Kỹ thuật vi sóng - Thiết bị vi sóng

Cũng giống như các hệ thống khác, hệ thống Vi sóng bao gồm nhiều thành phần Vi sóng, chủ yếu với nguồn ở một đầu và tải ở đầu kia, tất cả đều được kết nối với ống dẫn sóng hoặc hệ thống cáp đồng trục hoặc đường truyền.

Sau đây là các thuộc tính của ống dẫn sóng.

• SNR cao
• Suy hao thấp
• Giảm mức độ chèn

Chức năng vi sóng ống dẫn sóng

Hãy xem xét một ống dẫn sóng có 4 cổng. Nếu nguồn được cấp cho một cổng, nó sẽ đi qua tất cả 3 cổng theo một số tỷ lệ mà một số cổng có thể phản xạ trở lại từ cùng một cổng. Khái niệm này được mô tả rõ ràng trong hình sau.

Tham số tán xạ

Đối với mạng hai cổng, như thể hiện trong hình sau, nếu nguồn được cấp tại một cổng, như chúng ta vừa thảo luận, hầu hết nguồn điện thoát ra từ cổng khác, trong khi một số phản xạ trở lại cùng một cổng. Trong hình sau, nếuV₁ hoặc là V₂ được áp dụng, sau đó I₁ hoặc là I₂ dòng điện chạy tương ứng.

Nếu nguồn được áp dụng cho cổng đối diện, hai kết hợp khác sẽ được xem xét. Vì vậy, đối với mạng hai cổng, kết hợp 2 × 2 = 4 có khả năng xảy ra.

Các sóng truyền đi với các công suất liên quan khi phân tán ra ngoài qua các cổng, điểm giao nhau của Vi sóng có thể được xác định bằng Tham số S hoặc Scattering Parameters, được biểu diễn dưới dạng ma trận, được gọi là "Scattering Matrix".

Ma trận tán xạ

Nó là một ma trận vuông cung cấp tất cả các kết hợp của các mối quan hệ công suất giữa các cổng đầu vào và đầu ra khác nhau của điểm nối Lò vi sóng. Các phần tử của ma trận này được gọi là"Scattering Coefficients" hoặc là "Scattering (S) Parameters".

Hãy xem xét hình sau.

Tại đây, nguồn được kết nối qua đường $ i ^ {th} $ trong khi $ a_1 $ là sóng tới và $ b_1 $ là sóng phản xạ.

Nếu một quan hệ được cung cấp giữa $ b_1 $ và $ a_1 $,

$$ b_1 = (phản xạ \: \: hệ số) a_1 = S_ {1i} a_1 $$

Ở đâu

• $ S_ {1i} $ = Hệ số phản xạ của dòng $ 1 ^ {st} $ (trong đó $ i $ là cổng đầu vào và $ 1 $ là cổng đầu ra)

• $ 1 $ = Phản ánh từ $ 1 ^ {st} $ dòng

• $ i $ = Nguồn được kết nối tại dòng $ i ^ {th} $

Nếu trở kháng phù hợp, thì công suất sẽ được chuyển đến tải. Không có khả năng xảy ra, nếu trở kháng tải không khớp với trở kháng đặc tính. Sau đó, phản xạ xảy ra. Điều đó có nghĩa là, phản xạ xảy ra nếu

$$ Z_l \ neq Z_o $$

Tuy nhiên, nếu sự không khớp này có ở nhiều cổng, ví dụ như cổng $ 'n' $, thì $ i = 1 $ đến $ n $ (vì $ i $ có thể là bất kỳ dòng nào từ $ 1 $ đến $ n $).

Do đó, chúng tôi có

$$ b_1 = S_ {11} a_1 + S_ {12} a_2 + S_ {13} a_3 + ............... + S_ {1n} a_n $$

$$ b_2 = S_ {21} a_1 + S_ {22} a_2 + S_ {23} a_3 + ............... + S_ {2n} a_n $$

$$. $$

$$. $$

$$. $$

$$. $$

$$. $$

$$ b_n = S_ {n1} a_1 + S_ {n2} a_2 + S_ {n3} a_3 + ............... + S_ {nn} a_n $$

Khi toàn bộ điều này được giữ ở dạng ma trận,

$$ \ begin {bmatrix} b_1 \\ b_2 \\ b_3 \\. \\. \\. \\ b_n \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} S_ {11} & S_ {12} & S_ {13 } & ... & S_ {1n} \\ S_ {21} & S_ {22} & S_ {23} & ... & S_ {2n} \\. &. &. & ... &. \\. &. &. & ... &. \\. &. &. & ... &. \\ S_ {n1} & S_ {n2} & S_ {n3} & ... & S_ {nn} \\ \ end {bmatrix} \ times \ begin {bmatrix} a_1 \\ a_2 \\ a_3 \\. \ \. \\. \\ a_n \ end {bmatrix} $$

Column matrix $ [b] $ Scattering matrix $ [S] $Matrix $ [a] $

Ma trận cột $ \ left [b \ right] $ tương ứng với sóng phản xạ hoặc đầu ra, trong khi ma trận $ \ left [a \ right] $ tương ứng với sóng tới hoặc đầu vào. Ma trận cột tán xạ $ \ left [s \ right] $ có thứ tự $ n \ times n $ chứa hệ số phản xạ và hệ số truyền. Vì thế,

$$ \ left [b \ right] = \ left [S \ right] \ left [a \ right] $$

Thuộc tính của Ma trận [S]

Ma trận tán xạ được chỉ định là ma trận $ [S] $. Có một số thuộc tính tiêu chuẩn cho ma trận $ [S] $. Họ là -

• $ [S] $ luôn là ma trận vuông có bậc (nxn)

  $ [S] _ {n \ lần n} $

• $ [S] $ là một ma trận đối xứng

  tức là, $ S_ {ij} = S_ {ji} $

• $ [S] $ là một ma trận đơn nhất

  tức là, $ [S] [S] ^ * = I $

• Tổng các tích của mỗi số hạng của bất kỳ hàng hoặc cột nào nhân với liên hợp phức của các số hạng tương ứng của bất kỳ hàng hoặc cột nào khác bằng không. I E,

$$ \ sum_ {i = j} ^ {n} S_ {ik} S_ {ik} ^ {*} = 0 \: cho \: k \ neq j $$

$$ (k = 1,2,3, ... \: n) \: và \: (j = 1,2,3, ... \: n) $$

• Nếu khoảng cách điện giữa một số cổng $ k ^ {th} $ và đường giao nhau là $ \ beta _kI_k $, thì hệ số của $ S_ {ij} $ liên quan đến $ k $, sẽ được nhân với hệ số $ e ^ {- j \ beta kIk} $

Trong vài chương tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các loại tiếp giáp Microwave Tee.