Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 100 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Nội dung
i I HC QUC GIA THÀNH PH H CHÍ MINH I HC BÁCH KHOA N - N T B MÔN VIN THÔNG o0o LUT NGHIP THIẾT KẾVÀTHICÔNGMẠCH CỘNG VIDẢIBĂNGTẦNWIFI TP. HCM, Tháng 1-2011 iii LỜI CẢM ƠN Trong sut thi gian hi hc t HCM, vi s nhit tình, ng dng, sáng to, các tho nhiu kin thun l chúng em hoàn thành t a mình. u tiên chúng em xin gi ti thy Nguy Nhân li c thành. Trong quá trình thc hin luc ting dn và góp ý rt nhi chúng em có th c tiêu, k ho ra. Qua quá trình làm vic vi thc c thy nhiu, nht là cách thc nghiên ct v, x lý v mt cách khoa hc. Tip theo, chúng em xin gi li cn tt c các thng c bit là các thn-n T, nhng i trc tip ging dy và truyt kin thc cho chúng em trong sut thi gian hc tng. Kính chúc quý thy cô di dào sc kh có th ng th h trong thành nhà k thung, sáng tc cho s nghip xây dc ngày càng giàu mnh. TP. H Chí Minh, Tháng 1/2011 iv TÓM TẮT LUẬN VĂN B cng tín hic ng dng rng rãi trong nhit -band, truyn hình cáp, v tinh, h th là mt b phn không th thiu trong các b thu phát sóng cao tn. Lu trình bày v lý thuyn ca các mng hai ca và bn ca siêu cao tn, v nguyên tc hong mt b cng tín hiu khác tn s phân tích các thành phn ca mt b cng tín hiu. Thit k vàthicông mch cng tín hin Wi-Fi (2.4 Ghz và 5 Ghz) hai tn s c th là 2.437 GHz (kênh 6) và 5.32 GHz (kênh 60). S d thut vi di thicông vng truyn có chiu dày ln môi là 0.95 mm, hng s n môi 4.6 Thc hin tính toán các thông s và mô phng bng phn mm ADS (Advanced Design System) và c trên máy ZVB8. v MỤC LỤC Đề mục: Trang Trang bìa i Nhim v lu ii Li c iii Tóm tt lu iv Mc lc v CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 ng truyn vi di 1 1.2 B cng (Combiner ) 3 CHƢƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 7 2.1 khi 7 2.2 Nguyên lý hong 7 CHƢƠNG 3: MẠCH GHÉP HỖN HỢP (HYBRID) 9 3.1 Mng 4 ca 9 3.2 Gii thiu mch ghép hn hp (hybrid) 14 3.3 Phân tích mch ghép hn hp (hybrid) 16 t m và ng dng ca mch 22 ng ca mch 23 vi CHƢƠNG 4: THIẾTKẾMẠCH HYBRID 26 4.1 Thit k mch hybrid1 26 4.2 Gii thi dng dây chêm tr c 34 4.3 Thit k mch hybrid2 38 CHƢƠNG 5: THIẾTKẾMẠCH LỌC 51 5.1 C s lý thuyt mch lc 51 5.1.1 Ma trn S ca mch lc 51 ng Chebyshev 53 5.2 Mch lc thông di s dng dây chêm. 58 ng truyn mt phc sóng 58 5.2.2 Các dây chêm h mch và ngn mch 59 5.2.3 B lc thông di vi dây chêm ngn mch 60 5.2.4 B lc thông di vi dây chêm h mch 65 5.3 Kho sát s ng ca mch li vi vii c mch CHƢƠNG 6: THIẾT KẾVÀTHICÔNGMẠCH CỘNG VIDẢI 75 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 94 Tài liu tham kho 95 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Dương Thế Nhân ________________________________________________________________________________ 1 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đƣờng truyền vi dải: ng truyn vi di là mt dng cng truyn sóng hai dây dn, có cu trúc ng truyn gm mt di dn chính và mt mt dc dùng làm mt pht. c to thành bi quá trình ph kim loi (metallization) trên 2 b mt ln môi có hng s n môi Hình 1.1:Cấu trúc microtrip Lý thuyng minh rng: nu s khác bit gia r và 0 =1 (hng s n môi ca không khí) là không nhiu và tng dây d thì n t lan dng vi di là sóng cnTEM (quasi TEM). Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Dương Thế Nhân ________________________________________________________________________________ 2 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM Các công thc áp dng g vi chiu dày t ca lp ng nh: = (1.1) (1.2) (1.2) (1.3) (1.4a) (1.4b) Với: : là h s i hiu dng (effective relative permittivity). h : là chiu dày ln môi. W : là chiu rng ca di dn. : t thm ca ln môi. : t thm và hng s n môi ca không khí. t : là chiu dày di d). : là tr kháng cng truyn vi di. c sóng cng truyn. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Dương Thế Nhân ________________________________________________________________________________ 3 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM 1.2 Bộ cộng (combiner): Wi-Fi Wireless Fidelity hay mạng 802.11 dây , và radio. sân bay, quán café, khách Internet TêIEEE (Institute of Electrical and Electronics Wi- 2.4 -Fi: - (complimentary code keying). - mã OFDM (orthogonal frequency- Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Dương Thế Nhân ________________________________________________________________________________ 4 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM - -a, - --band). -- GHz vào 4 GHz cho các -- B Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Dương Thế Nhân ________________________________________________________________________________ 5 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM Hình 1.2: Các kênh Wi-Fi dảitần 5 Ghz [...]... động ở tần số và 2.2 Nguyên lý hoạt động: Vì bộ combiner kết hợp 2 tín hiệu có tần số khác nhau nên tín hiệu này sẽ không ảnh đƣởng đến tín hiệu kia Do đó ta có thể xét riêng từng tín hiệu Tín hiệu thứ nhất (5.32 GHz) đƣợc đƣa vào cửa 1 của mạch hybrid1, sau đó ra ở cửa 2 và 3 (hai tín hiệu này bằng nhau về biên độ và lệch pha 90 độ) Hai tín hiệu đi vào mạch lọc và tiếp tục đƣợc truyền tới cửa 1 và 4... vi c chia đôi công suất vào cửa 1 tốt - Có khối lƣợng và bề dày mỏng - Dễ dàng sản xuất hàng loạt Khuyết điểm: - Kích thƣớc còn lớn nếu ở tần số cao, nên khó tích hợp vào những thi t bị yêu cầu kích thƣớc nhỏ gọn - Tính chịu nhiệt độ không cao - Không thể làm vi c đƣợc ở mức công suất cao - Băng thông khá hẹp Ứng dụng thực tế: Đƣợc sử dụng trong cả những ứng dụng thƣơng mại và quân đội Công dụng... dụng cơ bản của mạch là chia công suất từ đầu vào đến 2 ngõ ra Sử dụng trong những thi t kế cần dịch pha nhƣ điều chế tín hiệu Có thể sử dụng trên băngtần C, chia công suất cũng nhƣ bộ ghép công suất 22 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Dương Thế Nhân 3.5 Phân tích đáp ứng của mạch: Xét mạch ghép hỗn... Kết quả mô phỏng: Hình 4.3a 27 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Dương Thế Nhân Hình 4.3b Nhận xét: - Tại tần số trung tâm: , - Nếu chọn và từ , , trở xuống thìbăng thông của mạch từ 5.24 GHz đến 5.4 GHz (khoảng 160 MHz), chiếm 3% tần số trung tâm Mở rộng băng thông: Mạch hybrid1 có thể đƣợc thi t kế. .. hiệu thứ hai (2.437 GHz) đƣợc đƣa vào cửa 2 của hybrid2, sau đó đƣợc chia thành hai tín hiệu (lệch pha 90 độ) đi ra ở cửa 1 và 4 của hybrid2 tới hai bộ lọc Dải thông của hai bộ lọc đƣợc thi t kế sao cho tần số không đi qua, hai tín hiệu này bị phản xạ ngƣợc trở lại tới cửa 1 và 4 của hybrid2 (hai tín hiệu vẫn lệch pha 90 độ) Lúc này mạch hybrid2 đóng vai trò là bộ cộng tín hiệu, tín hiệu tổng có cùng... Wi-Fi ở dảitần 2.4 Ghz 6 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Dương Thế Nhân CHƢƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.1 Sơ đồ khối: Hình 2.1 Một bộ combiner bao gồm: - Mạch hybrid 3db/ hoạt động ở tần số - Hai bộ lọc thông dải có tần số trung tâm là (5.32 GHz) (5.32 GHz, băng thông 1GHz) - Mạch hybrid... mô hình mạch ghép ở hình 3.1a, ta nhận thấy công suất đƣa vào cửa 1 đƣợc ghép sang cửa 2 với hệ số ghép | | và đƣợc ghép sang cửa 3 với hệ số ghép | hoàn toàn cách ly với cửa 1 ( | Cửa 4 1 Input 2 Through 4 Isolated 3 Coupled Mạch ghép hỗn hợp (hybrid) là trƣờng hợp riêng của mạch ghép định hƣớng √ (ghép 3dB) Có hai dạng mạch ghép hỗn với điều kiên hệ số ghép là hợp: - Mạch ghép hỗn hợp hiệu vào tại... Nhân Xét tín hiệu đặt vào cửa 1 và cửa 2 là là cửa lần lƣợt là và , , và Giả sử và √ , trong khi tín hiệu ra tại các √ Ta cần tính , , Hình 3.10 Ta có: [a] = [S].[b] (3.23a) (3.23b) (3.23c) (3.23d) Khi đƣa hai tín hiệu lệch pha vào cửa 1 và cửa 4, tín hiệu tổng sẽ đi ra ở cửa cùng phía với cửa vô có pha chậm hơn (tín hiệu ra ở cửa 3 vì tín hiệu vào cửa 4 có pha chậm hơn) Nếu mạch hybrid có ma trận... giữa cửa 2 và cửa 3 khi đƣa tín hiệu vào cửa 4 và không tạo lệch pha tín hiệu khi đƣa tín hiệu vào cửa 1 ( ) Đây là trƣờng hợp mạch ghép định hƣớng phản đối xứng 3dB, có ma trận [S] nhƣ sau: 0 1 1 S 2 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 3.2 Mạch ghép hỗn hợp (hybrid) : Có nhiều dạng mạch hybrid nhƣ đƣờng truyền ghép định hƣớng hay mạch ghép Lange cũng là một dạng của mạch ghép hỗn... cửa 2 và 3 sẽ lệch pha nhau (J = ) (3.24a) (3.24b) √ (3.24c) √ (3.24d) Khi đó, nếu đƣa hai tín hiệu cùng biên độ, lệch pha vô cửa 1 và cửa 4 thì tín hiệu tổng sẽ ra tại cửa 2 √ , √ (3.25a) (3.25b) (3.25c) (3.25d) 25 SVTH: Nguyễn Xuân Thọ, Nguyễn Anh Tuấn ĐH Bách Khoa HCM Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Dương Thế Nhân CHƢƠNG 4 : THI T KẾMẠCH HYBRID 4.1 Thi t . I HC BÁCH KHOA N - N T B MÔN VI N THÔNG o0o LUT NGHIP THI T KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH CỘNG VI DẢI BĂNG TẦN WIFI TP. HCM, Tháng 1-2011. ng ca mch li vi vi i c mch CHƢƠNG 6: THI T KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH CỘNG VI DẢI 75 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI. CHƢƠNG 4: THI T KẾ MẠCH HYBRID 26 4.1 Thi t k mch hybrid1 26 4.2 Gii thi dng dây chêm tr c 34 4.3 Thi t k mch hybrid2 38 CHƢƠNG 5: THI T KẾ MẠCH LỌC 51