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.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG
Trang 2MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1 Cơ sở lý thuyết 2
1.1 Giới thiêu bộ lọc thông dải ( BPF) 2
Trang 3LỜI 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.
Trang 4Chương 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
Trang 5- 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:
Trang 6- 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
Trang 8- 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/
Trang 9C4’ = 0.0898 pFg5 C5 = 1.7058 L5’ = 0.1619 nHC5’ = 27.15 pF
Sơ đồ bộ lọc thông dải
Phổ của tín hiệu
Trang 10Chương 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
Trang 113 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.
Trang 12b 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
Trang 13e Chọn dân dẫy và nối đất như hình vẽ.
f Thay đổi giá trị L và C theo phần 1.
Trang 145 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
Trang 15b Add S(1,1), S(2,1) như hình rồi ấn OK
c Ta được biểu đồ như hình
Trang 16d Để đo các vị trí ta sử dụng các biểu tượng trên thanh công cụ và kết quả
Trang 17Chương 3 Layout
TÀI LIỆU THAM KHẢO