View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Curs 32016/2017
2C/1L, DCMR (CDM) Minim 7 prezente (curs+laborator) Curs - sl. Radu Damian Marti 18-20, P2
E – 50% din nota
probleme + (? 1 subiect teorie) + (2p prez. curs)▪ 3p=+0.5p
toate materialele permise Laborator – sl. Radu Damian Joi 8-14 impar II.13
L – 25% din nota
P – 25% din nota
http://rf-opto.etti.tuiasi.ro
RF-OPTO
http://rf-opto.etti.tuiasi.ro
Fotografie
de trimis prin email: rdamian@etti.tuiasi.ro
necesara la laborator/curs
▪ <=C3, +1p
▪ <=C5, +0.5p
Personalizat
0 dBm = 1 mW
3 dBm = 2 mW5 dBm = 3 mW10 dBm = 10 mW20 dBm = 100 mW
-3 dBm = 0.5 mW-10 dBm = 100 W-30 dBm = 1 W-60 dBm = 1 nW
0 dB = 1
+ 0.1 dB = 1.023 (+2.3%)+ 3 dB = 2+ 5 dB = 3+ 10 dB = 10
-3 dB = 0.5-10 dB = 0.1-20 dB = 0.01-30 dB = 0.001
dB = 10 • log10 (P2 / P1) dBm = 10 • log10 (P / 1 mW)
[dBm] + [dB] = [dBm]
[dBm/Hz] + [dB] = [dBm/Hz]
[x] + [dB] = [x]
t
BE
Jt
DH
D
0 B
tJ
Câmpuri electromagnetice cu variaţie armonică în timp în medii lipsite de sarcini electrice
022 EE
022 HH
j 22
γ – Constanta de propagare
Camp electric dupa directia Oy, propagare dupa directia Oz
zz
y eEeEE
jj2
Propagare
unda
incidenta
reflectata
unda
directa
inversa
ztjzy eeEE
ztjzy eeEE
const zt
const zt
punctelede fazaconstanta:
ztjzztjzy eeEeeEE
ztjzztjzz eeHeeHH
Lungimea electrica a unui circuit l – lungimea fizica
E = β·l – lungimea electrica
Dependenta castigul antenei
imaginea unui obiect pe radar
lllE 2
2
rflc
lE
0
2
V, I variabile~ inutile
Comportarea(descrierea) unuicircuit depinde de lungimea saelectrica la frecventele de interes E≈0 Kirchhoff
E>0 propagare
lllE 2
2
cazuri particulare in care exista rezolvare analitica
semnale cu variaţie armonică în timp, transformataFourier, spectru
Xjt
XeXX tj
0
dtetfg tj
degtf tj
dtetfg tj
dtetfg tj
degtf tj
cazuri particulare in care exista rezolvare analitica
unda
▪ incidenta
▪ reflectata
unda
▪ directa
▪ inversa
zz
IN eEeEE
11
ztjzztjzy eeEeeEE
zz
OUT eEeEE
22
INE
zeE
1
zeE
1
zeE
2
zeE
2
OUTE
cazuri particulare in care exista rezolvare analitica
moduri in medii delimitate
1
ii ModAE ii ModEA ,
INEOUTE
N
iiOUT ModBE1
1A
NA
1B
NB
iINi ModEA ,
Generator adaptat la sarcina ?
Ei
Zi
ZL
I
V
valori impedanta ? reflexii ?
iL RR
Puterea disponibila (available)
L
Li
L
Lii
iL
R
XX
R
RRR
EP
22
2
4
0,0 Li RR
a
i
iL P
R
EP
4
2
max iLiL XXRR ,
*iL ZZ
Generatorul are posibilitatea de a oferi o anumita puteremaxima de semnal Pa
Pentru o sarcina oarecare, acesteia i se ofera o putere de semnal mai mica PL < Pa
Se intampla “ca si cum” (model) o parte din putere se reflectaPr = Pa – PL
Puterea este o marime scalara!
Ei
ZiPa
aL
iL
PP
ZZ
*
Ei
Zi ZL
PL
Ei
Zi
ZL
Pa PL
Pr
+
mod TEM, doi conductoriI(z,t)
V(z,t)
z
mod TEM, doi conductoriI(z,t)
V(z,t)
Δz
I(z+Δz,t)
V(z+Δz,t)
L·ΔzR·Δz
G·Δz C·Δz
domeniu timp
semnale sinusoidale
t
tziLtziR
z
tzv
,,
,
t
tzvCtzvG
z
tzi
,,
,
zILjR
dz
zdV
zVCjG
dz
zdI
02
2
2
zVdz
zVd
02
2
2
zIdz
zId
CjGLjRj
022 EE
022 HH
j 22
zz
y eEeEE
Impedantacaracteristica a liniei
zz eVeVzV 00
zz eIeIzI 00
zILjR
dz
zdV
zz eVeVzV 00
zz eVeVLjR
zI
00
CjG
LjRLjRZ
0
CjGLjRj
2 fv f
0
00
0
0
I
VZ
I
V
R=G=0
CLjCjGLjRj
CL ;0
C
L
CjG
LjRZ
0 Z0 real
zjzj eVeVzV 00
zjzj eZ
Ve
Z
VzI
0
0
0
0LC
2
LCv f
1
coeficient de reflexie in tensiune
ΓL
Z0 ZL
0
0
0
0
ZZ
ZZ
V
V
L
L
l
0
0
0
I
VZL 0
00
00 ZVV
VVZL
zjzj eVeVzV 00
zjzj eZ
Ve
Z
VzI
0
0
0
0
Z0 real
Puterea medie
zjzj eeVzV 0 zjzj ee
Z
VzI
0
0
Puterea transmisa sarcinii = Puterea incidenta -Puterea “reflectata”
Return Loss [dB]
impedanta la intrarealiniei
ΓL
Z0 ZL
-l0
lI
lVZin
lj
lj
ine
eZZ
2
2
01
1
ljlj eVeVlV 00
ljlj eZ
Ve
Z
VlI
0
0
0
0
Zin
lj
Llj
L
ljL
ljL
ineZZeZZ
eZZeZZZZ
00
000
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
impedanta la intrarea liniei de impedantacaracteristica Z0 , de lungime l , terminata cu impedanta ZL
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
ΓL
Z0 ZL
-l 0
Zin
Modificarea impedantei de intrare prinalegerea judicioasa a liniilor astfel incatgeneratorul sa fie adaptat cu sarcina sa
relatia este dependenta de frecventa prinvaloarea
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
ΓL
Z0 ZL
-l 0
Zin
2fv f
l
fv
ll
v
fll
ff
222
dependenta de frecventa este periodica,impusa de functia tangenta
impedanta de intrare este dependenta de frecventa, deci si calitatea adaptarii este dependenta de frecventa
coeficientul de reflexie la intrarea liniei
ΓL
Z0 ZL
-l 0
Zin
ΓIN
zjzj eVeVzV 00
ljlj eVeVlV 00
0
00V
VL 000 VVV
zV
zVz
0
0
lj
lj
lj
IN eeV
eVl
2
0
0 0
00 2 ljel
reactanţa pură
+/- in funcţie de l
lZjZin tan0
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
lZjZin cot0
reactanţa pură
+/- in funcţie de l
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
se defineste factorul de unda stationara (Voltage) Standing Wave Ratio
numar real 1 < VSWR <
o masura a dezadaptarii (SWR = 1 semnifica adaptare)
zjzj eeVzV 0
zjzj eeVzV 20 1
je
zjeVzV 20 1
12 zje amplitudine maxima pentru 10max VV
12 zje 10min VV
1
1
min
max
V
VVSWR
amplitudine minima pentru
are ca scop separarea unui circuit complex in blocuri individuale
acestea se analizeaza separat (decuplate de restul circuitului) si se caracterizeaza doar prinintermediul porturilor (cutie neagra)
analiza la nivel de retea permite cuplarearezultatelor individuale si obtinerea unui rezultattotal pentru circuit
[Z] [ABCD] [S] [Z]
Z11 – impedanta de intrare cu iesirea in gol
2
1
2221
1211
2
1
I
I
ZZ
ZZ
V
V
2221212
2121111
IZIZV
IZIZV
011112
I
IZV
01
111
2
II
VZ
02
112
1
II
VZ
01
221
2
II
VZ
02
222
1
II
VZ
01
111
2
II
VZ
I1
V1 [Z]
I2
V2
Y11 – admitanta de intrarecu iesirea in scurtcircuit
2
1
2221
1211
2
1
V
V
YY
YY
I
I
2221212
2121111
VYVYI
VYVYI
011112
V
VYI
01
111
2
VV
IY
02
112
1
VV
IY
01
221
2
VV
IY
02
222
1
VV
IY
01
111
2
VV
IY
I1
V1 [Y]
I2
V2
h21E utilizat la TB, conexiune Emitor comun(β, h22 este foarte mare)
I1
V1 [H]
I2
V2
I1
V1 [G]
I2
V2
2
1
2221
1211
2
1
V
I
HH
HH
I
V
2
1
2221
1211
2
1
I
V
GG
GG
V
I
222 01
221
HsauVI
IH
fiecare matrice este potrivita pentru un anumit mod de excitare a porturilor (V,I) matricea H in conexiune emitor comun pentru TB: IB, VCE
matricile ofera marimile asociate in functie de marimile de "atac"
traditional parametrii Z,Y,G,H sunt notati cu literamica (z,y,g,h)
In microunde se prefera notatia cu litera mare pentrua nu exista confuzie cu parametrii raportati la o valoare de referinta
0
1111
Z
Zz
0Z
Zz YZ
Z
Z
Z
Z
Y
Yy 0
0
00 1
1
110
0
1111 YZ
Y
Yy
2
2
1
1
I
V
DC
BA
I
V
221
221
IDVCI
IBVAV
02
1
2
VI
VB
02
1
2
IV
IC
02
1
2
VI
ID
I1
V1
I2
V2
DC
BA
02
1
2
IV
VA
1
1
2
2 1
I
V
AC
BD
CBDAI
V
introduce o legatura intre "intrare" si "iesire" permite inlatuirea usoara intre mai multe blocuri
I1
V1
I2
V2
11
11
DC
BA
I3
V3
22
22
DC
BA
3
3
22
22
11
11
2
2
11
11
1
1
I
V
DC
BA
DC
BA
I
V
DC
BA
I
V
I1
V1
I2
V2
11
11
DC
BA
I3
V3
22
22
DC
BA
22
22
11
11
DC
BA
DC
BA
DC
BA
I1
V1
I3
V3
DC
BA
potrivita numai pentru diporti (Z,Y pot fi usorextinse pentru multiporti/n-porturi)
permite cuplarea facila a mai multorelemente
permite calculul unor circuite complexe cu o intrare si o iesire prin spargerea in blocuriindividuale componente
se pot crea "biblioteci" de matrici pentrublocuri mai des utilizate
Impedanta serie
1A ZB
0C 1D
1
02
1
2
IV
VA Z
ZV
V
I
VB
V
1
1
02
1
2
0
02
1
2
IV
IC 1
1
1
02
1
2
I
I
I
ID
V
Admitanta paralel
1A 0B
YC 1D
Verificare - tema!
Sectiune de linie de transmisie
lA cos
Verificare - tema!
lYjC sin0
lZjB sin0
lD cos
lZjZ
lZjZZZ
L
Lin
tan
tan
0
00
Transformator
NA 0B
0CN
D1
Verificare - tema!
diport π
3
21Y
YA
Verificare - tema!
3
1
YB
3
2121
Y
YYYYC
3
11Y
YD
diport T
3
11Z
ZA
Verificare - tema!
3
1
ZC
3
2121
Z
ZZZZB
3
21Z
ZD
Scattering parameters
2
1
2221
1211
2
1
V
V
SS
SS
V
V
01
111
2
VV
VS
[S]
01
221
2
VV
VS
V1+
V1-
V2+
V2-
are semnificatia: la portul 2 esteconectata impedanta care realizeazaconditia de adaptare (complex conjugat)
02 V
Γ2
00 22 V
S11 este coeficientul de reflexie la portul 1 candportul 2 este terminat pe impedanta care realizeazaadaptarea
S21 este coeficientul de transmisie de la portul 1 la portul 2 cand portul 2 este terminat pe impedantacare realizeaza adaptarea
2
1
2221
1211
2
1
V
V
SS
SS
V
V
01
01
111
2
2
V
V
VS[S]
V1+
V1-
V2+
V2-
Γ2Γ1
021
01
221
2
2
TV
VS
V
Matricea S poate fi extinsa (generalizata) pentru multiporti (n-porturi)
ikVi
iii
k
V
VS
,0jkVj
iij
k
V
VS
,0
Sii este coeficientul de reflexie la portul i candtoate celelalte porturi sunt conectate la impedanta care realizeaza adaptarea
Sij este coeficientul de transmisie de la portul j la portul i cand se depune semnal la portul j sitoate celelalte porturi sunt conectate la impedanta care realizeaza adaptarea
Daca portul i este conectat la o linie cu impedanta caracteristica Zoi
Curs 3
Legatura cu matricea Z
zjzj eVeVzV 00 zjzj e
Z
Ve
Z
VzI
0
0
0
0
iii VVVi
i
i
ii
Z
V
Z
VI
00
VZZVZZIZ
1
0
1
0
VZZVZZ 00
100
ZZZZS
nZ
Z
Z
0
01
0
0
0
VIZ
VVVZZVZZ
1
0
1
0
VVV
VSV
Circuite reciproce (fara circuite active, ferite)
Circuite fara pierderi
ijZZ jiij ,
ijYY jiij ,
ijSS jiij , tSS
jiZij ,,0Re
jiYij ,,0Re
jiSS ij
N
k
kjki ,,1
*
11
*
N
k
kiki SS
jiSSN
k
kjki
,01
*
]1[*
t
SS
Amplitudinile totale ale tensiunii si curentului in functie de amplitudinile undelor incidenta sireflectate pentru o linie
Aflam amplitudinile undelor de tensiune
Puterea oferita sarcinii la iesirea din linie:
00 VVV 00
0
1VV
ZI
2
00
IZVV
2
00
IZVV
Definim undele de putere
Tensiuni si curenti
R
R
R
IZVa
2
R
R
R
IZVb
2
*
RRR XjRZ O impedanta de referintaoarecare, complexa
R
RR
R
bZaZV
*
RR
baI
unda incidenta de putere
unda reflectata de putere
Ei
Zi
ZLPa
PL
Pr
i
ia
R
EP
4
2
22
2
LiLi
iLL
XXRR
ERP
coeficient de reflexie in putere
2
22
222
4
a
LiLi
LiLi
i
ir P
XXRR
XXRR
R
EP
0
*0
ZZ
ZZ
L
LL
V0
Zg
ZL
I
V
*Re2
1IVPL
**
Re2
1
RR
RRL
R
ba
R
bZaZP
2***2*Re2
1bZbaZbaZaZ
RP RRRR
R
L
22
2
1
2
1baPL
a
b
RL
RL
R
Rp
ZZ
ZZ
IZV
IZV
a
b
**
Daca aleg
Lg ZZ
VI
0
Lg
L
ZZ
ZVV
0
2
20
2Lg
LL
ZZ
RVP
Lg
L
L
Lg
L
Lg
L
R
R
ZZ
RV
R
ZZ
Z
ZZ
Z
VR
IZVa
0
*
022
*LR ZZ
022
0
*
L
Lg
L
Lg
L
R
R
R
ZZ
Z
ZZ
Z
VR
IZVb
2
202
22
1
Lg
LL
ZZ
RVaP
Daca in plus generatorul este adaptatconjugat cu sarcina
Reflexie in putere C2
Reflexie in putere C3
*Lg ZZ
L
LR
VaP
82
1 2
02
max
221 aaaraL PPPPPP
*iL ZZ aL PP max
2 ar PP
0
*0
ZZ
ZZ
*
iL ZZ
2
max2
1aPP aL
22
2
1
2
1baPL
RL
RL
R
Rp
ZZ
ZZ
IZV
IZV
a
b
**
222
2
1
2
1pL aaP 2
1 paL PP 22
2
1bPP par
Definitii de unde pentru n-porti
IZVFa R
IZVFb R *
Rn
R
R
Z
Z
Z
0
01
Rn
R
R
R
F
210
021 1
VIZ
legatura intre undele de putere incidenta sireflectata
tipic
aFZZZZFb RR 11*
11* FZZZZFS RRp
100
ZZZZS
iRZZ Rii ,00
500R SS p
aSb p
S11 si S22 sunt coeficienti de reflexie la intraresi iesire cand celalalt port este adaptat
2
1
2221
1211
2
1
a
a
SS
SS
b
b
01
111
2
aa
bS
[S]
a1 a2
b1 b2
02
222
1
aa
bS
S21 si S12 sunt amplificari de semnal candcelalalt port este adaptat
2
1
2221
1211
2
1
a
a
SS
SS
b
b
01
221
2
aa
bS
[S]
a1 a2
b1 b2
02
112
1
aa
bS
a,b informatia despre putere SI faza
Sij influenta circuitului asupra puterii semnalului
incluzand informatiile relativ la faza
2
1
2221
1211
2
1
a
a
SS
SS
b
b
0
02
21ZsursaPutere
ZsarcinaPutereS
[S]
a1 a2
b1 b2
Vector Network Analyzer
21
2211
02
01
2
1
S
SSS
Z
ZA
21
22110201
2
1
S
SSSZZB
01020102
0102010211
DZZCZBAZ
DZZCZBAZS
21
2211
02012
11
S
SSS
ZZC
21122211 SSSSS
21
2211
01
02
2
1
S
SSS
Z
ZD
01020102
0201
12
)(2
DZZCZBAZ
ZZBCADS
01020102
0201
21
2
DZZCZBAZ
ZZS
01020102
0102010222
DZZCZBAZ
DZZCZBAZS
Cuploare directionale
Funcţionalitatea dorită:
divizarea
combinarea
puterii semnalului
numite si joncţiune in T caracterizate de o matrice S 3x3
circuitul este reciproc dacă nu conţine: materiale anizotrope (de obicei ferite)
circuite active e de dorit să obţinem funcţionalitatea dorită de
divizare/combinare de putere fără pierderi interne e de dorit sa obţinem circuitul adaptat simultan la
toate porțile evitarea unor pierderi externe de putere
333231
232221
131211
SSS
SSS
SSS
S
6 ecuaţii / 3 necunoscute nici o soluţie posibila
Un circuit cu 3 porţi NU poate fi simultan: reciproc
fara pierderi
adaptat simultan la toate cele 3 porţi Renunţarea la una din cele 3 condiţii conduce la
circuite realizabile – divizoare de putere
0
0
0
2313
2312
1312
SS
SS
SS
S
caracterizate de o matrice S 4x4
circuitul este reciproc dacă nu conţine: materiale anizotrope (de obicei ferite)
circuite active e de dorit să obţinem funcţionalitatea dorită de
divizare/combinare de putere fără pierderi interne e de dorit sa obţinem circuitul adaptat simultan la
toate porțile evitarea unor pierderi externe de putere
44434241
34333231
24232221
14131211
SSSS
SSSS
SSSS
SSSS
S
o solutie: cuplorul rezulta directional
*
2424
*
1423
*
13 /0 SSSSS
*
1323
*
2413
*
14 /0 SSSSS
02
24
2
13
*
14 SSS
1234
*
1423
*
12 /0 SSSSS
*
3423
*
3412
*
14 /0 SSSSS
02
34
2
1223 SSS
02314 SS
12
13
2
12 SS
12
24
2
12 SS
12
34
2
13 SS
12
34
2
24 SS
2413 SS
3412 SS
00
00
00
00
3424
3413
2412
1312
SS
SS
SS
SS
S
[dB]log20log103
1 P
PC
[dB]log20log10144
3
SP
PD
[dB]log20log10 14
4
1 SP
PI
22
13 S
222
12 1 S
Cuplaj
Directivitate
Izolare
dBCDI ,
2
1
2
2 1 yy
2
2
2 1
y
yC
.
)log(20[dB] 1yC
12
2
2
1 yy
coce
coce
ZZ
ZZC
2
0ZZZ coce
Laboratorul de microunde si optoelectronica http://rf-opto.etti.tuiasi.ro rdamian@etti.tuiasi.ro
Recommended