sóng đặc tính hoặc thay đổi đột biến. Phần tử phối hợp chuyển tiếp nhảy bậc gồm nhiều đoạn đường truyền đồng nhất có chiều dài bằng nhau và bằng một phần tư bước sóng trung tâm của dải tần công tác và có trở sóng đặc tính là Zc1 , Zc2 , Zc3 ,… Zcn . Các đoạn này

151 mắc liên tiếp với nhau tạo thành chuyển tiếp đột biến kiểu nhảy bậc. Các giá trị trở sáng đặc tính của các đoạn  / 4 trong chuyển tiếp được tính từ yêu cầu của đặc trưng phối hợp trở kháng. ZcA ZcB ZcA ZcB Zc1 Zc2 Zc3 Zct(l) = Zceal /4 /4 /4 l (a) (b) Hình 5.48. Dùng đường truyền không đồng nhất Khi cần phối hợp giữa hai đường truyền có trở sóng đặc tính khác nhau trong một dải tần có thể sử dụng phần tử phối hợp kiểu chuyển tiếp từ từ mắc xen giữa chúng. Tiết diện ngang của chuyển tiếp sẽ biến dạng từ từ cho phù hợp với hai tiết diện ngang của hai đoạn đường truyền. Quy luật biến đổi của tiết diện ngang bảo đảm cho trở sóng đặc tính của chuyển tiếp thay đổi theo quy luật thường là dạng hàm mũ Zct   Zcea . Chiều dài của đoạn chuyển tiếp và hằng số a được chọn tùy theo các giá trị của trở sóng ZcA , ZcB và dạng tiết diện cụ thể của chúng. d) Phương pháp dùng biến áp Slâyphơ Biến áp Slâyphơ (hay mắc Sun kháng) gồm một đoạn dây ngắn mạch đầu cuốicó độ dài ls và phần tử được coinhư biến áp là đoạn dây l1 được mắc vớitải (Zt). a l1 pd ls Zt a Hình 5.49. Biến áp Slâyphơ Để có phối hợp trở kháng ta thay đổi chiều dài l1 (hoặc ls). Tại vị trí aa của thiết bị khi phối hợp tốt thì Raa = Rt = pd và Xaa = - Xt. Với: Zt = Rt + iXt Zaa = Raa + iXaa Mỗi vị trí ứng với giá trị của l1 (hoặc ls) chỉ phối hợp được ở một tần số, khi thay đổi tần số công tác phải thay đổi l1 (hoặc ls). Để xác định vị trí mắc Sun kháng ta dựa vào biểu thức sau: tgk s   pd R t.pd ; k  2 (5.113) R t.s  pd 

152 tgk 1   Rt pd pd: trở sóng của phi đơ Rt: thành phần thuần trở của Zt  : bước sóng công tác. e) Phương pháp dùng phần tử kháng Dùng phần tử thuần kháng (X hay B) mắc vào đường truyền giữa máy phát với tải, nếu chọn trị số phần tử thuần kháng và vị trí mắc thích hợp thì trên đường truyền từ vị trí mắc phần tử kháng đến máy phát không có sóng phản xạ. 5.3.3. Đồ thị vonpe - smit và ứng dụng a) Đồ thị Vonpe - Smit Đồ thị vòng Vonpe - Smit được xây dựng trên tọa độ cực của mặt phẳng phức, nó biểu diễn các tham số cơ bản trên đường truyền như hệ số phản xạ, hệ số sóng đứng Kđ, hệ số sóng chạy Kch, trở kháng chuẩn hóa Zch Z và dẫn nạp chuẩn hóa Ych  Z tại một tiết diện bất kỳ. Nó có cấu trúc như sau: - Họ đường tròn đồng tâm (tại giá trị 1 trên trục thực) với bán kính R từ 0 đến 1 mô tả module của hệ số phản xạ, hoặc giá trị của hệ số sóng đứng hoặc sóng chạy. Tại vòng tròn có bán kính lớn nhất R = 1 có khắc độ các pha của hệ số phản xạ theo giá trị tương đối l/ có giá trị từ 0 đến 0,5 theo hai chiều ngược nhau với gốc ở điểm A (hình 5.50a). 0,5 Về tải A 0 Về máy phát A0 r, g 1 0,125 1 0,375 0,375 x, b 0,125 0,25 B B (a) (b) Hình 5.50. Cấu trúc đồ thị vonpe-smit - Họ vòng tròn có tâm nằm trên trục thực AB trong đoạn 1B có bán kính bằng 1 đối với trở kháng hay bằng 1 đối với dẫn nạp, nó biến đổi từ 0 1 r 1 g đến 1. Họ vòng tròn này chỉ các giá trị dẫn thuần g = const hay trở thuần r = const. Các vòng tròn đều tiếp xúc với nhau tại điểm B (hình 5.50b).

153 - Họ vòng tròn đồng tâm nằm trên đường thẳng song song với trục ảo đi qua điểm B với bán kính bằng 1 đối với trở kháng và bằng 1 đối với dẫn xb nạp, có bán kính thay đổi từ 0 đến . Họ vòng tròn này mô tả các giá trị thuần kháng x  const và điện nạp b  const . Chúng cũng tiếp xúc với nhau tại điểm B. Một phần của họ vòng tròn trên trong vòng tròn bán kính đơn vị được vẽ ở hình b. Phía phải trục thực các vòng tròn chỉ x  0 hoặc b  0 , phía trái trục thực các vòng tròn cho ta giá trịx  0 hoặc b < 0. Giao điểm của họ hai vòng tròn trên mô tả điểm có trở kháng chuẩn hóa Zch  r  ix hoặc dẫn nạp chuẩn hóa Ych  g  ib trên đường truyền. Tại điểm A trở kháng và dẫn nạp bằng 0, ở điểm B trở kháng và dẫn nạp bằng . - Trục thực AB mô tả các giá trị trở thuần và dẫn thuần. - Bán kính 1A là quỹ tích các điểm nút điện áp đối với đồ thị trở kháng và là quỹ tích các điểm bụng áp đối với đồ thị dẫn nạp, bán kính 1B là quỹ tích các điểm bụng áp với trở kháng hạy nút áp với dẫn nạp. - Vòng tròn lớn nhất (bán kính đơn vị) chỉ các giá trị của kháng thuần x hoặc điện nạp b ( vì r = 0 và g = 0). - Tâm 1 của đồ thị biểu diễn chế độ phối hợp trở kháng lý tưởng trong đường truyền (có r = 1 hoặc g = 1, còn x  b  0). Từ gốc A theo vòng tròn tâm 1 quay theo chiều kim đồng hồ cho chiều chuyển động của đường truyền từ tải về máy phát, còn chiều ngược lại ứng với dịch chuyển trên đường truyền từ máy phát về tải. b) Những ứng dụng cơ bản - Biểu diễn trở kháng chuẩn hóa của tải và hệ số sóng đứng Giả thiết có đường truyền với trở sóng đặc tính Z0, ở cuối có mắc tải với giá trị Zt. Hãy tìm điểm biểu diễn Zt trên đồ thị vòng và hệ số sóng đứng trên đường truyền. Đồ thị vòng trở kháng dùng cho các trở kháng chuẩn hóa nên phải tính với tải chuẩn hóa Zt  Zt  rt  ixt (5.114) Z0 Tìm trên đồ thị vòng giao điểm của hai đường tròn r  rt và x  xt . Giao điểm này chính là điểm biểu diễn tải cần tìm: điểm C trên hình 5.51c. Lấy điểm 1 trên trục thực làm tâm vẽ đường tròn bán kính 1C, đây chính là đường tròn chỉ

154 Kd cần tìm. Đường tròn này cắt trục thực tại hai điểm: điểm trên tâm có giá trị < 1 đó là hệ số sóng chạy Kc, điểm dưới tâm có giá trị > 1, đó là hệ số sóng đứng. - Xác định trở kháng vào của đường truyền cách tải một đoạn d khi biết trị số của trở tải Giả thiết có đường truyền không tổn hao với trở sóng đặc tính Z0, ở cuối có mắc tải Zt, bước sóng công tác . Xác định trở kháng tại lối vào của đường truyền cách tải một đoạn d. Trước hết cần biểu diễn tải chuẩn hóa trên đồ thị vòng, cách xác định như hướng dẫn trên, giả sử xác định được điểm C trên hình 5.51b. A A Kd = const Kd = const 1 x  xt 1 D D’ C C C’ r  rt (a) (b) Hình 5.51. Biểu diễn trở kháng chuẩn hóa, cách xác định hệ số sóng đứng và trở kháng vào Lấy điểm 1 trên trục thực làm tâm, vẽ đường tròn bán kính 1C: đó chính là đường tròn Kd = const trên đường truyền (đường đứt nét). Dựng đường thẳng 1 - C, đường thẳng này cắt đường tròn đơn vị tại C’. Đây chính là điểm mắc tải. Từ C’ dịch chuyển theo chiều kim đồng hồ (theo chiều về phía máy phát) trên đường tròn đơn vị một đoạn bằng d/ xác định được điểm D’. Dựng đường thẳng 1 D', đường thẳng này cắt đường tròn Kd  const tại D. Từ D xác định được hai đường tròn rv  r  const xv  x  const (hai đường tròn này cắt nhau tại D) Trở vào tại tiết diện cách Zt một đoạn d là: Zv  Z0  rv  ixv  (5.115) - Xác định trở tải Giả thiết có đường truyền không tổn hao với trở sóng đặc tính Z0, bước sóng công tác . Đã xác định được hệ số sóng đứng Kđ và khoảng cách từ tải đến điểm nút áp đầu tiên là dmin. Xác định trở kháng tải mắc vào cuối đường truyền. Xác định giá trị của Kđ trên trục thực, giá trị này nằm phía dưới tâm1. Lấy 1 làm tâm dựng đường tròn Kđ = const, đường tròn này cắt trục thực tại

155 điểm C (hình 5.52). C chính là điểm biểu diễn nút đầu tiên trên đường truyền cách tải một khoảng dmin. A A Z0 Kd Zt C U E1 C D1 D Kd B Z B dmin (a) (b) © Hình 5.52. Xác định trở tải và dẫn nạp Từ gốc A dịch chuyển trên đường tròn đơn vị ngược chiều kim đồng hồ (theo chiều về tải) một đoạn dmin/ sẽ xác định được điểm D. Dựng đường thẳng D - 1, đường thẳng này cắt đường tròn Kd = const tại E. Từ E xác định được hai đường tròn có giá trị rt  const và xt  const (hai đường tròn này cắt nhau tại E). Trở kháng tải cần xác định có trị số:  Zt  Z0 rt  ixt (5.116) - Xác định dẫn nạp khi biết trở kháng Từ lý thuyết về mạng hai cực, người ta xác định được mối quan hệ trở kháng ở hai tiết diện Z1 và Z2 cách nhau một đoạn bằng /4 là: Z1  Z0 hay Z1  1  Y2 (5.117) Z0 Z2 Z2 Như vậy, trở kháng tại tiết diện bất kỳ bằng dẫn nạp tại tiết diện cách tiết diện trên một khoảng /4. Việc tìm trở kháng chuẩn hóa ở tiết diện cách một khoảng /4 được thực hiện trên đồ thị vòng bằng cách dịch chuyển theo đường tròn Kđ = const một khoảng d/ = 0,25; hoặc thực hiện phép lấy đối xứng trên đường tròn Kđ = const qua tâm 1 (hình 5.52c). Điểm C biểu diễn trở kháng, điểm D biểu diễn dẫn nạp. c) Tính toán phần tử phối hợp - Khái niệm Có thể coi phần tử phối hợp là một mạng bốn cực trong đó hai cực nối với đường truyền và hai cực nối với tải. Để đảm bảo phối hợp thì trở vào tại aa của phần tử phối hợp phải bằng trở sóng (Z0) của đường truyền, tức là: Zvaa = Z0, Yvaa = Y0 (5.118)

156 a Zt Phần tử Zc phối hợp a Hình 5.53. Mạng bốn cực Chuẩn hóa và đưa vào điều kiện phối hợp: Zvaa  1  i0 (5.119) Yvaa  1  i0 - Phối hợp bằng biến áp /4 Bài toán: Cho đường truyền có trở sóng Z0, ở cuối có mắc tải Zt. Để phối hợp trở kháng người ta dùng biến áp /4. Tính trở kháng biến áp (Zox) và độ dài từ vị trí mắc biến áp đến tải (l) Khi phối hợp Zvaa 1 i0, đoạn /4 có Zo2x  Z0Zbb  Zox  Z0Zbb . Cả Z0 và Zox là trở sóng đặc tính của đường truyền và biến áp đều là số thực do đó Zbb cũng là số thực, tức là chúng đều nằm trên trục thực AB của đồ thị VonpeSmit. Giả thiết đường truyền có Z0 = A; Zt = Rt + iXt; L = B. ta có Zt  Zt  Rt  i Xt  a  ib (5.120) Z0 A A Từ giá trị a và b ta xác định được điểm A: đó là giao điểm của đường cong ứng với giá trị a có tâm nằm trên trục thực và đường cong có giá trị b có tâm nằm ngoài đồ thị (bên phải trục thực khi b > 0, bên trái trục thực khi b < 0). Lấy điểm 1 trên trục thực làm tâm, vẽ đường tròn bán kính là đoạn 1-A. Đường tròn này cắt trục thực tại hai điểm: điểm B có trị số  nằm phía dưới tâm, đó là giá trị của hệ số sóng đứng Kd, điểm C có trị số  nằm phía trên tâm, đó là hệ số sóng chạy Kc. Tại hai điểm B và C ta có Zbb B    Zbb B  Z0  A (5.211) Zbb C    Zbb C  Z0  A Zox B  Z0Zbb B  A.A  A  (5.122) Zox C  Z0Zbb C  A.A  A  Kẻ đoạn thẳng từ 1 qua A cắt đường tròn ngoài cùng (đường tròn xác định

157 độ dài) tại M. Gọi l0 là độ dài theo đường tròn ngoài cùng từ điểm “0” của trục thực theo chiều kim đồng hồ đến điểm M. 0 a b C Đường cong b Z0 A Zox Zt M a b 1 l Đường cong a B (a) (b) Hình 5.54. Tính toán biến áp /4 Khi đó ta có : B  0, 25  0  k  B  BL  kL  kB (5.123) Như vậy: C  0,5  0  h  C  CL  hL  hB Nếu dùng Zox(B) thì mắc cách tải một đoạn lB Nếu dùng Zox(C) thì mắc cách tải một đoạn lC Ví dụ: Đường truyền có Z0 100 , Zt  60  i80, L 10m , phối hợp bằng biến áp /4. Tính Zox và . Giải: Từ điều kiện đầu bài đã cho ta có: Zt  Zt  60  i 80  0,6  i0,8 (5.124) Z0 100 100 - Xác định điểm A: đó là giao điểm của đường tròn ứng với giá trị 0,6 có tâm nằm trên trục thực và đường tròn ứng với giá trị 0,8 có tâm ở phía dưới, bên phải, bên ngoài đồ thị. - Lấy điểm 1 trên trục thực làm tâm, vẽ đường tròn có bán kính 1-A cắt trục thực tại 2 điểm: + Điểm B phía dưới tâm có giá trị là  = 3,0. + Điểm C phía trên tâm có giá trị là  = 0,33. Như vậy ta có: Zbb B    3  Zbb B  Z0  3Z0  300 (5.125) Zbb C    0.33  Zbb C  Z0  0,33Z0  33

158 Ta có: Zox B  Z0Zbb B  100.300  100 3 (5.126) Zox C  Z0Zbb C  100.33  100 0,33 - Kẻ đoạn thẳng 1-A cắt đường tròn ngoài cùng tại M có giá trị là 0,126. Đây chính là giá trị của l0. Ta có: B  0,25 0,126 0,124  B  .B  L 0,124.10 1,24 (5.127) C  0,5 0,126 0,374  C  .C  L 0,374.10 3,74 - Kết luận: + Nếu dùng Zox  100 3 thì mắc cách tải 1,24m, + Nếu dùng Zox  100 0.33 thì mắc cách tải 3,74m - Phối hợp bằng phần tử kháng Bài toán: Cho đường truyền với trở sóng đặc tính Z0, công tác với bước sóng , một đầu nối với máy phát, một đầu nối với tải Zt. Cần phải dùng một phần tử kháng thuần có giá trị thay đổiđược mắc vào giữa tải và đường truyền để bảo đảm từ tiết diện mắc phần tử kháng về phía máy phát được phối hợp. Dùng đồ thị vòng để tính giá trị điện nạp Bk của phần tử kháng thuần và khoảng cách d từ chỗ mắc nó đến tải. 0 a F A' 1 A Z0 Bk Zt X CB E ad (a) NM (b) Hình 5.55. Tính toán phần tử kháng Để bảo đảm đường truyền từ tiết diện aa về phía máy phát được phối hợp, yêu cầu dẫn nạp vào tại đó phải bằng dẫn nạp sóng Y0 Y0 1 / Z0  . Tức là: Yaa  Y0 hay với giá trị chuẩn hóa Yaa  Yaa  1 (5.128) Y0 Dẫn nạp vào tại aa gồm hai thành phần: dẫn nạp của phần tử kháng thuần là điện nạp Bk và dẫn nạp của tải tính chuyển qua đoạn đường truyền có độ dài d là Ytaa  Gtaa  iBtaa . Do đó: Yaa  Gtaa  iBtaa  Gtaa  i(Bk  Btaa ) (5.129)

159 Yêu cầu của việc phối hợp trở kháng là làm sao thỏa mãn hệ thức: Gtaa  i Bk  Btaa  1 hay Gtaa  1 (5.130) Y0 Y0  Bk  Btaa  0 Từ hệ thức trên ta thấy tiết diện aa để mắc phần tử kháng phải chọn tại vị trí để điện dẫn tải phản ánh về bằng đơn vị, nó sẽ nằm trên đường tròn G  1 trên đồ thị vòng dẫn nạp. Đường tròn này còn gọi là đường tròn Smit, nó đi qua điểm 1 của trục thực và có tâm nằm trên trục thực. Cách tính (hình b): Xác định điểm A giống như cách xác định điểm A khi tính toán phối hợp bằng biến áp /4. Xác định Y bằng cách lấy điểm A’ đối xứng với A qua tâm 1. Lấy 1 làm tâm vẽ đường tròn bán kính 1-A’, đường tròn này cắt đường tròn G  1 tại 2 điểm: điểm B (bên phải) và điểm C (bên trái) trục thực. Kẻ các đường thẳng 1-B cắt đường tròn ngoài cùng tại M, đường 1-C cắt đường tròn ngoài cùng tại N và đường 1-A’ cắt đường tròn ngoài cùng tại X. dB là độ dài đường tròn từ X đến M theo chiều kim đồng hồ; dB =  dB . dC là độ dài đường tròn từ X đến N theo chiều kim đồng hồ; dC =  dC . Từ các tâm bên ngoài đồ thị dựng các đường tròn tiếp tuyến với trục thực và đi qua điểm B cắt đường tròn trở kháng (nằm trong đường tròn độ dài) tại điểm E (bên phải) ứng với giá trị ; đi qua điểm C cắt đường tròn trở kháng tại điểm F (bên trái) ứng với giá trị . Các giá trị ,  chính là trị số của BaaB và Baa  C  Theo điều kiện cộng hưởng thì Baa  Bk  0 tức là Baa  Bk Tại điểm B: BkB  BaaB  ;BkB  BkB.Y0  Y0  1 / Z0  Tại điểm C: BkC  BaaC  ;BkC  BkC.Y0  Y0  1 / Z0  Như vậy: - Nếu dùng Bk(B) thì mắc cách tải một khoảng là dB, - Nếu dùng Bk(C) thì mắc cách tải một khoảng là dC. Ví dụ: Cho đường truyền với trở sóng đặc tính Z0 100 , công tác với bước sóng  = 10m, một đầu nối với máy phát, một đầu nối với tảiZt  60  i80 , phối hợp bằng phần tử kháng. Dùng đồ thị vòng để tính giá trị điện nạp Bk của phần tử kháng thuần và khoảng cách d từ chỗ mắc nó đến tải. Tính toán:

160 Từ điều kiện đầu bài đã cho ta có: Zt  Zt  60  i 80  0,6  i0.8 Z0 100 100 - Xác định điểm A: đó là giao điểm của đường tròn ứng với giá trị 0,6 có tâm nằm trên trục thực và đường tròn ứng với giá trị 0,8 có tâm ở phía dưới, bên phải, bên ngoài đồ thị. - Xác định điểm A’: đó là điểm đối xứng của A qua tâm 1. - Lấy điểm 1 trên trục thực làm tâm, vẽ đường tròn có bán kính 1-A’ cắt đường tròn G  1 tại 2 điểm: điểm B (bên phải) và điểm C (bên trái) trục thực. - Kẻ đường thẳng 1-B cắt đường tròn ngoài cùng tại M có giá trị 0,166; đường 1-C cắt đường tròn ngoài cùng tại N có giá trị 0,334 và đường 1-A’ cắt đường tròn ngoài cùng tại X có giá trị 0,376. Từ các giá trị trên tính được các độ dài: dB = (0,5 - 0,376) + 0,166 = 0,29; suy ra dB = dB  = 0,29.10 = 2,9m. dC = (0,5 - 0,376) + 0,333 = 0,458; suy ra dC = dC  = 0,458.10 = 4,58m. Từ các tâm bên ngoài đồ thị dựng các đường tròn tiếp tuyến với trục thực và đi qua điểm B cắt đường tròn trở kháng (nằm trong đường tròn độ dài) tại điểm E (bên phải) ứng với giá trị 1,15; đi qua điểm C cắt đường tròn trở kháng tại điểm F (bên trái) ứng với giá trị -1,15. Như vậy BaaB = 1,15 và BaaC = -1,15. Tại điểm B: Bk ( B)  1,15;BkB  Bk(B).Y0  1,15  0, 0115 100 Tại điểm C: Bk ( C)  1,15;BkC  Bk ( C ) .Y0  1,15  0, 0115 100 Kết luận: - Nếu dùng Bk = - 0,0115 (1/) thì mắc cách tải 2,9m - Nếu dùng Bk = 0,0115 (1/) thì mắc cách tải 4,58m. Nội dung ôn tập 1. Hộp cộng hưởng kim loại và so sánh với mạch cộng hưởng LC . 2. Các phần tử siêu cao tần và ứng dụng trong kỹ thuật siêu cao tần. 3. Vấn đề phối hợp trở kháng và các phương pháp phối hợp trở kháng trong kỹ thuật siêu cao tần. Liên hệ thực tế. 4. Xác định ma trận tán xạ của 1 mạng 4 cực được tạo thành từ 1 cầu T kép phối hợp trở kháng khi ở các nhánh 3 và 4 mắc tải có hệ số phản xạ là R3 , R4 .

161 5. Xác định hệ số phản xạ tại nhánh 1 là R1 của 1 cầu khe phối hợp trỏ kháng khi ở các nhánh 2, 3, 4 được mắc tải có hệ số phản xạ tương ứng là R2 , R3, R4 . 6. Một đường truyền không tổn hao năng lượng có trở sóng đặc tính Z0  70, ở cuối có mắc tải trở kháng Zt  150  i70 được phối hợp trở kháng bằng biến áp  Tính trở sóng đặc tính Zox của biến áp phối hợp và . 4 khoảng cách từ chỗ mắc biến áp đến tải. Biết tần số công tác của máy phát là 3.000MHz. 7. Một đường truyền không tổn hao có trở sóng đặct tính Z0  50 ở cuối có mắc tải Zt  150  i75 được phối hợp bằng 1 phần tử kháng thuần Bk mắc song song vào đường truyền. Xác định giá trị điện nạp Bk của phần tử phối hợp và khoảng cách từ nó đến chỗ mắc tải.

162 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phan Anh, Trường điện từ và truyền sóng, NXB ĐHQG Hà Nội-2000. 2. Nguyễn Ngọc Hùng, Trương Văn Hiền, Trường điện từ, NXB ĐHQG TPHCM - 2016. 3. Ngô Đức Thiện, Lý thuyết trường điện từ và siêu cao tần, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông - 2013. 4. Kiều Khắc Lâu, Lý thuyết trường điện từ, NXB Giáo dục - 2007. 5. Kiều Khắc Lâu, Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần, NXB Giáo dục, 2006. 6. David M.Pozar, Microwave Engineering, John Wiley & Sons, Inc,1998.

163 PHỤ LỤC

164 Phụ lục 1. ĐỒ THỊ SMITH CHART

165 Phụ lục 2. BẢNG ĐỘ DẪN ĐIỆN MỘT SỐ KIM LOẠI, BÁN DẪN VÀ ĐIỆN MÔI 1.  của một số kim loại ở 20o C Chất (ci / m) Chất (ci / m) Bạch kim Nhôm 3,72.103 Thủy ngân 9,50.106 Bạc 6,17.103 1,04.106 Đồng đỏ 5,80.107 Kẽm 1,69.103 Bismat 8,34.105 Thiếc 8,90.106 Vonfram 1,82.107 1,76.107 Sắt 1,00.107 Coban 1,80.107 Vàng 4,14.107 Mô-tip-đen 2,20.106 Đồng thau 1,25.107 Thép hợp kim 2,30.106 Ni-ken 1,38.107 1,00.106 Mang-gan Crôm 2.  của một số chất bán dẫn ở 20o C Bán dẫn loại P (ci / m) Bán dẫn laoij N (ci / m) Zn - O 10-10 2,3 CuO + O 10-8 2,0 TiO2 - O 10-10 2.102 WO3 - O 5,5.10-4 5,5.102 NiO + O 10-6 10-3 10-20 2,9.102 FeO3 - O 6,3.10-4 103 CuO + O 10-6 1,0106 1,0 UO2 - O 1,1.10-2 7,6.103 PbS - S UO2 + O 6,3.10-4 PbS + S 1,1.10-8 8.10-2 PbSe + Se 80 2.10-4 3.  của một số chất điện ở 18oC Chất (ci / m) Chất (ci / m) Sê lu lô 5.10-9 Bakelit 5.10-15 Ê bô nít 5.10-14 Thạch anh 10-15 2.10-15 Thủy tinh tấm 5.10-12 Mica 10-15 Lưu huỳnh 5.10-9 Pa-ra-phin 3,3.10-17 Giấy caciông Phốt pho 3,3.10-13 10-6 Cánh kiến Da tấm Hổ phách 10-14 2.10-15

166 Phụ lục 3. BẢNG ĐỘ ĐIỆN THẨM TƯƠNG ĐỐI ' CỦA CÁC CHẤT VÀ ĐỘ THẨM TỪ xM CỦA MỘT SỐ CHẤT 1. Độ điện thẩm tương đối ' của các chất Chất ' Chất ' Bakelit 35 Paraphin 1,9 2,2 Giấy viết 1,2 3 Poticlovinin 3,2 Nước ngọt 80,0 36 Cao su Không khí 1,0 Ê Bô rít 3 3,5 Gỗ 23 Mô cách điện 2,2 2. Độ thẩm từ xM của một số chất Chất xM Chất xM Argon -0,95.10-8 Thạch anh -1,51.10-5 Đồng đỏ -0,94.10-5 Bismat -16,7.10-5 -0,35.10-8 Nê ông -3,23.10-5 Nước -0,88.10-5 Thủy ngân 1100 22000 Hydro -0,21.10-5 Sắt tinh 12 80 800 8000 Chì -1,69.10-5 Niken 40 475 Bạc -2,64.10-5 Pocmalot Thép biến áp Nhôm 2,14.10-5 Không khí 3,65.10-7 Bạch kim 2,93.10-4 Ôxy 1,79.10-6

167 LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ KĨ THUẬT SIÊU CAO TẦN Chịu trách nhiệm xuất bản: TS BÙI SƠN HÀ Chịu trách nhiệm bản thảo: ThS NGUYỄN XUÂN NAM Biên tập: BAN QLKHQS, PHÒNG KHQS Trình bày: Sửa bản in: Bìa: Bắt đầu in: /2017 In xong: /2017 Khổ sách: 19×27 cm Số trang: Số lượng: 300 cuốn In và đóng sách: Xưởng in Trường Sĩ quan Thông tin