Curs 4 7/8
F-OPTO http://rf-opto.etti.tuiasi.ro Fotografie de trimis prin email: rdamian@etti.tuiasi.ro necesara la laborator/curs
Personalizat
AD 6 EmPro 5 pe baza de P din exterior
Comportarea (descrierea) unui circuit depinde de lungimea sa electrica la frecventele de interes E Kirchhoff E> propagare l E l l
Generator adaptat la sarcina? i valori impedanta? reflexii? E i
i i
i P a P + i i P a P E i E i P i P a E i P r Generatorul are posibilitatea de a oferi o anumita putere maxima de semnal P a Pentru o sarcina oarecare, acesteia i se ofera o putere de semnal mai mica P < P a e intampla ca si cum (model) o parte din putere se reflecta P r = P a P Puterea este o marime scalara!
impedanta la intrarea liniei de impedanta caracteristica, de lungime l, terminata cu impedanta Γ in tan l tan l in -l
l l in tan tan Γ -l in z z e e z z z e e z l e l
reactanța pură +/- in funcție de l l in tan l l in tan tan
l in cot reactanța pură +/- in funcție de l l l in tan tan
Adaptarea cu transformatoare de impedanta (ab. )
are ca scop separarea unui circuit complex in blocuri individuale acestea se analizeaza separat (decuplate de restul circuitului) si se caracterizeaza doar prin intermediul porturilor (cutie neagra) analiza la nivel de retea permite cuplarea rezultatelor individuale si obtinerea unui rezultat total pentru circuit [] [ABCD] [] []
[] impedanta de intrare cu iesirea in gol
Y Y Y Y [Y] Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y admitanta de intrare cu iesirea in scurtcircuit Y
[H] [G] H H H H H sau H G G h E utilizat la TB, conexiune Emitor comun (β, h este foarte mare) G G
fiecare matrice este potrivita pentru un anumit mod de excitare a porturilor (,) matricea H in conexiune emitor comun pentru TB: B, CE matricile ofera marimile asociate in functie de marimile de "atac" traditional parametrii,y,g,h sunt notati cu litera mica (z,y,g,h) n microunde se prefera notatia cu litera mare pentru a nu exista confuzie cu parametrii raportati la o valoare de referinta z z Y y Y Y Y y Y Y
D C B A D C B A B C D D C B A A A C B D C B D A
introduce o legatura intre "intrare" si "iesire" permite inlatuirea usoara intre mai multe blocuri D C B A 3 3 D C B A 3 3 D C B A D C B A D C B A
D C B A 3 3 D C B A D C B A D C B A D C B A 3 3 D C B A
potrivita numai pentru diporti (,Y pot fi usor extinse pentru multiporti/n-porturi) permite cuplarea facila a mai multor elemente permite calculul unor circuite complexe cu o intrare si o iesire prin spargerea in blocuri individuale componente se pot crea "biblioteci" de matrici pentru blocuri mai des utilizate
mpedanta serie A B C D A B C D
Admitanta paralel A B C Y D Y erificare - tema!
ectiune de linie de transmisie A l cos erificare - tema! l Y C sin l B sin D l cos l l in tan tan l l Y l l cos sin sin cos
Transformator erificare - tema! A N B C D N N N
diport π Y A Y B Y C Y 3 3 Y Y Y Y 3 erificare - tema! Y D Y 3
diport T A B C 3 3 3 erificare - tema! D 3
Determinati tensiunea pe sarcina in circuitul urmator
ectionare circuit in elemente simple Generatoarele raman in exterior Daca e necesar, se creaza porturi de intrare si iesire lasate in gol 3 4 = 4 3 M M M M D C B A B A A A
M, impedanta serie = M A C B D 5
M, transformator : = M A C B D
M 3, linie serie, E = 9 = M A C B D 5 3 5 3
M 4, impedanta/admitanta paralel = 4 M 4 A C B D 5
3 4 = 9 3 3 A 5 5 3 5 5 5 5 D C B A
cattering parameters + - [] + - Γ are semnificatia: la portul este conectata impedanta care realizeaza conditia de adaptare (complex conugat)
Γ + - [] Γ + - este coeficientul de reflexie la portul cand cand portul este terminat pe impedanta care realizeaza adaptarea este coeficientul de transmisie de la portul (al doilea indice!) la portul (primul indice!) cand se depune semnal la portul portul este terminat pe impedanta care realizeaza adaptarea T
Matricea poate fi extinsa (generalizata) pentru multiporti (n-porturi) ii i i k i i, k i, k ii este coeficientul de reflexie la portul i cand toate celelalte porturi sunt conectate la impedanta care realizeaza adaptarea i este coeficientul de transmisie de la portul (al doilea indice!) la portul i (primul indice!) cand se depune semnal la portul si toate celelalte porturi sunt conectate la impedanta care realizeaza adaptarea k
Daca portul i este conectat la o linie cu impedanta caracteristica oi Curs 3 egatura cu matricea z z e e z z z e e z i i i i i i i i n n planul de referinta al portului, z=
N N e e e e e e
Circuite reciproce (fara circuite active, ferite) Y i i i, Circuite fara pierderi e i i Y, i i, i t i i, i, e Y i, i, N k ki k i, i, t [] N k N k ki ki ki k, i
Amplitudinile totale ale tensiunii si curentului in functie de amplitudinile undelor incidenta si reflectate pentru o linie Aflam amplitudinile undelor de tensiune Puterea oferita sarcinii la iesirea din linie: planul de referinta al portului, z=
Definim undele de putere Tensiuni si curenti a b X O impedanta de referinta oarecare, complexa b a b a unda incidenta de putere unda reflectata de putere
E i i P a P P r i i a E P 4 i i i X X E P coeficient de reflexie in putere 4 a i i i i i i r P X X X X E P
g e P e b a b a P e b b a b a a P b a P a b p a b
Daca aleg g g g P g g g a g g b g a P
Daca in plus generatorul este adaptat conugat cu sarcina eflexie in putere C eflexie in putere C4 g a P 8 max a a a r a P P P P P P i a P P max a P r P i max a P P a b a P p a b p a a P p P a P b P P p a r
Definitii de unde pentru n-porti F a F b n n F
legatura intre undele de putere incidenta si reflectata tipic b F b p a F p F a F, i i i p 5 coincid!!!
a a b b [] b b b a a a a b a a si sunt coeficienti de reflexie la intrare si iesire cand celalalt port este adaptat
a a b b [] b b b a a a a b a a si sunt amplificari de semnal cand celalalt port este adaptat
a a b b [] b b a a Putere sarcina Putere sursa a,b informatia despre putere faza i influenta circuitului asupra puterii semnalului incluzand informatiile relativ la faza
ector Network Analyzer
A B D C B A D C B A C D ) ( D C B A BC AD D C B A D C B A D C B A
Funcționalitatea dorită: divizarea combinarea puterii semnalului
numite si oncțiune in T caracterizate de o matrice 3x3 3 3 3 3 33 circuitul este reciproc dacă nu conține: materiale anizotrope (de obicei ferite) circuite active e de dorit să obținem funcționalitatea dorită de divizare/combinare de putere fără pierderi interne e de dorit sa obținem circuitul adaptat simultan la toate porțile evitarea unor pierderi externe de putere
circuit reciproc t adaptat simultan la toate portile matricea devine: 3 3, i, 3 i, ii, i,, 3 33 i 3 3 3 3
reciproc, adaptat, matricea : 3 circuit unitar (fără pierderi) toata puterea introdusa pe un port se regaseste la celelalte porturi t [] N k 3 3 3 N k ki ki ki k i, i, N k ki k, i
circuit unitar (fără pierderi) 3 6 ecuatii / 3 necunoscute 3 3 3 3 nici o solutie posibila 3 3 3 33 3 3 N k N k ki ki ki k, i
3 3 3 3 6 ecuații / 3 necunoscute nici o soluție posibila Un circuit cu 3 porți NU poate fi simultan: reciproc fara pierderi adaptat simultan la toate cele 3 porți enunțarea la una din cele 3 condiții conduce la circuite realizabile
de obicei cu materiale anizotrope, ferite nereciproc, dar adaptat simultan si fara pierderi matricea i i 6 ecuatii / 6 necunoscute 3 3 3 3 33 3 3 3 3 3 3
doua solutii posibile circulatoare in sens orar direct 3 3 in sens orar invers 3 3 3 3 3 3
Un circuit cu 3 porți reciproc si fara pierderi poate fi adaptat numai la porți 3 3 3 3 3 3 33 3 3 33 3 333 3 333 3 3 3 3 33 33
Un circuit cu 3 porți reciproc si fara pierderi 3 3 3 3 33 e e 33 3 3 e e e 33 Un circuit cu 3 porți reciproc si fara pierderi degenereaza in doua componente separate: o linie fara pierderi, adaptata, intre doua dintre porturi al treilea port e separat si dezadaptat
caracterizate de o matrice 4x4 3 4 3 4 3 3 33 43 circuitul este reciproc dacă nu conține: materiale anizotrope (de obicei ferite) circuite active e de dorit să obținem funcționalitatea dorită de divizare/combinare de putere fără pierderi interne e de dorit sa obținem circuitul adaptat simultan la toate porțile evitarea unor pierderi externe de putere 4 4 34 44
circuit reciproc t adaptat simultan la toate portile matricea devine: 3 3, i, 3 i, ii, i,,, 3 33 44 i 3 4 3 4 3 3 34 4 4 34
reciproc, adaptat, matricea : circuit unitar (fără pierderi) 3 4 toata puterea introdusa pe un port se regaseste la celelalte porturi t [] N k 3 4 N 3 3 34 k ki ki ki k i, i, 4 4 34 N k ki k, i
3 3 4 4 / 4 3 4 3 / 4 3 4 4 3 3 4 34 / 4 34 3 / 3 34 34 o solutie: 4 3 cuplorul rezulta directional 3 4 3 4 3 4 3 34 4 34 3 34 4 34 34
3 4 3 34 Alegem referintele de faza 4 34 34 3 4 β coeficientul de cupla în tensiune 34 e 3 3 4 34 e 4 n 4 Cealalta solutie posibila pentru ecuatiile anterioare ofera fie aceeasi solutie (cu alta referinta de faza) fie un caz degenerat 4 3 4 3 34
Un circuit cu 4 porti care este simultan: adaptat la toate portile reciproc fara pierderi este intotdeauna directional puterea de semnal introdusa pe un port este trimisa numai spre doua din celelalte trei porturi e e e e
cazuri mai des intalnite in practica cuplor simetric cuplor asimetric,
D C, db P C log P 3 P3 D log P 3 Cupla Directivitate zolare log [db] 4 log [db] 4 P log log4 P 4 [db]
Cuploare directionale
D C, db P C log P 3 P3 D log P 3 Cupla Directivitate zolare log [db] 4 log [db] 4 P log log4 P 4 [db]
C y y db y y log y y
. y y y C [db] log( y)
ce co ce ce co co C [db] log ce ce co co
aboratorul de microunde si optoelectronica http://rf-opto.etti.tuiasi.ro rdamian@etti.tuiasi.ro