Các đường truyền sóng

BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆMVIỄN THÔNG Họ và tên: Trần Công Quang Mã số SV: 910473D Nhóm: 3. Lớp: 09DD2N. Ngày làm TN: Thứ hai ngày 22 tháng 03 năm 2009 – TN Ca: 4 Chiều. BÀI 9: CÁC ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG. Phần1: TÌM HIỂU VỀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG: Mục Đích: _ Biết được các đặc tính chung của đường truyền và so sánh chúng với các Anten và sóng dừng trên đường truyền Lecher cũng được khảo sát, sự truyền năng lượng trong các môi trường khác nhau và vận tốc của nó. _ Biết được năng lượng truyền trong máy phát và anten. _ Biết được các tổn hao gây nên bởi đường truyền. _ Biết được những điểm khác nhau cơ về trở kháng của các loại Anten, và sự phối hợp trở kháng hợp lý sẽ cho công suất cao nhất. Ở BÀI CHUẨN BỊ TA ĐÃ TÌM HIỂU: Trở kháng và một số đặc tính cơ bản của antena. Vận tốc và các hệ số truyền. Sóng dừng trên đường truyền sóng (VSWR). Các đường truyền ngắn mạch và hở mạch. Đường truyền Lecher. Phối hợp trở kháng giữa tải và đường dây. Khoảng cách đường truyền. Các đường dây đồng trục. Các đoạn dây chêm điều chỉnh trở kháng Ý nghĩa chức năng của Balun (Balanced-to-unlance). Cách tính tỉ số sóng dừng điện áp (VSWR). PHẦN THÍ NGHIỆM: Nhiệm vụ kiểm tra và đo của phần thí nghiệm là: Ta sẽ lần lượt thay đổi các giá trị khác nhau của điện trở tải của đường truyền Lecher và đo VSWR (hệ số sóng dừng) ứng với mỗi giá trị, từ đó xác định giá trị điện trở tải làm cho VSWR nhỏ nhất và luôn > 1. Hệ số này = 1 (lý tưởng)cũng đồng nghĩa là công suất phát là cao nhất. Kiểm phối hợp trở kháng và không phối hợp trở kháng: Nối cáp đồng trục BNC của máy phát và BNC ngõ vào của đường truyền Lecher. Và bậc máy điều chỉnh điện áp -10à -12 VDC. Ta điều chỉnh chiết áp sao cho đồng hồ trên panel ở tầm giữa để dể quan sát lúc ta tiến hành thí nghiệm là đọc giá trị. Lúc này ta cũng cắm VOM vào đầu cắm Meter Out trên panel. Để tính VSWR bằng các giá trị trên VOM. Di chuyển thanh trược đến tận cùng bên phải của đường truyền Lecher lúc này trên đường truyền Lecher hở mạch (chưa phối hợp trở kháng). Ta xác định được giá trị cực đại và cực tiểu như sau: Cực đại: = 83mV (tại vị trí 22cm trên đường truyền Lecher). Cực tiểu: = 32,2mV (tại vị trí 15 cm trên đường truyền Lecher). Ta tính được hệ số sóng dừng từ kết quả ở trên là: VSWR = . Giá trị này được xem là lớn nhất vì lúc này đường Lecher hở mạch. Và khi hệ số sóng dừng lớn thì công suất phát sẽ nhỏ nhất và không tối ưu khi phát. Để để có công suất phát tối ưu nhất người ta có cách phối hợp trở kháng và được thí nghiệm và tính toán như sau: Điện trở () VMAX (mV) Vmin (mV) VSWR = 0 (ngắn mạch) 51.5 15 3.43 47 57 25 2.28 100 51 30 1.70 194 68 42.4 1.60 270 54 47 1.15 330 60 50 1.20 470 72.6 44.1 1.65 Với các giá trị điện trở ở bảng trên giá trị R = 270 tạo sự phối hợp trở kháng đường dây tốt nhất. Khi tháo tất cả các điện trở trên đường truyền Lecher và ta tìm được bước sóng dùng đường truyền Lecher không tải: . Tỉ số giữa bước sóng trên đường truyền và bước sóng trong không gian. Bước sóng trong không gian (Bài TN số 8): 1 = 50cm. Bước sóng trên đường truyền: 2 = 34cm. Hệ số vận tốc k: . Phối hợp trở kháng bằng dây chêm: Tiến hành lắp đặt cáp đồng trục từ đường dây Lecher với điểm cuối của anten, và dipole lắp đầy đủ như một bộ phát có phối hợp trở kháng là dây chêm nhưng lúc này dây chêm ngắn mạch. Lúc này ta cũng có 1 dipole thu song song với Anten phát. Và đồng hồ đo cường độ trường được sử dụng thay cho mạch phát hiện tỉ số sóng dừng VSWR. Khi ta di chuyển thanh trượt trên đường truyền Lecher để cho đồng hồ đo cường độ điện trường chỉ giá trị cao nhất là chiều dài trên Lecher là: 6.5cm (35mV). Vậy chiều dài dây chêm là: 6,5 cm + 33 cm(chiều dài của cáp đồng trục) = 39,5 cm. Và cũng có 1 điểm khác trên đường truyền Lecher làm cho đồng hồ đo cường độ điện trường chỉ giá trị cao là 26 cm (trên Lecher). Chiều dài dây chêm khi này là: 26 cm + 33 cm = 59cm. Hai vị trí này vị trí cho công suất ngõ ra RF lớn nhất là trên Lecher: 6,5cm. Tổng chiều dài dây chêm là 39,5cm. Khi thay anten Dipole bên thu băng anten Yagi, và sử dụng đoạn dây chêm quan sát các điểm cực đại và cực tiểu trên đồng hồ panel Max = 20 cm Min = 12 cm Vậy:= 4*(20cm – 12cm) = 32cm. Khảo sát Balun: Tiếp tục các bước thí nghiệm ở trên ta có cách thiết lập bộ phát và bộ thu. Khi này ta điều chỉnh khoảng cách đồng hồ thu sao cho đồng hồ chỉ 25uA. Ta di chuyển Balun xuống cách xa anten phát lúc này với mạch phối hợp ¼ Balun không có tác dụng thì công suất thu được tại đồng hồ là: 15uA. Khi nâng Balun lên sát anten thì công suất thu đồng hồ đo được là: 30uA. Công suất bức xạ của máy phát tăng. Công suất phát giảm khi tháo Balun, Vì khi không có Balun thì công suất phát bức xạ ra tự cột dẫn công suất nếu có Balun thì ngăn chặn sự bức xạ này. Vậy khi dùng Balun thì công suất phát tăng lên. => Kết luận: Và ở thí nghiệm này cho ta thấy sự khác biệt về công suất phát khi có phối hợp trở kháng và khi không phối hợp trở kháng. Khi muốn công suất phát là tốt nhất: Thì buộc ta phải có phối hợp trở kháng. Khi phối hợp trở kháng ta có thể phối hợp bằng điện trở và cũng có thể phối hợp bằng dây chêm. Và để công suất không tổn hao ở thí nghiệm này ta còn dùng Balun.