báo cáo bài tập lớn điện tử tương tự ii lọc thông dải cho wifi

LỜI NÓI ĐẦU Bộ lọc tần số đóng vai trò quan trọng trong hệ thống thông tin bằng sóngđiện từ, nhất là trong thời đại hiện nay, khi công nghệ không dây đang phát triểnmột cách nhanh chóng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 Cơ sở lý thuyết 2

1.1 Giới thiêu bộ lọc thông dải ( BPF) 2

LỜI NÓI ĐẦU

Bộ lọc tần số đóng vai trò quan trọng trong hệ thống thông tin bằng sóngđiện từ, nhất là trong thời đại hiện nay, khi công nghệ không dây đang phát triểnmột cách nhanh chóng Bộ lọc có nhiệm vụ phân tách hoặc kết hợp các tần sốkhác nhau Yêu cầu quan trọng trong việc thiết kế các bộ lọc là khả năng chốngnhiễu giữa các tín hiệu có tần số khác nhau Do đó đặc tính lọc hay đáp ứng tầncủa một bộ lọc phải có khả năng lựa chọn và loại bỏ các tần số trong dải tần mộtcách tối ưu nhất Từ yêu cầu đó đã thúc đẩy việc nghiên cứu cấu trúc lọc vi dảicũng như các bộ lọc khác cho ứng dụng cao tần Bên cạnh sự giúp sức của cáccông cụ hỗ trợ thiết kế bằng máy tính như các phần mềm mô phỏng đã tạo nêncuộc cách mạng trong lĩnh vực phân tích thiết kế mạch cao tần.

Hiện nay, người ta chia bộ lọc tần số thành bốn loại: bộ lọc thông thấp( Low Pass Filter- LPF), bộ lọc thông cao( High Pas Filter- HPF), bộ lọc thôngdải( Band Pass Filter- BPF) và bộ lọc chắn dải( Band Stop Filter- BSF) Trongđó, bộ lọc thông dải đóng vai trò gần như quan trọng nhất trong các thiết bịthông tin dùng sóng điện từ và có lý thuyết phân tích thiết kế khá phức tạp Chính vì thế, nhóm chúng em xin nghiên cứu đề tài “ Bộ lọc thông dảidùng cho Wifi ” được thực hiện trên phần mềm mô phỏng ADS ( AdvanceDesign Systems).

Ngoài phần mở đầu, báo cáo bao gồm 3 chương:Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Chương 2: Mô phỏng bằng phần mềm ADSChương 3: Layout

Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài này, nhóm chúng em cũng đãdựa trên nhiều tài liệu khác nhau từ các anh chị khóa trước Bên cạnh đó kỹnăng và kiến thức chưa đủ sâu nên trong quá trình thực hiện cũng không tránhkhỏi những sai sót, rất mong thầy góp ý, giúp đỡ thêm cho chúng em.

Chương 1 Cơ sở lý thuyết

1.1 Giới thiêu bộ lọc thông dải ( BPF)

- Mạch lọc tần số là mạch chọn lấy tín hiệu trong một hay một số khoảngtần số nào đó còn các tín hiệu ở tần số khác bị loại trừ Các bộ lọc điệnhiện nay được ứng dụng rất rộng rãi trong các hệ thống viễn thông vàtruyền dẫn dữ liệu Bộ lọc được dùng để lọc nhiễu, chia tách kênh trongcác hệ thống ghép kênh, lựa chọn dải thông, lọc bỏ các hài không cầnthiết,

- Bộ lọc thông dải( BPF) là bộ lọc cho qua các tần số trong phạm vi nhấtđịnh và loại bỏ các tần số bên ngoài phạm vi đó BPF là thành phần thiếtyếu cho hệ thống RF( Radio Frequency- tần số vô tuyến điện: được sửdụng để phát tín hiệu vô tuyến giúp truyền thông tin đi xa) Để đáp ứngnhu cầu người dùng, BPF được thiết kế với kích thước nhỏ gọn, hiệu suấtcao và giá thành thấp

Hình 1 Sơ đồ khối của hệ thống RF sử dụng BPF

- Các BPF có thể được thiết kế bằng 4 loại bộ lọc sau:Maximally Flat or Butterworth FilterEqual Ripple or Chebyshev FilterElliptic Filter or Caurer FilterLinear Filter

1.2 Phân tích thiết kế1.2.1 Các thông số kỹ thuật

- Sử dụng loại bộ lọc Equal Ripple ( Chebyshev Filter )- fc=2.4 GHz

- Băng thông: 2.3 2.5 GHz- 0.5dB Ripper

- N = 5

1.2.2 Thiết kế bộ lọc thông thấp

- Các giá trị của các phần tử trong mạch lọc thông thấp như sau:

{g 1=C 1=C 5=1.7058g 2=L 2=L 4=1.2296g 3=C 3=2.5408

Sơ đồ bộ lọc thông thấp:

- Áp dụng công thức (1) ta có bảng:

Số phầntử

C3( pF)

C5(pF)5 1 1.7058 1.2296 2.5408 1.2296 1.70585 50 2.2624 4.077 3.3698 4.077 2.2624

- Nếu ω1 và ω2 là tần số cắt của BPF thì:ω0=√ω1 ω 2 = 15.066Grad/s

Băng thông tương đối ∆=ω2−ω 1

Trong quá trình chuyển đổi:

- Cuộn cảm của bộ lọc nguyên mẫu sẽ được thay thế bằng 1 tụ điện và 1

cuôn cảm được mắc nối tiếp:(2){L'= R0L

ω0BW=R0Lω 2−ω1C'

= BWR0L ω0

=ω 2−ω1RoL ωo

- Tụ điên sẽ được thay thế bằng 1 cuộn cảm và 1 tụ điện được mắc song

song với nhau:(3){ L'=R0BW

ω0C =

Ro(ω 2−ω1)ω0CC'= C

R0BW ω0

R0(ω 2−ω1)

Hình 2: Sơ đồ chuyển đổi của L và C từ LPF sang BPF

Từ (2) và (3) Ta có các giá trị mới như bảng sau:ω1=2 π ×2.3 Grad s/ω2=2 π ×2.5 Grad s/

C4’ = 0.0898 pFg5 C5 = 1.7058 L5’ = 0.1619 nHC5’ = 27.15 pF

Sơ đồ bộ lọc thông dải

Phổ của tín hiệu

Chương 2 Mô phỏng ADS

1 Bắt đầu hệ thống2 Tạo một Workspace mới

• Click File > New > Workspace

• Trong hộp thoại New Workspace đặt tên cho Workspace là BTLTT2 rồi click Finish

3 Xem bộ duyệt tìm file workspace và cấp bậc của nó

4 Tạo một thiết kế giản đồ lọc thông dải

a Trên màn hình chính click File > New > Schematic hoặc có thểnhấn biểu tượng

trên thanh công cụ.

b Hộp thoại New Schematic hiện ra, đặt tên cho giản đồ này là BPF

( Band Pass Filter) rồi ấn OK

c Trong Lumped-Components chọn tụ điện và cuộc cảm C L

d Trong Simulation- S_Param, chọn Term (Terminations) và

S_Parameter

e Chọn dân dẫy và nối đất như hình vẽ.

f Thay đổi giá trị L và C theo phần 1.

5 Cài đặt và chạy mô phỏng

a Để cài đặt mô phỏng nhấn double click vào S-Parameters hiện thịra hộp thoại thay đổi giá trị START,STOP,STEP-SIZE như hình rồi ấn OK

b Để bắt đầu mô phỏng ấn Simulate trên thanh công cụ ,ấn tiếp Simulate hoặc ấn biểu tượng trên thanh công cụ 6 Kết quả mô phỏng

a Sau khi mô phỏng thành công sẽ xuất hiện một file mới Chọn biểu tượng như hình để hiển thị kết quả

b Add S(1,1), S(2,1) như hình rồi ấn OK

c Ta được biểu đồ như hình

d Để đo các vị trí ta sử dụng các biểu tượng trên thanh công cụ và kết quả

Chương 3 Layout

TÀI LIỆU THAM KHẢO