(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần

(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THỊ THU HƯỜNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN BỘ LỌC HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THỊ THU HƯỜNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN BỘ LỌC HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN Ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 9520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS VŨ VĂN YÊM LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, kết khoa học trình bày luận án kết nghiên cứu thân suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết nghiên cứu luận án xác trung thực Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Giảng viên hướng dẫn i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc kính trọng đến thầy GS.TS Vũ Văn Yêm hướng dẫn định hướng khoa học cho tơi suốt khóa học Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Nguyễn Xuân Quyền thành viên RF Lab hỗ trợ thực số công việc thiết kế luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo, quý thầy cô cán Bộ môn Hệ thống Viễn thơng, Viện Điện tử - Viễn thơng Phịng Đào tạo tạo điều kiện thuận lợi nơi học tập, nghiên cứu, thủ tục hành góp ý chun mơn cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tác giả trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học, Ban Lãnh đạo đồng nghiệp Khoa Điện tử - Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả tập trung nghiên cứu thời gian qua Xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ, động viên đồng nghiệp, nhóm Nghiên cứu sinh – Viện Điện tử Viễn thơng – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dành cho tơi Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thành viên gia đình Những người động viên tinh thần giúp đỡ suốt thời gian vừa qua Đây động lực lớn giúp vượt qua khó khăn hồn thành kết luận án Tác giả luận án ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BỘ LỌC HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN 10 1.1 Tổng quan đặc tính lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần 10 Bộ tham số đặc tuyến lọc 10 Khảo sát tham số khí điều kiện mơi trường 12 1.2 Phương pháp xây dựng lọc thông dải từ lọc thông thấp mẫu 13 Định nghĩa chung 13 Xây dựng lọc thông dải từ lọc thông thấp mẫu 14 Nguyên tắc tổng hợp lọc 19 1.3 Quy trình thiết kế, mơ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần 19 1.4 Phương pháp tinh chỉnh, tối ưu lọc hốc cộng hưởng 26 Phương pháp tinh chỉnh lý thuyết độ trễ nhóm 26 Phương pháp tinh chỉnh dựa vào tham số cực trị điện nạp 27 1.5 Kết luận chương 29 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA VÀ CẤU TRÚC BỘ LỌC HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN 30 2.1 Mô hình hóa hốc cộng hưởng 30 Hốc cộng hưởng đơn 30 Ghép hai hốc cộng hưởng 32 Ghép chéo hai hốc cộng hưởng không liền kề 39 Tiếp điện cho lọc hốc cộng hưởng (ghép vào/ra lọc) 41 Mô hình tương đương lọc hốc cộng hưởng 42 2.2 Mơ hình hóa thiết kế lọc hốc cộng hưởng khơng khí ứng dụng máy thu phát LTE-A sử dụng hai đường ghép chéo kiểu C 43 Tổng hợp lọc hốc cộng hưởng LTE 43 Thiết kế, mô đánh giá 45 iii 2.3 Thiết kế Duplexer có hốc cộng hưởng lục giác ứng dụng trạm thu phát gốc LTE-A 50 Phân tích, lựa chọn topo lọc 51 Phân tích thuộc tính tính tốn kích thước hốc cộng hưởng đơn 53 Mơ lọc LTE-A duplexer 54 Thiết kế lọc thông thấp đồng trục Band3 58 2.4 Chế tạo thử nghiệm Duplexer, đo đạc đánh giá 63 Chế tạo thử nghiệm, kết đo đạc 63 Đánh giá kết thảo luận 67 2.5 Kết luận chương 68 CHƯƠNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI TIẾN CẤU TRÚC GHÉP GIỮA HAI HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN 70 3.1 Nghiên cứu đề xuất cải tiến cấu trúc ghép hai hốc kề 70 Phân tích đánh giá ảnh hưởng cấu trúc ghép điện từ 70 Đề xuất cải tiến cấu trúc ghép hai hốc cộng hưởng liền kề 72 Áp dụng thiết kế lọc hốc cộng hưởng 74 Đánh giá đề xuất 79 3.2 Nghiên cứu đề xuất cải tiến cấu trúc đường ghép kiểu C 79 Đề xuất cấu trúc ghép cải tiến 80 Áp dụng thiết kế lọc hốc cộng hưởng 83 Nhận xét, đánh giá 90 3.3 Kết luận chương 90 CHƯƠNG CẢI TIẾN CẤU TRÚC HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN CÔNG SUẤT LỚN 92 4.1 Phân tích đặc tính chịu đựng cơng suất lọc hốc cộng hưởng siêu cao tần 92 Đặc điểm khả chịu đựng công suất đường truyền đồng trục 92 Đánh giá yêu cầu độ chịu đựng công suất máy thu phát sóng vơ tuyến 93 Phân tích, tính tốn thơng số khả chịu đựng công suất lọc (PH) 95 Tổng quan phương pháp thiết kế tăng độ chịu đựng công suất lọc 96 4.2 Đề xuất cấu trúc cải tiến đặc tính PH lọc 97 Cấu trúc đề xuất 97 iv Quy trình thiết kế lọc đạt PH mong muốn 99 Áp dụng cấu trúc đề xuất thiết kế lọc hốc eNodeB 100 Áp dụng cấu trúc đề xuất vào thiết kế lọc hốc gNodeB 105 4.3 Kết luận chương 112 KẾT LUẬN 113 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 124 PHỤ LỤC CÁC PHẦN TỬ TRONG BỘ DUPLEXER CHẾ TẠO THỬ 125 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt BNC British Naval Connector Đầu nối BNC BW Bandwidth Băng thông CBW Coupling Bandwidth Băng thông ghép EM Electromagnetic Điện từ FBW Fractional Bandwidth Băng thông tương đối IL Insertion Loss Tổn hao chèn LTE-A Long Term Evolution Advanced Mạng di động hệ 4.5 MEMS Microelectromechanical systems Hệ thống vi điện tử MIMO Multi Input Multi Output Nhiều đầu vào nhiều đầu PH Power Handling Độ chịu đựng công suất RL Return Loss Suy hao phản xạ SMA SubMiniature version A Rắc nối loại nhỏ TNC Threaded Neill–Concelman Rắc nối có khía ren TZ Transimission Zero Điểm khơng hàm truyền VNA Vector Network Analyzer Máy phân tích mạng vector vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU a Chiều cao đường kim loại nối hai hốc cộng hưởng b Chiều dài đường kim loại nối hai hốc cộng hưởng d Đường kính trụ cộng hưởng đồng trục ds Đường kính vít tinh chỉnh D Đường kính hốc cộng hưởng (cavity) 𝐸⃗ Cường độ điện trường f0 Tần số trung tâm gi Điện kháng phần tử cộng hưởng thứ i lọc thông thấp mẫu ⃗ 𝐻 Cường độ từ trường h Chiều cao trụ cộng hưởng đồng trục H Chiều cao hốc cộng hưởng kE Hệ số ghép kiểu điện dung kM Hệ số ghép kiểu điện cảm  K  Ma trận biến đổi trở kháng  J  Ma trận biến đổi dẫn nạp LA Hệ số tổn hao truyền sóng LAS Hệ số tổn hao dải chắn LAR Độ gợn dải thông  M  Ma trận hệ số ghép hốc n Bậc lọc N Số sóng mang vii Pbr Công suất chịu đựng hốc cộng hưởng Qu Hệ số phẩm chất không tải Qe Hệ số phẩm chất RL Hệ số suy hao phản xạ Sij Các hệ số ma trận tán xạ Td Độ trễ nhóm VSWR Tỷ số sóng đứng điện áp w Độ rộng cửa sổ ghép hai hốc liền kề WEM Năng lượng điện trường Wr es Năng lượng điện trường chứa hốc cộng hưởng Zin Trở kháng vào hốc cộng hưởng Z0 Trở kháng đặc trưng  Hằng số truyền sóng θ Góc nghiêng khối nón cụt Ф Góc pha r Hằng số điện mơi tương đối λ Bước sóng 0 Tần số góc trung tâm viii ... CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BỘ LỌC HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN 10 1.1 Tổng quan đặc tính lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần 10 Bộ tham số đặc tuyến lọc 10 Khảo sát... TRÚC BỘ LỌC HỐC CỘNG HƯỞNG ĐỒNG TRỤC SIÊU CAO TẦN 30 2.1 Mơ hình hóa hốc cộng hưởng 30 Hốc cộng hưởng đơn 30 Ghép hai hốc cộng hưởng 32 Ghép chéo hai hốc cộng. .. trường hốc cộng hưởng Ghép hai hốc cộng hưởng Bộ lọc hốc cộng hưởng gồm số phần tử hốc cộng hưởng đơn lẻ ghép với Số lượng phần tử gọi “bậc lọc? ??, tính theo (1.11) Mỗi hốc lại cộng hưởng tần số