Bộ lọc siêu cao tần
Định nghĩa: là 1 mạng 2 cổng dùng để điều kiển đáp ứng tần số ở 1 vị trí xác định trong hệ thống SCT, bao gồm các loại tương tự như bộ lọc tần số thấp Ứng dụng: bao gồm tất cả các dạng thông tin SCT, radar, các hệ thống đo dạc và ...
Định nghĩa: là 1 mạng 2 cổng dùng để điều kiển đáp ứng tần số ở 1 vị trí xác định trong hệ thống SCT, bao gồm các loại tương tự như bộ lọc tần số thấp
Ứng dụng: bao gồm tất cả các dạng thông tin SCT, radar, các hệ thống đo dạc và thủy điện.
Lịch sử: Từ đầu thế chiến II, bởi Mason, Sykes, Darlington, Fano, Lawson và Richards.
- đầu những năm 503, các nhà nghiên cứu ở Stanford Research Institute ứng dụng phương pháp thông số ảnh nghiên cứu các bộ lọc SCT.
- Hiện nay hầu hết các bộ lọc SCT được thiết kế sử dụng các phần mềm CAD trên cơ sở phương pháp tổn hao chèn.
- Đây vẫn là lĩnh vực đang được nghiên cứu mạnh với việc nghiên cứu tổng hợp bộ lọc với các phần tử phân bố, ứng dụng siêu dẫn nhiệt độ thấp và các linh kiện tích cực.
- Các cấu trúc tuần hoàn được đề cập trước tiên do các ứng dụng trong các hệ thống sóng chậm, khuếch đại sóng chạy và do chúng có đáp ứng lọc chắn dải, là cơ sở cho phương pháp thông số ảnh.
- Các phương pháp thông số ảnh và tổn hao chèn đều sử dụng mô hình các phần tử tập trung do đó với các bộ lọc SCT, các phương pháp này cần phải có sự điều chỉnh cho các phần tử phân bố, chẳng hạn dùng các trở kháng bậc thang và các đường ghép hoặc các bộ copọng hưởng ghép.
Giới thiệu
- Một đường truyền hoặc một ống dẫn sóng vô hạn mắc tải có chu kỳ với các phần tử điện kháng được gọi là một cấu trúc tuần hoàn.
- Có thể có nhiều dạng, tùy thuộc vào môi trường đường truyền.
- Thường các phần tử tải được tạo thành từ các chỗ gián đoạn trong đường truyền. chúng có thể được mô hình hóa như là các điện kháng tập trung mắc ngang đường truyền như hình vẽ:
Phân tích cấu trúc tuần hòan vô hạn
Xét cấu trúc mô hình như (h6.2.2), mỗi cell đơn vị chiều dài d có dẫn nạp shunt qua điểm giữa của cell, b là dẫn nạp chuẩn hóa so với Z0 size 12{Z rSub { size 8{0} } } {}. Coi đường truyền là một Cascade của các mạng 2 cổng giống nhau. Điện áp và dòng điện tại 2 phía của cell thứ n có quan hệ:
* Với sóng truyền theo hướng +Z phải có :
Với mặt phẳng pha tham chiếu tại z =0
- Tại các nút :
Cho lời giải không tầm thường thì phải có:
+ Trường hợp 1: α=0,β≠0 size 12{α=0,β <> 0} {}: trường hợp không suy giảm (sóng) và được định nghĩa là giải thông của cấu trúc. Khi đó (6.8) →
→có thể giải tìm β size 12{β} {} nếu độ lớn của vế phải size 12{ <= {}} {} 1, và khi đó sẽ có vô số giá trị β size 12{β} {} thõa mãn (6.9a).
+ Trường hợp 2: α=0,β≠0,π size 12{α=0,β <> 0,π} {}:sóng bị suy giảm theo chiều dài đường truyền, đây là giải chặn (stop band) của cấu trúc. Vì đường truyền là không tổn hao nên công suất bị phản xạ ngược trở lại đầu vào của đường truyền từ (6.8) →
- (6.9b) chỉ có một lời giải α size 12{α} {} > 0 cho sóng chạy dương.Nếu ∣cosθ−b2sinθ∣≤1 size 12{ lline "cos"θ - { {b} over {2} } "sin"θ rline <= 1} {} thì (6.9b) thu được từ (6.8) bằng cách cho β=π size 12{β=π} {}.Khi đó tất cả các tải tập trung trên đường truyền đều là các đoạn λ/2 size 12{λ/2} {} do đó trở kháng vào giống như trường hợp β=0 size 12{β=0} {}.
* Vậy tùy thuộc vào tần số và giá trị dẫn nạp chuẩn hóa mà đường truyền tải tuần hoàn có thể là Pass band hoặc Stopband và do đó có thể xem như là một bộ lọc. Điện áp và dòng chỉ có nghĩa tại các đầu cuối của Unit cell. Sóng áp và dòng lúc này có tên là các sóng bloch, tương đương như các sóng đàn hồi lan truyền qua mạng tinh thể tuần hoàn.
+ Định nghĩa: Trở kháng đặc trưng tại các đầu cuối của cell đơn vị
(Vì các Vn+1 size 12{V rSub { size 8{n+1} } } {} là các đại lượng chuẩn hóa)
Các ZB có tên là các trở kháng Bloch.
Các lời giải ± size 12{ +- {}} {} tương ứng trở kháng đặc trưng cho các sóng chạy dương và âm. Với mạng đối xứng, các trở khang này đồng thời được chấp nhận vì khi đó chiều của In+1 size 12{I rSub { size 8{n+1} } } {}được định nghĩa ngược lại → trở kháng dương.
Từ (6.2) → B luôn thuần ảo
- nếu α=0,β≠0⇒ZB size 12{α=0,β <> 0 drarrow Z rSub { size 8{B} } } {} thực
- nếu α=0,β=0⇒ZB size 12{α=0,β=0 drarrow Z rSub { size 8{B} } } {} ảo
Cấu trúc tuần hoàn có kết cuối: ZL size 12{Z rSub { size 8{L} } } {}
Giả sử cấu trúc hoạt động ở Passband
Trở kháng ảnh và hàm truyền cho các mạng 2 cổng
Xét mạng 2 cổng tùy ý như hình vẽ:
Định nghĩa:
+ Zi1 size 12{Z rSub { size 8{i1} } } {}: Trở kháng vào tại cổng 1 khi cổng 2 kết cuối với zi2.
+ Zi2 size 12{Z rSub { size 8{i2} } } {}: Trở kháng vào tại cổng 2 khi cổng 1 kết cuối với zi1.
Vậy cả 2 cổng đều phối hợp khi cùng kết cuối với các trở kháng ảnh của chúng. Chúng ta sẽ tìm biểu thức cho Zi1, Zi2 theo ABCD:
Trở kháng vào tại cồng 1 khi cổng 2 kết cuối với Zi2 size 12{Z rSub { size 8{i2} } } {} :
