Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ lọc thông dải ứng dụng trong anten bts 4g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lọc thông dải ứng dụng anten BTS 4G NGUYỄN VĂN NGUYÊN Nguyen.NV202744M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật viễn thông Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Xuân Quyền Chữ ký GVHD Trường: Điện – Điện Tử HÀ NỘI, 10/2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Nguyễn Văn Nguyên Đề tài luận văn: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lọc thông dải ứng dụng anten BTS 4G Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số SV: 20202744M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày… .………… với nội dung sau: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………………… …… ……………………………………………………………………………………………… ……… …………………………………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………………… …………… ……………………………………………………………………… Ngày 20 tháng 10 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Để đáp ứng nhu cầu người dùng ngày tăng, hệ mạng di động ngày cải tiến từ 1G 5G Tuy việc phát triển 5G có nhiều ưu điểm chưa hồn tồn thay thế hệ mạng di động trước Do việc tích hợp dải tần số khác trạm thu phát điều vô cần thiết Để việc tích hợp dải tần số hoạt động đồng thời với lọc tần số đóng vai trị vơ quan trọng hệ thống anten Đặc biệt lọc có hệ số phẩm chất cao suy hao thấp vấn đề với mà nhà cung cấp mạng cần phải lưu ý Thông qua luận văn lần này, em xin đề xuất lọc thông dải cho băng tần 4G có băng thơng 400MHz ứng dụng anten trạm BTS Với mong muốn học tập, nghiên cứu vận dụng kiến thức học giảng đường Em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lọc thông dải ứng dụng anten BTS 4G” Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Trong trình thực đề tài, dựa theo kết đạt bước đầu, dù cố gắng nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế định Vì vậy, em mong nhận góp ý, bổ sung thầy để đề tài tối ưu hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Nguyễn Xuân Quyền, trường Điện – Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn tận tình dẫn bước, cung cấp tài liệu nghiên cứu quý báu, hướng nghiên cứu để em hoàn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt nội dung luận văn Nội dung luận văn trình bày sở lý thuyết kỹ thuật siêu cao tần, loại lọc thực tế, với đề xuất thiết kế lọc cao tần ứng dụng cho anten trạm BTS 4G Bộ lọc sử dụng vật liệu Roger RO3010 với dải thôgn từ 3.4G đến 3.8G cho băng tần kép 4G Cấu trúc hình học lọc gồm cộng hưởng Open-Loop Ring cổng 50 Ω trở kháng đầu vào Để hoàn thành đề tài, em sử dụng phần mềm Advanced Design System (ADS) để mô nguyên lý layout mạch Ngồi cịn có phần mềm Altium Designer để hỗ trợ trình chế tạo mạch Quá trình đo chế tạo đo kiểm lọc thực máy Vector Network Analyzer E5071C ENA hãng Keysight với dải tần số từ 9kHz đến 20GHz Kết đo kiểm lọc tốt Tuy nhiên sai số trình chế tạo nên kết khơng tốt q trình mơ HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN BỘ LỌC CAO TẦN 1.1 Bộ lọc tần số siêu cao tần dùng cho hệ thống thông tin vô tuyến 1.2 Phân loại lọc siêu cao tần 1.3 1.2.1 Bộ lọc dạng sóng 1.2.2 Bộ lọc phân cực 1.2.3 Bộ lọc tần số Lý thuyết lọc tần số 1.3.1 1.4 1.5 Phân tích mạch điện siêu cao tần Phương pháp suy hao chèn thiết kế lọc 1.4.1 Tổng quan 1.4.2 Phương pháp chuyển đổi chuẩn hóa 10 1.4.3 Một số dạng lọc thường sử dụng 12 Kết luận chương 20 CHƯƠNG BỘ LỌC THÔNG DẢI VỚI BỘ CỘNG HƯỞNG VI DẢI SONG SONG 21 2.1 2.2 2.3 2.4 Lý thuyết đường truyền vi dải 21 2.1.1 Cấu trúc đường truyền vi dải 21 2.1.2 Đường truyền vi dải song song 22 2.1.3 Ưu, nhược điểm đường truyền vi dải 25 Các mơ hình tương đương thường gặp đường truyền vi dải 25 2.2.1 Đường truyền hở mạch 25 2.2.2 Kết thúc mở 26 2.2.3 Khe hẹp (S) 27 2.2.4 Gấp khúc 27 Các cấu trúc cộng hưởng đường truyền vi dải 28 2.3.1 Bộ cộng hưởng đường truyền vi dải 28 2.3.2 Bộ cộng hưởng ghép nối 30 2.3.3 Bộ cộng hưởng giả xen kẽ 35 Kết luận chương 37 CHƯƠNG THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO BỘ LỌC THÔNG DẢI ỨNG DỤNG CHO ANTEN BTS 4G 38 3.1 Đặc tính kỹ thuật 38 3.2 Mô lọc thông dải 38 3.3 Kết mô 39 3.4 Layout mạch 41 3.5 Cấu hình đo kiểm 42 3.6 Kết đo thực tế 44 3.7 Kết luận chương 46 KẾT LUẬN 47 Kết luận chung 47 Hướng phát triển 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mạng cao tần hai cửa (4 cực) Hình 1.2 Mạng hai cửa nối tầng mạng hai cửa tương đương Hình 1.3 Sơ đồ mạch điện tổng quát Hình 1.4 Quy trình thiết kế lọc phương pháp suy hao chèn [5] 10 Hình 1.5 Chuyển đổi phần tử từ LPF sang HPF,BPF BSF [5] 11 Hình 1.6 Ngun mẫu lọc thơng thấp [5] 12 Hình 1.7 Đáp ứng lọc thông thấp Butterworth (bằng phẳng tối đa) [6] 13 Hình 1.8 Đáp ứng tần số lọc thông thấp Butterworth 14 Hình 1.9 Đáp ứng lọc thơng thấp Tchebyscheff [5] 17 Hình 1.10 Nguyên mẫu lọc thông thấp Elliptic [5] 18 Hình 1.11 Đáp ứng tần số số lọc thông thấp Elliptic 19 Hình 2.1 Cấu trúc đường truyền vi dải 21 Hình 2.2 Phân bố trường cấu trúc vi dải 22 Hình 2.3 Cấu trúc đường truyền vi dải song song 23 Hình 2.4 Phân bố trường đường vi dải song song (a) chế độ chẵn (b) chế độ lẻ 23 Hình 2.5 Sơ đồ tường đường a) đường truyền ngắn mạch, b) đường truyền hở mạch [6] 26 Hình 2.6 Mơ hình tương đương đầu mở đường truyền [6] 27 Hình 2.7 Mơ hình tương đương khe hẹp S [6] 27 Hình 2.8 Mơ hình tương đương phần gấp khúc [6] 27 Hình 2.9 Một số mạch cộng hưởng đường truyền vi dải điển hỉnh (a) Mạch cộng hưởng phần tử tập trung; (b) mạch cộng hưởng phần tử gần tập trung; (c) Mạch cộng hưởng nối tiếp 𝜆𝑔0/4; (d) Mạch cộng hưởng song song 𝜆𝑔0/4; (e) Mạch cộng hưởng đường 𝜆𝑔0/2; (f) Mạch cộng hưởng vòng [6] 28 Hình 2.10 Phân bố điện áp đường truyền vi dải 30 Hình 2.11 Bộ cộng hưởng vi ba ghép nối [7] 31 Hình 2.12 Bộ cộng hưởng trường ghép nối (a) Ghép từ trường; (b) Ghép điện dung [7] 31 Hình 2.13 Dịng điện mạch cộng hưởng ghép nối [7] 33 Hình 2.14 Cộng hưởng đồng điều chỉnh ghép khơng tương hỗ [7] 34 Hình 2.15 Cộng hưởng vi dải bước sóng ghép nối (a) Giả xen kẽ; (b) Xoắn; (c) ghép nối qua khe S1; Ghép qua khe S1 S2; (e) Ghép nối qua khe S1, S2 S3 [7] 35 Hình 2.16 Mơ ghép cộng hưởng giả xen kẽ S21 [7] 36 Hình 2.17 Mơ tính tồn hệ số ghép hàm số 𝜃 [7] 36 Hình 3.1 Cấu trúc Hình học lọc thơng dải đề xuất 38 Hình 3.2 Schematic lọc phần mềm ADS 39 Hình 3.3 Kết mơ EM lọc đề xuất 40 Hình 3.4 Mạch 3D Altium; (a) Mặt trước mạch; (b) Mặt sau mạch 41 Hình 3.5 Mạch lọc sau chế tạo 42 Hình 3.6 E5071C ENA Vector Network Analyzer 42 Hình 3.7 OSLT compact calibration kit (4-in-1) DC-13GHz 3.5mm female 43 Hình 3.8 SMA RA Reverse Polarity PCB Mount 43 Hình 3.9 Cấu hình đo kiểm lọc 44 Hình 3.10 S11 S21 lọc 45 DANH MỤC HÌNH VẼ Bảng 1.1 Chuẩn hóa trở kháng tần số [5] 10 Bảng 1.2 Chuyển đổi từ lọc thông thấp sang loại lọc khác [5] 11 Bảng 1.3 Các giá trị phần tử nguyên mẫu lọc thông thấp Butterworth [5] 14 Bảng 1.4 Các giá trị phần tử cho lọc thông thấp nguyên mẫu Tchebysheff [5] 16 Bảng 1.5 Các giá trị phần tử cho nguyên mẫu lọc thông thấp Elliptic [5] 19 Bảng 3.1 Các thông số tối ưu hóa lọc để xuất (đơn vị: mm) 39 Bảng 3.2 Kết mô lọc đề xuất 40 Bảng 3.3 Kết đo điểm tần số lọc 45 Hình 2.16 Mô ghép cộng hưởng giả xen kẽ S21 [7] Đường biểu thị giả xen kẽ (chấm đen); xoắn (nét liền đen); ghép qua khe S1 (nét liền xám); ghép qua khe S1 S2 (nét đứt đen); ghép qua khe S1 S2 (chấm xám) Hệ số ghép nối cộng hưởng ghép theo cách thể Hình 2.15 (e) cho tất độ dài 𝜃 𝑘𝑒 ≈ 1/𝑄 , tức 𝑘𝑒 ≈ 0.0009 hệ số Q cộng hưởng phương trình PT 2.43 cộng hưởng ghép tới hạn mơ Hình 2.17, đường giả xen kẽ (chấm đen), xoắn (nét liền đen); ghép qua khe S1 (nét liền xám); ghép qua khe S1 S3 (nét đứt đen) Hình 2.17 Mơ tính toàn hệ số ghép hàm số 𝜃 [7] Thứ nhất, hệ số ghép kd ghép cộng hưởng qua khe S1 S3, thể Hình 2.15 (d), gần gấp đôi hệ số kc ghép cộng hưởng cách tách riêng khoảng cách S1, thể Hình 2.15 (c), tức 𝑘𝑑 ≈ 2𝑘𝑐 Giả định dựa tính chất vật lý giống ghép qua khe S1 S3, kết hợp ghép khe S1 S3 xem tổng ghép nối gây khe riêng biệt Giả thiết thứ hai ghép nối khe S1 S2 ngược dấu triệt tiêu lần kết hợp hai ghép nối có giá tị nhỏ, quan sát thấy cộng hưởng thể Hình 2.15 (e), tức 𝑘𝑒 ≈ 𝑘1 − 𝑘2 ≈ 36 0.009 Hệ số cộng hưởng 𝑘𝑎 cộng hưởng giả xen kẽ Hình 2.15 (a) tính: 𝑘𝑎 ≈ 𝑘1 + 𝑘3 − 𝑘2 Trong số hệ số ghép nối tương ứng với số tách biệt Các giả định gần mặc định tất chiều dài cộng hưởng Hình 2.15 nhau, chiều dài vùng đường ghép gốc khác cho cặp cộng hưởng ghép, thế, hệ số ghép 𝑘𝑑 khoảng 0.02 tới 0.03 nhỏ hơn 2𝑘𝑐 2.4 Kết luận chương Trong chương trình bày cấu trúc đường truyền vi dải với mơ hình tương đương cùa đường truyền vi dải Đặc biệt cấu trúc cộng hưởng 37 CHƯƠNG THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO BỘ LỌC THÔNG DẢI ỨNG DỤNG CHO ANTEN BTS 4G Nhiễu tần số vấn đề quan trọng hệ thống viễn thơng Điển hình hệ thống thơng tin di dộng, số lượng người dùng tăng cao với tốn chi phí nhà mạng dẫn đến trạm BTS ngày tích hợp nhiều tần số tối ưu kích thước Với nhu cầu đó, chương trình bày lọc thơng dải có kích thước nhỏ gọn ứng dụng tăng tần 42,43 LTE hệ thống anten trạm BTS 3.1 Đặc tính kỹ thuật Trong chương đề xuất lọc thông dải cộng hưởng Open – Loop Ring vi dải bậc có kích nhỏ gọn, hoạt động với dải thơng 3.4G đến 3.8G ứng dụng anten trạm BTS 4G cho băng tần kép Bộ lọc mô phần mềm Advanced Design System, chất sử dụng Roger RO3010 với số điện mơi 10,2 có kích thước 72×12×1.27 mm3 Với băng thơng rộng 400MHz, lọc tích hợp anten băng tần kép ứng dụng 4G, 5G Cấu trúc đề xuất, kết mơ trình bày phần luận văn 3.2 Mô lọc thơng dải Cấu trúc hình học lọc thơng dải Open-Loop Ring mơ tả hình 3.1 Cấu trúc lọc gồm cộng hưởng Open-Loop Ring cổng 50Ω trở kháng đầu vào Bộ lọc sử dụng vật liệu Rogers RO3010 làm chất nền, với ℎ = 1.27mm, 𝜀𝑟 = 10.2 tanD = 0.0022 Tần số cộng hưởng 3.6GHz với băng thông BW = 400MHz phù hợp với ứng dụng 4G 5G Cấu hình lọc kích thước thể Hình 3.1 Bảng 3.1 Hình 3.1 Cấu trúc Hình học lọc thông dải đề xuất 38 Bảng 3.1 Các thơng số tối ưu hóa lọc để xuất (đơn vị: mm) W1 W2 S1 S2 S3 L1 L2 L3 L4 1.19 0.4 0.4 1.15 1.5 10.5 12.1 4.3 11.6 Bộ lọc đề xuất mô phần mềm Advanced Design System (ADS) Hình 3.2 thể mạch Schematic lọc phần mềm ADS Hình 3.2 Schematic lọc phần mềm ADS 3.3 Kết mô Kết mô cho thấy, lọc đề xuất có hiệu suất tần số trung tâm 3.6GHz với S11 = -41.9dB S21 = -1.18dB Trong tồn dải thơng (400MHz) lọc, S11 dải 2.4GHz đến 3.8GHz từ -21.2dB đến -44.1dB, S21 từ -1.89dB đến 1.18dB Kết chi tiết S11 S21của lọc điểm tần số thể Hình 3.3 Bảng 3.2 39 Hình 3.3 Kết mơ EM lọc đề xuất Trên Hình 3.3 ta có: - Đường màu đỏ mô tả hệ số phản xạ S11 lọc - Đường màu xanh mô tả hệ số truyền đạt S21 lọc Bảng 3.2 Kết mô lọc đề xuất STT Frequency (GHz) S11 (dB) S21 (dB) 3400 -21.25 -1.89 3450 -29.71 -1.47 3500 -29.96 -1.28 3550 -27.68 -1.19 3600 41.93 -1.18 3650 -29.35 -1.25 3700 -36.68 -1.34 3750 -22.97 -1.55 3800 -25.11 -1.87 40 3.4 Layout mạch Layout lọc mô phần mềm Advanced Design System, chất sử dụng Roger RO3010 với số điện môi 10,2 có kích thước 72×12×1.27 mm3 Với băng thơng rộng 400MHz, lọc tích hợp anten băng tần kép ứng dụng 4G, 5G Ngồi việc mơ đường truyền mạch, để đảm cho mạch hoạt động ổn định mang lại hiệu suất cao chạy thực tế, cần vẽ thêm đường bao lỗ via cho mạch mơ tả Hình 3.4 Ngồi mạch thiết kế chân đế vít để cố định mạch trình đo đạc mạch Đầu vào đầu mạch thiết kế với hai connectors SMA Sau có layout, lọc export file gerber để thuận tiện trình chế tạo Sau export mạch layout từ ADS, file gerber import vào phần mềm Altium để tiến hành vẽ mạch Kết 3D mạch từ Altium thể Hình 3.4 đây: (a) Mặt trước mạch (b) Mặt sau mạch Hình 3.4 Mạch 3D Altium; (a) Mặt trước mạch; (b) Mặt sau mạch Hình 3.5 mơ tả mạch sau chế tạo 41 Hình 3.5 Mạch lọc sau chế tạo 3.5 Cấu hình đo kiểm Để thực trình kiểm, máy Vector Network Analyzer E5071C ENA hãng Keysight Hình 3.6 sử dụng Hình 3.6 E5071C ENA Vector Network Analyzer Máy có dải tần số dao động từ 9kHz đến 20GHz, nên phù hợp dùng để đo đạc phân tích hoạt động mạch Để q trình đo đạc xác, cần phải Calib cho máy dải tần sử dụng Để kết calib đạt hiệu tốt ta cần phải cấu hình máy sau: Start Frequency: 2.2 GHz Stop Frequency: GHz Number of trace: Trace 1: S11 Trace 2: S21 42 Makers: Maker 1: 3.4 GHz Maker 2: 3.8 GHz Maker 3: 3.6 GHz Bộ OSLT compact calibration kit (4-in-1) DC-13 GHz 3.5 mm female Hình 3.7 sử dụng để calib chế độ Through, Open, Short and Load Hình 3.7 OSLT compact calibration kit (4-in-1) DC-13GHz 3.5mm female Bộ lọc có hai đầu connector loại connector SMA RA Reverse polarity PCB Mount thể Hình 3.8 Hình 3.8 SMA RA Reverse Polarity PCB Mount Vector Network Analyzer E5071C ENA với hai đầu N cần kết nối với hai cáp đồng trục N to SMA q trình calib đo đạc Hình 3.9 mơ tả cấu hình đo đạc lọc Port (dây màu xanh) máy VNA nối với đầu vào lọc, Port (dây màu đỏ) máy nối với đầu lọc 43 Hình 3.9 Cấu hình đo kiểm lọc 3.6 Kết đo thực tế Kết đo thể channel gồm có trace Trace đại diện cho 𝑆11 Trace đại diện cho 𝑆21 lọc Các maker Trace gồm có: • Maker 1: 3.4GHz • Maker 2: 3.8GHz • Maker 3: 3.6GHz • Maker 4: Maker search max Các maker Trace gồm có: • Maker 1: 3.4GHz • Maker 2: 3.8GHz • Maker 3: 3.6GHz • Maker 4: Maker search Chi tiết cấu hình thể qua Hình 3.10 So với kết mơ phỏng, băng thơng lọc có xu hướng bị mở rộng sai số trình chế tạo với độ xác số điện mơi vật liệu Cùng ngun nhân làm cho Insertion loss lọc bị suy hao từ 1-1.5dB Tuy nhiên mạch hoạt động tốt cho giá trị Return loss cao 44 Hình 3.10 S11 S21 lọc Bảng 3.3 thể giá trị xác đo tạo điểm tần số khác băng tần hoạt động lọc đề xuất - Đường màu xanh mô tả hệ số phản xạ S11 lọc Đường màu đỏ mô tả hệ số truyền đạt S21 lọc Bảng 3.3 Kết đo điểm tần số lọc STT Tần Số (GHz) S11(dB) S21(dB) 3400 -17.36 -3.04 3450 -15.21 -3.33 3500 -25.332 -3.33 3550 -17.46 -3.74 3600 -20.8 -3.37 3650 -30.92 -2.97 3700 -19.05 -2.91 3750 -15.88 -2.81 3800 -24.37 -2.74 45 3.7 Kết luận chương Chương đề xuất lọc thông dải mô phần mềm Advanced Design System Bộ lọc say mô 2D đồng thời mơ EM ADS Qua tăng tính xác thực thi lọc Để tiến hành tình chế tạo đo đạc, lọc vẽ lại phần mềm Altium Vật liệu sử dụng trình chế tạo Rogers 3010 Máy phân tích mạng E5071CENA dùng để kiểm tra tính xác q trình mơ chế tạo 46 KẾT LUẬN Kết luận chung Đồ án thực thành công nhiệm vụ: - Nghiên cứu sở lý thuyết thiết kế lọc cao tần - Tìm hiểu đường truyền vi dải mơ hình tương đương thường sử dụng đường truyền vi dải - Tìm hiểu cấu trúc cộng hưởng đường truyền vi dải - Thiết kế, mô phỏng, chế tạo thành công lọc thông dải ứng dụng cho anten BTS 4G Hướng phát triển Những kết đạt luận văn số điểm hạn chế, cần tiếp tục nghiên cứu để hồn thiện - Tiến hành mơ lại lọc phần mềm để cải thiện suy hao dải thơng - Tích hợp thêm diode biến dung để mạch có khả dịch chuyển tần số băng thơng - Tích hợp thêm mạch điều khiển số để q trình cấu hình tần số băng thơng tự động hóa 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Levy, R., & Cohn, S B, "A History of Microwave Filter Research, Design, and Development," IEEE TRANSACTION ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, Vols MTT-32, no 9, September 1984 [2] Shaman, H., Almorqi, S., Haraz, O., Alshebeili, S., & Sebak, A., “MillimeterWave Microstrip Diplexer using Elliptical Open-Loop Ring Resonators for Next Generation 5G Wireless Applications,” Proceedings of 2014 Mediterrean Microwave Symposium (MMS2014), pp 1-4, December 2014 [3] Koziel, Slawomir & Bandler, John, “Space Mapping With Mutiple Coarse Models for Optimzation of Microwave Components,” Microwave and Wireless Components Letters, IEEE, vol 18, pp 1-3, June 2008 [4] Y.I.A AI-Yasir, N.O Parchin, A Alabdallah, A M Abdulkhaleq, R A AbdAlhameed and J M Noras, “Design of Bandpass Tunable Filter for Green Flexible RF for 5G,” 2019 IEEE 2nd 5G World Forum (5GWF), pp 194-198, 2019 [5] Pozar, David M, Microwave Engineering, Hoboken, NJ :Wiley, 2012 [6] Jia-sheng Hong and M.J.Lancaster, Microstrip Filters for RF-Microwave Applications, 2001 [7] Nguyen Duc Uyen, Do Quoc Trinh, Le Vinh Ha, “Nghiên cứu số cấu trúc cộng hưởng để thiết kế lọc cao tần dựa công nghệ vi dải,” 2019 [8] Nghiem Xuan Anh, Cơ Sở Kỹ Thuật Siêu Cao Tần, 2005 48 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lọc thông dải ứng dụng anten BTS 4G Tác giả luận văn: Nguyễn Văn Nguyên ` Khóa: CH2020B Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Xuân Quyền Từ khóa (Keyword): Bộ lọc cao tần Nội dung tóm tắt: a) Lý chọn đề tài Bộ lọc đóng vai trị vơ quan trọng ứng dụng vi sóng (RF/Microwave) Các ứng dụng thách thức lọc RF với yêu cầu ngày khắt khe hết hiệu suất cao, kích thước nhỏ, nhẹ hơn, trọng lượng chi phí thấp Cùng với tiến gần vật liệu công nghệ chế tạo mới, bao gồm chất siêu dẫn nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, gốm, mạch tích hợp vi sóng ngun khối, hệ thống vi điện tử công nghê vi cơ, thúc đẩy phát triển nhanh chóng lọc microstrip lọc khác cho ứng dụng Điển hình việc sử dụng lọc microstrip cho anten trạm ngày có nhiều dải tần số tích hợp anten Đề tài nghiên cứu với mong muốn đề xuất cấu trúc cho ứng dụng anten trạm BTS b) Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Vai trò lọc hệ thống thông tin vô tuyến Nắm rõ lý thuyết thiết kế lọc vi dải cao tần Các mơ hình tương đương vi dải cộng hưởng vi dải Luận văn hướng tới việc đề xuất lọc ứng dụng cho anten trạm với kích thước nhỏ, hoạt động ổn định chi phí thấp với hiệu suất cao c) Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Bản báo cáo đồ án tốt nghiệp bao gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan lọc cao tần 1.1 Bộ lọc tần số siêu cao tần dùng cho hệ thống thông tin vô tuyến 1.2 Phân loại lọc siêu cao tần 1.3 Lý thuyết lọc tần số 1.4 Phương pháp suy hao chèn thiết kế lọc Chương 2: Bộ lọc thông dải với cộng hưởng vi dải song song 2.1 Lý thuyết đường truyền vi dải 2.2 Các mô hình tương đương thường gặp đường truyền vi dải 2.3 Các cấu trúc cộng hưởng đường truyền vi dải 49 Chương 3: Đề xuất lọc thông dải ứng dụng cho anten trạm BTS 4G 3.1 Đặc tính kỹ thuật 3.2 Mô lọc thông dải 3.3 Kết mô Chương 4: Chế tạo đo kiểm 1.1 Layout mạch 1.2 Cấu hình đo kiểm 1.3 Kết đo thực tế d) Phương pháp nghiên cứu Ý tưởng đề tài dựa nghiên cứu tác giả Yasir I A với đề tài “Design of Bandpass Tunable Filter For Green Flexible RF for 5G” Bộ lọc sử dụng ba bọ cộng hưởng vòng tròn hở mạch với đoạn đường truyền trở kháng 50 Ohm Bộ lọc có tần số cộng hưởng trung tâm 3.5GHz có đặc tính lọc thông dải bậc ba Butterworth Các varactor diode mạch diều chỉnh điện áp sử dụng để cấu hình tần số cộng hưởng dải tần mong muốn Bộ lọc sử dụng vật liệu Roger RO3010 với số điện mơi 10,2 với kích thước siêu nhỏ phù hợp cho ứng dụng truyền thông không dây 5G Chi tiết tài đính kèm phần [4] mục tài liệu tham khảo e) Kết luận Đồ án thực thành công nhiệm vụ: ▪ Nghiên cứu sở lý thuyết thiết kế lọc cao tần, ▪ Tìm hiểu đường truyền vi dải song song ưu điểm việc mơ hình hóa cấu trúc ▪ Tìm hiểu cấu trúc cộng hưởng đường truyền vi dải ▪ Thiết kế, mô thành công lọc thông dải ứng dụng cho anten BTS 4G ▪ Chế tạo đo kiểm đạt kết tốt Tuy nhiên q trình chế tạo có sai số định khiến cho kết không tốt lúc mô 50