5G .Ăng-ten mạng
Tại sao cần phải khớp trở kháng
Thời gian đọc ước tính: 15 phút
Sự khác biệt lớn nhất giữa tần số vô tuyến (RF) và phần cứng nằm ở việc phối hợp trở kháng, và lý do của việc phối hợp trở kháng là sự truyền tải của trường điện từ. Như chúng ta đã biết, trường điện từ là sự tương tác giữa trường điện và trường từ. Suy hao trong môi trường truyền dẫn xảy ra do trường điện gây ra dao động trong tác động của nó lên các electron. Tính thường xuyên , số chu kỳ sóng điện từ trên một đường truyền có cùng độ dài càng nhiều và tần số thay đổi dòng điện càng cao. Kết quả là, tổn thất nhiệt do dao động tăng lên, dẫn đến tổn thất trên đường truyền càng lớn.
Ở tần số thấp, do bước sóng dài hơn nhiều so với đường truyền nên điện áp và dòng điện trên đường truyền trong mạch gần như không đổi, do đó tổn thất trên đường truyền rất nhỏ.
Trong khi đó, nếu phản xạ xảy ra trong quá trình phát sóng, sự chồng chập của sóng phản xạ với sóng đầu vào ban đầu có thể dẫn đến giảm chất lượng tín hiệu và cũng làm giảm hiệu suất của truyền tín hiệu .
Cho dù làm việc trên phần cứng hay Hệ thống RF , mục tiêu là đạt được tốt hơn truyền tín hiệu và không ai muốn năng lượng bị mất trong mạch điện.
Khi điện trở tải bằng điện trở trong của nguồn tín hiệu, tải có thể đạt được công suất đầu ra tối đa. Đây là điều chúng ta thường gọi là phối hợp trở kháng.
Điều quan trọng cần lưu ý là sự kết hợp liên hợp nhằm mục đích truyền tải công suất tối đa.
Theo công thức hệ số phản xạ điện áp \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \), \( \Gamma \) lúc này không bằng 0, nghĩa là có sự phản xạ điện áp.
Đối với phương pháp phối hợp không méo tiếng, trở kháng hoàn toàn bằng nhau, do đó không có phản xạ điện áp. Tuy nhiên, công suất tải không được tối đa hóa trong trường hợp này.
Mất mát phản hồi (RL) = \( -20\log|\Gamma| \)
Tỷ số sóng đứng điện áp (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \)
Mối quan hệ giữa tỷ lệ sóng dừng và
hiệu suất truyền tải
được thể hiện trong bảng dưới đây:
Việc ghép nối trở kháng đòi hỏi một quá trình tính toán khá phức tạp. May mắn thay, chúng ta có Biểu đồ Smith, một công cụ thiết yếu cho việc ghép nối trở kháng. Biểu đồ Smith là một sơ đồ gồm nhiều vòng tròn giao nhau. Khi được sử dụng đúng cách, nó cho phép chúng ta thu được trở kháng ghép nối của một hệ thống tưởng chừng phức tạp mà không cần bất kỳ phép tính nào. Việc duy nhất chúng ta cần làm là đọc và theo dõi dữ liệu dọc theo các đường tròn.
## Phương pháp biểu đồ Smith
1. Sau khi kết nối một linh kiện tụ điện nối tiếp, điểm trở kháng di chuyển ngược chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn điện trở không đổi mà nó nằm trên.
2. Sau khi kết nối một linh kiện tụ điện phân nhánh, điểm trở kháng di chuyển theo chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn có độ dẫn điện không đổi mà nó nằm trên.
3. Sau khi kết nối một linh kiện cuộn cảm nối tiếp, điểm trở kháng di chuyển theo chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn điện trở không đổi mà nó nằm trên.
4. Sau khi kết nối một thành phần cuộn cảm phân lưu, điểm trở kháng di chuyển ngược chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn có độ dẫn điện không đổi mà nó nằm trên.
5. Sau khi kết nối một thành phần hở mạch shunt, điểm trở kháng di chuyển theo chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn có độ dẫn điện không đổi mà nó nằm trên.
6. Sau khi kết nối một thành phần nhánh ngắn, điểm trở kháng di chuyển ngược chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn có độ dẫn điện không đổi mà nó nằm trên.
7. Sau khi kết nối một thành phần đường truyền nối tiếp, điểm trở kháng di chuyển theo chiều kim đồng hồ dọc theo vòng tròn sóng dừng không đổi.
