THU GỌN KÍCH THƯỚC VÀ CẢI THIỆN BĂNG THÔNG MẠCH WILKINSON

Lời cam đoan Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2012 Trần Long Điền Lời cảm ơn i Sau thời gian học tập nghiên cứu trường, học viên hoàn thành đề tài tốt nghiệp cao học Để có thành này, học viên nhận nhiều hỗ trợ giúp đỡ tận tình từ thầy cô, gia đình, quan bạn bè Học viên xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phan Hồng Phương, người tận tình trực tiếp hướng dẫn học viên thực luận văn Xin chân thành cảm ơn đến tất quý Thầy, Cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh trang bị cho học viên kiến thức bổ ích, quý báu để học viên tiến hành nghiên cứu đề tài Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn quí Thầy, Cô Trường Trung Cấp Kinh Tế Kỹ Thuật Long An tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ cho học viên nhiều trình học tập thời gian làm luận văn Và xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp, gia đình, bạn bè giúp đỡ cho học viên nhiều, tạo cho học viên niềm tin nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Mục Lục Trang Trang tựa ii Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học Lời cam đoan i Lời cảm ơn i Chương Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.3 Mục tiêu giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 10 1.5 Nội dung luận văn .10 Chương 12 Cơ sở lý thuyết 12 2.1 Lý thuyết đường truyền vi dải ứng dụng đường truyền cộng hưởng 12 2.1.1.Cấu trúc đường vi dải đơn .12 2.1.2Ứng dụng đường truyền cộng hưởng 14 2.2 Mạch Wilkinson 19 2.2.1 Mô hình cấu trúc mạch Wilkinson 19 2.2.2 Ma trận tán xạ [S] mạch Wilkinson 19 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 24 2.2.4 Ưu khuyết điểm mạch .24 2.2.5 Ứng dụng thực tế 25 Chương 26 iii Thiết kế mô cải tiến kích thước mạch Wilkinson 26 3.1 Giới thiệu sơ lược mạch Wilkinson truyền thống 26 3.2 Thiết kế mô mạch Wilkinson truyền thống .27 3.2.1Phần mềm hỗ trợ yêu cầu 27 3.3 Thiết kế mô mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 30 3.3.1Cơ sở lý thuyết việc rút gọn chiều dài 30 3.4 Thiết kế mô mạch Wilkinson dùng delta stub 36 3.4.1Chứng minh tương đương delta stub với stub chữ nhật 36 3.5 So sánh thông số ma trận tán xạ mạch Wilkinson .41 Chương 47 Thiết kế mô cải tiến băng thông mạch Wilkinson .47 4.1 Cơ sở lý thuyết 47 4.1.1Phân tích mode chẵn, mode lẻ 48 4.1.2Tính toán tham số ma trận tán xạ .50 4.1.3Thiết kế thực nghiệm trường hợp đặc biệt 51 4.2 Phần mềm hỗ trợ yêu cầu .55 4.3 Các bước thiết kế mô 56 4.3.1Tính toán thiết kế mô 56 4.3.2Kết mô 56 4.3.3Nhận xét 57 Chương 60 Thi công, đo đạc đánh giá .60 5.2.2So sánh kết đo đạc mô Mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 65 iv 5.2.3So sánh kết đo đạc mô mạch Wilkinson dùng delta stub 66 5.4 Đánh giá 72 Chương 73 Kết luận hướng phát triển đề tài 73 6.1.1.Các kết đạt đề tài .73 6.1.2.Hạn chế 73 6.2 Hướng phát triển đề tài .74 Tóm tắt luận văn Luận văn mô tả phương pháp cải tiến để thiết kế mạch chia công suất Wilkinson Mạch Wilkinson tồn hai vấn đề cần nghiên cứu rút gọn kích thước tăng băng thông mạch Việc cải tiến kích thước dựa rút ngắn chiều dài đường truyền vi dải sử dụng stub delta stub (tại tần số f0=2.4GHz) mà đáp ứng tần số mong muốn Luận văn đưa phương pháp để mở rộng băng thông chia công suất hoạt động hai tần số f1=1.5GHz; f2=3.3GHz Các mạch thiết kế tối ưu phần mềm CST, sau chế tạo sử dụng dải dẫn đồng với chất FR4 có số điện môi 4.6 phương pháp ăn mòn mạch in, đo đạc máy ZVB8 Vector Network Analyzer so sánh với kết mô Các kết mô đo đạc cải tiến phát triển mô tả chi tiết luận văn v Abstract This thesis describes an improved methodology for designed Wilkinson power divider Wilkinson power divider has two key issues for study: reducing size and increasing bandwidth of the divider The improvements based on shortening length of the microstrip line using the stub and delta stub (at frequency f0=2.4GHz) that was maintained frequency response This thesis also provides a method for bandwidth extension of the power divider (3dB) operating both 1.5GHz and 3.3 GHz These dividers were designed and optimized using CST Microwave studio software, then fabricated using copper microstrip lines with a FR4 substrate (dielectric constant εr=4.6) by etching printed circuit boards, then measured with a Vector Network Analyzer ZVB8 and these experimental results were compared to the CST simulation The results of simulation and measurement as well as the details of these development improvements are described vi Danh sách hình vii Danh sách bảng viii Danh sách chữ viết tắt ADS: Advanced Design System CST: Computer Simulation Technology DCS: Digital Communication System GSM: Global System for Mobile Communications GPS: Global Positioning System PCS: Personal Communication Services TEM: Transverse ElectroMagnetic UMTS: Universal Mobile Telecommunications System VSWR: Voltage Standing Wave Ratio WLAN: Wireless Local Area Network ix Tổng quan Chương Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề Trong xu hướng bùng nổ kỹ thuật viễn thông giới, kỹ thuật thông tin vệ tinh, vi ba, quang học,… siêu cao tần vấn đề sở quan trọng để nhà nghiên cứu: phân tích, thiết kế thiết bị khảo sát tượng ghép nối đặc tính chọn lọc theo tần số thiết bị hoạt động tần số siêu cao, đồng thời công cụ đắc lực hỗ trợ cho việc nghiên cứu sâu linh kiện mạch, công nghệ vi mạch siêu cao tần Trong hệ thống viba, mạch chia (hoặc kết hợp)_coupler thành phần quan trọng Mạch coupler dùng để chia tín hiệu thành nhiều tín hiệu khác có lượng yếu hơn, kết hợp nhiều tín hiệu thành tín hiệu có lượng lớn Người ta thường sử dụng coupler hệ thống thu vệ tinh hệ thống máy dao động ký quang điện tử… Những năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ chuẩn thông tin di động, dẫn đến nhu cầu lớn việc thiết kế thiết bị vừa có kích thước nhỏ vừa có băng thông rộng làm việc chuẩn thông tin GSM khác nhau, gồm có: GSM850 (824-894MHz), GSM900 (880-956MHz), GPS (1564 – 1583MHz), DCS (1710-1880MHz), PCS (1850-1990MHz), UMTS (1920- 2170MHz), WLAN (24002484MHz)… Các yêu cầu động lực cho việc nghiên cứu mạch ghép chia công suất Tuy nhiên, biết mạch có kích thước nhỏ băng thông rộng, ngược lại Do đó, phải hài hòa theo mục đích thiết kế để có mạch tương đối nhỏ băng thông tương đối rộng Một phương pháp khác dùng loại vật liệu đặc biệt nghiên cứu để tìm cấu trúc đặc biệt, nhiên phương pháp có số khó khăn trình mô chế tạo Thi công, đo đạc đánh giá Hình 4: Thi công thực tế mạch Wilkinson ghép hai tầng 5.2 Đo đạc Để đo đạc thông số ma trận tán xạ S, ta xem xét hai phương pháp đo đạc [15] Ở phương pháp đo trực tiếp, ta phát công suất sóng tới cửa, triệt tiêu nguồn phát phối hợp trở kháng cửa lại; thực đo công suất sóng tới cửa Ở phương pháp đo gián tiếp ta thực đo hệ số phản xạ cửa cửa mạng nối đến tải ZL thay đổi được, từ suy hệ số Sij Các mạch chia công suất Wilkinson thực đo đạc qua máy đo ZVB8 Vector Network Analyzer hãng Rohde and Schwarz sản xuất Dải tần máy đo từ 300 kHz đến GHz, có hai cửa kết nối, theo tài liệu hãng chúng đo phương pháp trực tiếp Hình ảnh máy đo Rohde and Schwarz ZVB8 thể qua hình 5.5 Hình 5: Máy đo Rohde and Schwarz ZVB8 Các đại lượng cần đo chọn menu Trace/Measure/… hình 5.6: 61 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 6: Các đại lượng đo máy Rohde and Schwarz ZVB8 Trước đo đạc, cần phải thực trình hiệu chỉnh để loại bỏ lỗi hệ thống Máy vector network analyzer cung cấp nhiều loại hiệu chỉnh khác cho cửa, cửa hay đa cửa (đối với máy cửa) Các loại hiệu chỉnh khác số chuẩn loại chuẩn dùng, kiểu lỗi cách mà lỗi hệ thống sửa Bảng thể loại hiệu chỉnh, chuẩn ứng dụng: Bảng Bảng loại hiệu chỉnh máy ZVB8 Loại hiệu chỉnh Chuẩn Thông số Chuẩn hóa phản Ngắn mạch hay hở S11 xạ mạch S22 Chuẩn hóa Truyền qua S12 Độ xác hay Trung bình Đo hệ số phản xạ cửa hay Cao S21 truyền dẫn Ứng dụng Đo truyền dẫn phương cửa Một cửa đầy đủ Hở mạch, ngắn mạch, S11 (hay phối hợp S22,…) Một đường hai Hở mạch, ngắn mạch, S11, cửa TOSM (2 cửa, Cao phối hợp (tại cửa (hay nguồn), truyền qua S22, ) Hở mạch, ngắn mạch, Tất Đo phản xạ cửa S21 Đo truyền dẫn theo phương Cao Đo hệ số phản xạ 62 Thi công, đo đạc đánh giá cửa hay cửa) phối hợp, truyền qua truyền dẫn DUT hay UOSM 2, cửa TOM (2 cửa, cửa hay cửa) Hở mạch, phối hợp, Tất Cao truyền qua Đo hệ số phản xạ truyền dẫn DUT 2, cửa TRM (2 cửa, Phản xạ (bằng Tất Đo hệ số phản xạ cửa hay cửa) cửa), truyền truyền dẫn DUT qua 2, cửa Đặc biệt cho thiết bị cố định TRL (2 cửa, Phản xạ (tại cửa), Tất Cao, độ định Đo hệ số phản xạ cửa hay cửa) truyền qua hướng cao truyền dẫn DUT 2, cửa Đặc biệt cho mạch phẳng băng thông giới hạn TNA (2 cửa, Qua suy cửa hay cửa) mạng hệ thống hao, Tất Cao, đòi Đo hệ số phản xạ hỏi chuẩn truyền dẫn DUT 2, cửa Đặc biệt cho mạch phẳng Với mục đích đo đạc mạch chia công suất, ta chọn loại hiệu chỉnh TOSM trình hiệu chuẩn Các đầu open, short, match through dành riêng cho trình hiệu chỉnh sử dụng Sau hiệu chỉnh xong, ta tiến hành đo đạc Với loại mạch học viên thi công, loại học viên thi công mạch (ba mẫu) Như vậy, có tất 12 mạch thi công Đối với loại mạch có mẫu đo đạc học viên lấy giá trị trung bình kết đo để trình bày luận văn 5.2.1 So sánh kết đo đạc mô mạch Wilkinson truyền thống 63 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 7: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson truyền thống Hình 8: So sánh hệ số phản xạ S11 mạch Wilkinson truyền thống Hình 9: So sánh hệ số truyền đạt S21 mạch Wilkinson truyền thống Hình 10: So sánh hệ số cách ly S32 mạch Wilkinson truyền thống 64 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 11: So sánh hệ số phản xạ S22 mạch Wilkinson truyền thống 5.2.2 So sánh kết đo đạc mô Mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật Hình 12: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật Hình 13: So sánh hệ số phản xạ S11 mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật Hình 14: So sánh hệ số truyền đạt S21 mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 65 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 15: So sánh hệ số cách ly S32 mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật Hình 16: So sánh hệ số phản xạ S22 mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 5.2.3 So sánh kết đo đạc mô mạch Wilkinson dùng delta stub Hình 17: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson dùng delta stub Hình 18: So sánh hệ số phản xạ S11 mạch Wilkinson dùng delta stub 66 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 19: So sánh hệ số truyền đạt S21 mạch Wilkinson dùng delta stub Hình 20: So sánh hệ số cách ly S32 mạch Wilkinson dùng delta stub Hình 21: So sánh hệ số phản xạ S22 mạch Wilkinson dùng delta stub Bảng so sánh tham số tán xạ mạch Wilkinson kết đo mô tần số 2.4GHz 67 Thi công, đo đạc đánh giá Bảng Bảng so sánh tham số tán xạ mạch Wilkinson tầng Tham số Kết mô Kết đo đạc Kích thước tán xạ Tại f = 2.4GHz Tại f = 2.4GHz (cm) S11(dB) -17.9 -16.63 Wilkinson S21(dB) -3.13 -3.52 truyền thống S32(dB) -20.9 -23.78 S22(dB) -27.4 -20.96 S11(dB) -62.8 -35.64 Wilkinson S21(dB) -3.05 -3.42 stub chữ nhật S32(dB) -23.8 -20.26 S22(dB) -23.9 -30.26 S11(dB) -65 -34.33 Wilkinson S21(dB) -3.13 -3.538 delta stub S32(dB) -19.9 -20.66 S22(dB) -20.1 -23.88 Mạch 3.9x4.8 1.4x2.7 1x2.5 Để trực quan ta xem kết đồ thị 68 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 22: Hệ số phản xạ S11 Hình 23: Hệ số truyền đạt S21 = S12 = S13 = S31 Hình 24: Hệ số cách ly S32 = S23 69 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 25: Hệ số phản xạ S22 = S33 5.3 So sánh kết đo đạc mô mạch Wilkinson ghép hai tầng Hình 26: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson ghép hai tầng Hình 27: So sánh hệ số phản xạ S11 mạch Wilkinson ghép hai tầng 70 Thi công, đo đạc đánh giá Hình 28: So sánh hệ số truyền đạt S21 mạch Wilkinson ghép hai tầng Hình 29: So sánh hệ số cách ly S32 mạch Wilkinson ghép hai tầng Hình 30: So sánh hệ số phản xạ S22 mạch Wilkinson ghép hai tầng Bảng so sánh tham số tán xạ mạch Wilkinson ghép hai tầng kết đo mô hai tần số 1.5GHz 3.3GHz 71 Thi công, đo đạc đánh giá Bảng Bảng so sánh tham số tán xạ mạch Wilkinson ghép hai tầng Mạch Wilkinson ghép hai tầng Tần số Kết mô (GHz) Kết đo đạc S11(dB) S21(dB) S32(dB) S22(dB) S11(dB) S21(dB) S32(dB) S22(dB) 1.5 -61.9 -3.08 -31.2 -30 -35.98 -3.4 -33.06 -24.48 3.3 -46.3 -3.07 -37.3 -37.3 -34.58 -3.56 -34.58 -23.09 5.4 Đánh giá Đối với phần rút gọn kích thước mạch: ta thấy hệ số phản xạ nhỏ -20dB; hệ số cách ly nhỏ -20dB (đều đạt yêu cầu đề ra); nhiên, hệ số truyền đạt chưa đáp ứng tốt (không -3dB để chia đôi công suất); kích thước mạch gọn, băng thông tương đối rộng Có sai lệch tần số kết đo đạc kết mô Đối với phần cải thiện băng thông mạch: ta thấy hệ số phản xạ nhỏ -20dB; hệ số cách ly nhỏ -20dB (đều đạt yêu cầu đề ra); nhiên, hệ số truyền đạt chưa đáp ứng tốt (không -3dB để chia đôi công suất); băng thông rộng (2.63994GHz); kích thước mạch lớn Có sai lệch tần số kết đo đạc kết mô Sự sai lệch tần số chất lượng lớp thực tế thi công chưa chuẩn mô phỏng; trình ăn mòn dải dẫn thi công làm ảnh hưởng đến thông số dải dẫn lão hóa cáp kết nối làm kết đo bị sai lệch so với mô Do mạch Wilkinson mạch chia/ghép công suất có tổn hao cấu trúc mạch bất đồng nên gây tán xạ tần số làm méo dạng tín hiệu Đồng thời, suy hao biên độ tín hiệu dọc theo chiều dài đường truyền làm méo dạng tín hiệu 72 Kết luận hướng phát triển đề tài Chương Kết luận hướng phát triển đề tài 6.1 Kết luận Mục đích nghiên cứu luận văn tìm phương pháp để rút gọn kích thước làm tăng băng thông mạch Wilkinson Trước tiên tìm hiểu nội dung lý thuyết đặc tính, phương pháp tính toán mạch Nghiên cứu cấu trúc, đặc tính đường truyền vi dải, phương pháp giảm kích thước tăng băng thông mạch Wilkinson Sử dụng phần mềm ADS Agilent 2009 tính toán đường truyền vi dải mô mẫu thiết kế là: mạch Wilkinson truyền thống; thu gọn kích thước mạch sử dụng stub, delta stub; cải thiện băng thông phương pháp ghép hai tầng với phần mềm CST Microwave Studio đưa trường hợp đặc biệt phương pháp ghép tầng Cuối thi công mẫu thiết kế, đo đạc so sánh kết đo đạc với kết mô 6.1.1 Các kết đạt đề tài Luận văn tập trung tìm hiểu, thiết kế mạch chia công suất điều kiện giới hạn thi công Việt Nam Nhiều phương pháp mô hình đưa phân tích, mô phỏng, thi công đo đạc Kết đạt sau đây: - Có tất loại mạch chia công suất (12 mẫu) thi công đo đạc - Băng thông mở rộng cách ghép tầng Đồng thời, kích thước mạch thu nhỏ so với thiết kế mạch truyền thống 6.1.2 Hạn chế - Các mạch thi công loại vật liệu FR4 - Chỉ thiết kế dạng chia 2, chưa nghiên cứu trường hợp tổng quát chia n cửa 73 Kết luận hướng phát triển đề tài 6.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài ‘Thu gọn kích thước cải thiện băng thông mạch Wilkinson’ phát triển thêm sau: Trong luận văn trình bày hai hướng cải tiến mạch Wilkinson cải tiến kích thước cải tiến băng thông Hai hướng thực độc lập với nhau, để kết hợp hai hướng lên mạch Wilkinson cần có nhiều phương pháp đặc biệt nhằm vừa có mạch với kích thước đạt yêu cầu vừa đảm bảo thông số ma trận tán xạ [S] Việc kết hợp hai sở lý thuyết, rút gọn kích thước mạch, sau cải tiến băng thông để có mạch ghép chia công suất hoạt động băng rộng kích thước mạch nhỏ gọn, phù hợp hướng phát triển luận văn Phát triển mạch chia thành nhiều cửa cho ứng dụng lớn 74 Tài liệu tham khảo Wilkinson, E.J., An N-way hybrid power divider Jan 1960 Taub, e.a., A Note on N-Way Hybrid Power Divider Feb 1964 Taub, e.a., A More General N-Way Hybrid Power Divider July 1969 David, S., A Wideband Coaxial-Line Power Divider July 1969 Cohn, S.B., A class of broadband three-port TEM-mode hybrids Feb 1968 Tetarenko, R.P., Broad-Band Properties of a Class of TEM-Mode Hybrid Nov 1971 Qingxin Guo, Y.M.a.J.J., A Novel Broadband High-Power Combiner Sep 2004 Xin, H.Z.a.H., Designs of Dual-Band Wilkinson Power Dividers with Flexible Frequency Ratios Stephen Horst, R.B., Manos M Tentzeris, and John Papapolymerou, Modified Wilkinson Power Dividers for Millimeter-Wave Integrated Circuits 10 Chian, C.-T., Ultra wideband power divider using tapered line Progress In Electromagnetics Research, Vol 106, 2010, pp 61-73 11 B Zhou, H.W., W.-X Sheng, A modified UWB Wilkinson power divider using delta stub Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol 19, 2010, pp 49-55 12 Jong-Sik Lim, U.-H.P., Sung Oh, A 800- to 3200-MHz Wideband CPW Balun Using Multistage Wilkinson Structure IEEE trans 2006, pp 11411144 13 Sung-Won Lee, C.-S.K., Kwan Sun Choi, Jun-Seok Park, Dal Ahn, A general design formula of multi-section power divider based on singly terminated filter design theory IEEE trans 2001 14 Zhuanhong Jia, Q.Z., Faliang Ao, A 2-Way Broad-Band Microstrip Matched Power Divider IEEE trans 2006 pp 2592-2596 15 Thành, V.Đ., Lý thuyết sở kỹ thuật siêu cao tần NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003, Chương 1,3 16 Lancaster, J.S.H.a.M.J., Microstrip Filters for RF/Microwave Applications New York: Wiley, 2001 17 Yongle Wu, An Analytical Approach for a Novel Coupled-Line Dual-Band Wilkinson Power Divider FEBRUARY 2011 VOL 59, NO 75 [...]... nâng cao chất lượng mạch Wilkinson như: làm tăng băng thông của mạch, cải tiến kiểu dáng của mạch nhằm làm tăng hệ số cách ly giữa hai cổng ra, rút gọn kích thước của mạch và đặc biệt là có thể thi công được trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam Vì vậy học viên đã lựa chọn đề tài của mình là Thu gọn kích thước và cải thiện băng thông mạch Wilkinson Mô hình và bản phác thảo của mạch Wilkinson truyền thống... Thiết kế và mô phỏng cải tiến băng thông mạch Wilkinson: Tìm hiểu cơ sở lý thuyết và tính toán để cải thiện băng thông Trên cơ sở đó, thiết kế cải tiến mạch Wilkinson hai tầng nhằm làm tăng băng thông của mạch (mạch hoạt động ở hai tần số f1=1.5GHz, f2=3.3GHz) Chương 5 Thi công, đo đạc và đánh giá Sau khi thi công mạch, tiến hành đo đạc, so sánh và đánh giá các kết quả Chương 6 Kết luận và hướng phát triển... thuyết về đặc tính, phương pháp tính toán mạch Nghiên cứu cấu trúc, đặc tính của đường truyền vi dải, các phương pháp giảm kích thước và tăng băng thông của mạch Wilkinson Sử dụng phần mềm ADS Agilent 2009 tính toán đường truyền vi dải và mô phỏng các mẫu thiết kế như là: mạch Wilkinson truyền thống; thu gọn kích thước mạch sử dụng stub, delta stub; cải thiện băng thông bằng phương pháp ghép hai tầng với... phát từ thực tiễn này, đề tài tập trung vào phân tích, thiết kế, cải tiến và mô phỏng mạch Wilkinson vì tính ứng dụng cao của nó trong nhiều lĩnh vực kỹ thu t Học viên dựa trên ý tưởng của mạch Wilkinson truyền thống để thực hiện Do kích thước của mạch Wilkinson truyền thống còn lớn, khó tích hợp vào những thiết bị yêu cầu kích thước nhỏ gọn và băng thông của mạch còn hẹp Nên trong quá trình thực hiện... viễn thông Hình 2 10: Mặt trước - ứng dụng của mạch Wilkinson trong antenna dãy 64 thành phần Hình 2 11: Mặt sau - mạch Wilkinson trong antenna dãy 64 thành phần 25 3 Thiết kế và mô phỏng cải tiến kích thước mạch Wilkinson Chương 3 Thiết kế và mô phỏng cải tiến kích thước mạch Wilkinson Sử dụng phần mềm ADS 2009 tính toán các đường truyền vi dải của mạch rồi sử dụng phần mềm CST 2009 để mô phỏng mạch Wilkinson. .. trung vào phân tích, thiết kế, cải tiến và mô phỏng mạch Wilkinson vì tính ứng dụng cao của nó trong nhiều lĩnh vực kỹ thu t Mạch Wilkinson tồn tại hai vấn đề chính cần nghiên cứu đó là cải tiến kích thước mạch và băng thông của mạch Cải tiến kích thước: Mạch Wilkinson sử dụng các đoạn đường truyền vi dải có độ dài hình học là λ /4 để tạo nên cấu trúc của mạch đồng thời các đoạn đường truyền λ /4 này thực... rất tốt, mạch có kích thước nhỏ gọn, độ gợn khoảng 0.2 dB trên băng tầng từ 3.2 Ghz÷10 Ghz và độ cách ly giữa các cổng đạt khoảng -15dB hình 1.9 Hình 1 8: Mạch chia sử dụng tapped line Hình 1 9: Các kết quả mô phỏng B Zhou, H Wang và W.-X Sheng đưa ra cấu trúc mạch Wilkinson cải tiến bằng cách gắn thêm các stub có dạng tam giác như hình 1.10 nhằm làm tăng băng thông và thu gọn kích thước của mạch chia... và băng thông rộng là sử dụng một cấu trúc mạch cải tiến dựa trên mạch Wilkinson cũ Mạch cải tiến này sẽ có đầy đủ những 9 1 Tổng quan tính chất của mạch Wilkinson và hoạt động tương đối ở hai tần số f 1, f2 (thường ta sẽ chọn f1 và f2 đối xứng qua f0 ) Nhờ đó ta sẽ có được mạch hoạt động ở hai kênh tần số và mở rộng được băng thông của mạch Trong đó, mục tiêu cụ thể là tìm hiểu các nội dung lý thuyết... tăng băng thông Nhóm tác giả thiết kế mạch cho 2 dải tần số 2Ghz÷13.8Ghz và 3Ghz÷18Ghz Các hệ số phản xạ và cách ly đạt được đều nhỏ hơn -15dB và kích thước mạch khá gọn (45 mm x 15 mm) 8 1 Tổng quan Hình 1 15: Mạch thiết kế bằng phần mềm ADS Hình 1 16: Tham số S21 của mạch thiết kế ở hai dải tần số 1.3 Mục tiêu và giới hạn của đề tài Mục tiêu của đề tài là tập trung vào phân tích, thiết kế, cải tiến và. .. Cơ sở lý thuyết: Chương này trình bày sơ lược lý thuyết đường truyền vi dải, ứng dụng của đường truyền cộng hưởng, mạch Wilkinson và tìm ra ma trận tán xạ [S] của mạch làm cơ sở thiết kế và mô phỏng để có mạch hoạt động tốt tại đúng tần số mong muốn Chương 3 Thiết kế và mô phỏng cải tiến kích thước mạch Wilkinson: 10 1 Tổng quan Sử dụng phần mềm ADS 2009 tính toán các đường truyền vi dải của mạch rồi