nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng và chế tạo bộ lọc thông dải điều hưởng khả trình dải tần uhf

MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Lịch sử nghiên cứu Mục đích nghiên cứu, đối tượng phạm vi đề tài Tóm tắt luận văn 10 Phương pháp nghiên cứu 10 Chương I - Tổng quan thiết kế lọc cao tần 12 Thiết kế lọc phương pháp suy hao chèn 12 1.1 Tổng quan 12 1.2 Phương pháp chuyển đổi chuẩn hóa 13 1.3 Một số dạng lọc thường sử dụng 15 Các phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng 18 2.1 Thiết kế lọc sử dụng chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp 18 2.1.1 Bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp 18 2.1.2 Một số phương pháp thực hóa chuyển đổi ngược 19 2.1.3 Bộ lọc thông thấp sử dụng chuyển đổi ngược 22 2.1.4 Bộ lọc thông dải sử dụng chuyển đổi ngược 25 2.2 Một số phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng 27 Chương II - Bộ lọc thông dải điều hưởng 450÷550MHz 30 Sơ đồ khối yêu cầu kỹ thuật 30 Khối cao tần – Tunable BPF 32 2.1 Sơ đồ khối tổng quan 32 2.2 Mô 33 2.3 Bản vẽ nguyên lý layout 40 Khối giao diện điều khiển số 44 3.1 Cấu trúc 44 3.2 Giao thức điều khiển 50 3.3 Phần mềm điều khiển máy tính cá nhân 51 Chương III – Kết Quả Thực Tế 53 Hình ảnh thực tế lọc 53 Kịch đo kiểm 54 Kết đo 55 KẾT LUẬN 63 Những kết đạt 63 Định hướng phát triển tương lai 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình thân tiến hành nghiên cứu triển khai thực hướng dẫn PGS.TS Vũ Văn Yêm Ngoài tài liệu tham khảo trích dẫn, tất số liệu, kết mô phỏng, đo đạc trung thực tác giả thu thập trình mô Nếu phát có gian lận xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng Tác giả Lê Huy Hoàng DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT TỪ VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG ANH THUẬT NGỮ TIẾNG VIỆT UHF Ultra High Frequency Tần số siêu cao DAC Bộ chuyển đổi số - tương tự DTC MEMS Digital to Analog Converter Digitally Tunable Capacitor Microelectromechanical System LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp HPF High Pass Filter Bộ lọc thông cao BPF Band Pass Filter Bộ lọc thông dải BSF Band Stop Filter Bộ lọc chắn dải SDR Software Defined Radio Vô tuyến định nghĩa phần mềm Tụ điện điều chỉnh số Hệ thống vi điện tử DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Chuẩn hóa trở kháng tần số 14 Bảng 1.2: Chuyển đổi từ lọc thông thấp sang loại lọc khác .14 Bảng 1.3: Một số phương pháp thực hóa chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp [2] 20 Bảng 1.4: Hệ số lọc Butterworth Equal Ripple 0.5dB [1] 23 Bảng 2.1: Tham số mô lọc số tần số cộng hưởng 40 Bảng 2.2: Danh sách linh kiện 41 Bảng 3.1: Kết đo lọc thông dải điều hưởng 61 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đô mạch điện tổng quát .12 Hình 1.2: Quy trình thiết kế lọc phương pháp suy hao chèn 13 Hình 1.3: Chuyển đổi phần tử từ LPF sang HPF, BPF BSF .15 Hình 1.4: Đáp ứng lọc thông thấp Maximally Flat .16 Hình 1.5: Đáp ứng lọc thông thấp Tchebyscheff 17 Hình 1.6: Đáp ứng lọc thông thấp Elliptic 17 Hình 1.7: Đặc tính chuyển đổi ngược trở kháng (bên trái) dẫn nạp (bên phải) .19 Hình 1.8: Sử dụng Inverter để chuyển đổi tương đương tụ điện cuộn cảm .19 Hình 1.9: Ví dụ việc thực hóa Admittance Inverter 22 Hình 1.10: Bộ lọc thông thấp sử dụng Impedance Inverter [9] .23 Hình 1.11: Bộ lọc thông thấp sử dụng Admittance Inverter [9] 23 Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý hai lọc thông thấp tương đương 24 Hình 1.13: Đặc tính truyền đạt hai lọc thông thấp tương đương .25 Hình 1.14: Chuyển đổi LPF → BPF (Admittance Inverter) [9] 27 Hình 1.15: Chuyển đổi LPF → BPF (Impedance Inverter) [9] .27 Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý hai lọc thông dải tương đương .28 Hình 1.17: Đặc tuyến hai lọc thông dải tương đương 28 Hình 2.1: Sơ đồ khối lọc thông dải điều hưởng khả trình 30 Hình 2.2: Mô hình tương đương diode biến dung SMV1763 (Skyworks) 31 Hình 2.3: Sơ đồ khối lọc thông dải điều hưởng 32 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý mô với linh kiện lý tưởng (bước 1) .34 Hình 2.5: Kết mô S21 lọc sử dụng linh kiện lý tưởng (bước 1) 35 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mô sử dụng dây chêm ngắn mạch (bước 2) 36 Hình 2.7: Kết mô S21 lọc sử dụng dây chêm ngắn mạch (bước 2) 36 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý mô (bước – phần 1) 37 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý mô (bước – phần 2) 38 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mô (bước – phần 3) 38 Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mô (bước – phần 4) 39 Hình 2.12: Kết mô S21 lọc (bước 3) 39 Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý chi tiết khối cao tần .42 Hình 2.14: Bản vẽ layout lớp TOP khối cao tần 43 Hình 2.15: Sơ đồ cấu trúc khối điều khiển số 45 Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý phần nguồn khối điều khiển 46 Hình 2.17: Sơ đồi nguyên lý phần vi điều khiển khối điều khiển 47 Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý phần khuếch đại khối điều khiển 48 Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý phần giao diện USB khối điều khiển 49 Hình 2.20: Cấu trúc tin điều khiển sử dụng mã DAC 50 Hình 2.21: Cấu trúc tin điều khiển sử dụng giá trị tần số cộng hưởng 50 Hình 2.22: Cấu trúc tin lưu trữ thông tin hiệu chỉnh .51 Hình 2.23: Phần mềm điều khiển máy tính BPF_Controller 52 Hình 3.1: Mạch lọc thông dải điều hưởng khả trình .53 Hình 3.2: Mạch điều khiển số 53 Hình 3.3: Sơ đồ khối hệ thống đo 54 Hình 3.4: Hình ảnh thực tế hệ thống đo 54 Hình 3.5: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 450MHz 55 Hình 3.6: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 460MHz 56 Hình 3.7: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 470MHz 56 Hình 3.8: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 480MHz 57 Hình 3.9: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 490MHz 57 Hình 3.10: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 500MHz 58 Hình 3.11: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 510MHz 58 Hình 3.12: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 520MHz 59 Hình 3.13: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 530MHz 59 Hình 3.14: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 540MHz 60 Hình 3.15: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 550MHz 60 Hình 3.16: So sánh kết đo đạc mô (tần số cộng hưởng: 450MHz, 500MHz 550MHz).61 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, với phát triển khoa học công nghệ, ngày xuất nhiều thiết bị truyền thông có khả hoạt động nhiều kênh tần số khác đầu thu kỹ thuật số, đàm đặc biệt thiết bị sử dụng công nghệ vô tuyến định nghĩa phần mềm (SDR) Do kênh truyền thông thay đổi trình hoạt động, việc thực hóa thiết bị gặp phải trở ngại công đoạn lọc tín hiệu có ích khỏi tín hiệu nằm dải tần lân cận từ hệ thống xung quanh Có nhiều giải pháp sử dụng để giải vấn đề này, số sử dụng lọc thông dải cấu hình tần số cộng hưởng Bên cạnh đó, tính thực tiễn lọc nâng lên nhiều trang bị giao diện điều khiển số Lịch sử nghiên cứu Bộ lọc tương tự có lịch sử phát triển lâu đời, chí từ trước chiến tranh giới thứ II [2] Do tầm quan trọng thiết bị hệ thống viễn thông, nhiều công trình nghiên cứu phương pháp thiết kế, kỹ thuật điều chỉnh tần số cộng hưởng, kinh nghiệm việc thực hóa lọc đưa Nói riêng lĩnh vực kỹ thuật điều chỉnh tần số cộng hưởng, điểm qua số công trình nghiên cứu thực hiện: - Trong báo [3], B Kapilevich đề cập tới lý thuyết trình thực hóa lọc thông dải sử dụng diode biến dung với băng thông cố định có bù suy hao dải thông Bộ lọc báo sử dụng cộng hưởng Step-Impedance kết hợp với cân đáp ứng tần số Tham số kỹ thuật:  Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 1080 ÷ 1440MHz;  Băng thông 3dB: 60 ± 5MHz;  Suy hao tần số cộng hưởng: 3.5÷5 dB - Một lọc thông dải sử dụng hai cộng hưởng LC song song giới thiệu K Jeganathan [6] Tuy nhiên, công trình đưa kết mô Các số liệu mô đạt sau:  Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 170 ÷ 217MHz;  Băng thông điều chỉnh được;  Suy hao tần số cộng hưởng: < 2dB - Công trình nghiên cứu [7], thực Tatiana Pavlenko, tập trung vào giải pháp điều hưởng lọc thông dải Để minh họa cho công trình mình, tác giả thiết kế triển khai lọc thông dải điều hưởng sử dụng tụ điện điều chỉnh số (DTC) với tham số kỹ thuật cụ thể:  Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 370 ÷ 570MHz;  Băng thông: 50MHz 100MHz (điều chỉnh được);  Suy hao tần số cộng hưởng: 3.6÷4.6dB với băng thông 50MHz - Trong báo [8], tác giả đưa trình thiết kế, triển khai kết đo đạc hai lọc thông dải điều hưởng sử dụng đi-ốt biến dung với ba cộng hưởng Tham số kỹ thuật cụ thể lọc sau:  Bộ lọc thông dải điều hưởng dải tần VHF:  Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 176MHz÷216MHz  Băng thông: 44MHz  Suy hao dải thông: 3.3dB÷3.7dB  Bộ lọc thông dải điều hưởng dải tần VHF:  Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng : 476MHz÷698MHz  Băng thông: 30MHz  Suy hao dải thông: 4.7dB÷6.9dB Mục đích nghiên cứu, đối tượng phạm vi đề tài - Hiểu rõ sở lý thuyết thiết kế lọc cao tần; - Nắm bắt phương pháp thiết kế lọc thông dải điều chỉnh tần số cộng hưởng khả số hóa phương pháp; - Thiết kế sơ đồ nguyên lý mô hoạt động lọc thông dải điều chỉnh tần số cộng hưởng dải tần UHF; - Chế tạo chỉnh, tối ưu hóa tham số lọc thông dải điều hưởng khả trình dải tần UHF; - Đưa quy trình tổng quát có tính thực tế cao thiết kế lọc thông dải điều hưởng Tóm tắt luận văn Luận văn bao gồm nội dung sau: - Chương I: giới thiệu tổng quan thiết kế lọc cao tần  Thiết kế lọc thông thấp sử dụng phương pháp Insertion Loss;  Kỹ thuật chuyển đổi từ lọc thông thấp sang dạng lọc khác;  Lý thuyết ứng dụng biến đổi ngược trở kháng/dẫn nạp;  Các giải pháp cho việc điều chỉnh tần số cộng hưởng lọc thông dải; - Chương II: trình bày chi tiết trình thiết kế, mô lọc thông dải điều hưởng dải tần UHF, giải pháp tích hợp giao diện điều khiển số; - Chương III: đánh giá số liệu đo đạc thực tế lọc thông dải điều hưởng dải tần UHF; - Đề xuất số hướng phát triển tương lai Phương pháp nghiên cứu Quá trình thực nghiên cứu, thiết kế chế tạo lọc điều hưởng khả trình tiến hành theo bước sau: - Nghiên cứu lý thuyết thiết kế lọc cao tần - Nghiên cứu phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng lọc thông dải 10 b7 b6 0 b0 b7 Don’t Care Frequency (MHz) First Byte b7 b4 b3 Second Byte b0 b7 DAC – Code [11:8] Unimplemented b4 Unimplemented b3 b0 DAC Code [7:0] Third Byte b7 b0 Fourth Byte b0 b7 DAC – Code [11:8] b0 DAC Code [7:0] Fifth Byte Sixth Byte Hình 2.22: Cấu trúc tin lưu trữ thông tin hiệu chỉnh 3.3 Phần mềm điều khiển máy tính cá nhân - Ngôn ngữ lập trình: Visual C# - Hệ điều hành tương thích: Windows - Hướng dẫn sử dụng (Hình 2.23):  Bước 1: khởi động phần mềm BPF_Controller;  Bước 2: nhấn chuột trái vào nút Update để thu thập thông tin cổng nối tiếp (giao tiếp phần mềm điều khiển mạch lọc USB Virtual COM);  Bước 3: chọn cổng COM có kết nối với mạch lọc chọn tốc độ Baud rate 9600, sau nhấn nút Connect;  Bước 4: chọn chức điều khiển ComboBox Control Parameter Group;  Center Frequency: chế độ điều khiển thông qua tần số cộng hưởng, nhập giá trị tần số cộng hưởng mong muốn vào ô Center Frequency;  Control Voltages: chế độ điều khiển thông qua mức điện áp Vc1 Vc2 (mã cho DAC phần mềm tự tính toán dựa giá trị điện 51 áp ô Control Voltage hệ số khuếch đại điện áp ô Driver Gain);  DAC Codes: chế độ điều khiển thông qua mã DAC, người dùng nhập mã DAC vào ô DAC DAC 2;  Storage: lưu trữ thông tin mã DAC tần số cộng hưởng tương ứng nhằm cập nhật tham số hiệu chỉnh cho lọc (chức ghi đè lên liệu lưu ROM lọc);  Bước 5: nhấn nút Submit để truyền lệnh điều khiển xuống lọc Sau ấn nút Submit, byte tin truyền hiển thị dạng hex ô Command, thông tin phản hồi từ phía lọc hiển thị ô Response; Hình 2.23: Phần mềm điều khiển máy tính BPF_Controller 52 Chương III – Kết Quả Thực Tế Hình ảnh thực tế lọc - Hình ảnh thực tế mạch lọc điều hưởng khả trình mạch điều khiển số: Hình 3.1: Mạch lọc thông dải điều hưởng khả trình Hình 3.2: Mạch điều khiển số 53 Kịch đo kiểm - Sơ đồ khối hình ảnh thực tế hệ thống đo: VNA PNA-X N5244A Configuration - Freq: 500MHz - ResBW: 100KHz - Power: -25dBm - Ref Lv: 0dB - Scale: 10dB/div - Calib: Through - Parameter: S21 (S11) SMA Male – SMA Male Tunable BPF VC2 VC1 ATB PC Hình 3.3: Sơ đồ khối hệ thống đo Hình 3.4: Hình ảnh thực tế hệ thống đo 54 - Cấu hình máy đo (máy phân tích mạng PNA-X N5244A Agilent):  Center frequency: 500MHz  Frequency Span: 300MHz  Reference level: 0dB  Scale: 10dB/div  Power: -25dBm  Tham số đo: S21 (trace 2) S11 (trace 1) Kết đo - Kết đo mạch lọc với giá trị tần số cộng hưởng khác nhau: Hình 3.5: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 450MHz 55 Hình 3.6: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 460MHz Hình 3.7: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 470MHz 56 Hình 3.8: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 480MHz Hình 3.9: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 490MHz 57 Hình 3.10: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 500MHz Hình 3.11: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 510MHz 58 Hình 3.12: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 520MHz Hình 3.13: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 530MHz 59 Hình 3.14: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 540MHz Hình 3.15: S11 S21 lọc tần số cộng hưởng 550MHz 60 -10 -20 S21 (dB) -30 -40 -50 Mô Đo đạc -60 -70 -80 -90 -100 350 400 450 500 550 600 650 Frequency (MHz) Hình 3.16: So sánh kết đo đạc mô (tần số cộng hưởng: 450MHz, 500MHz 550MHz) Bảng 3.1: Kết đo lọc thông dải điều hưởng FCH (MHz) Suy hao(dB) FCH Băng thông 0.5dB (MHz) Băng thông 3dB (MHz) 450 4.85 13.5 (3%) 460 4.78 470 STT Điện áp điều khiển (mV) Vc1 Vc2 28 (6.2%) 1350 1350 14 (3%) 28.5 (6.2%) 1460 1465 4.7 14.6 (3.1%) 28.9 (6.1%)) 1570 1590 480 4.65 15 (3.1%) 29 (6%) 1680 1700 490 4.55 15.3 (3.1%) 29.5 (6%) 1790 1810 500 4.5 15.8 (3.2%) 30 (6%) 1900 1910 510 4.4 16.5 (3.2%) 30.7 (6%) 2005 2015 520 4.3 17 (3.3%) 31.1 (6%) 2110 2120 530 4.1 17.1 (3.2%) 31.8 (6%) 2210 2225 10 540 4.1 17.2 (3.2%) 32.2 (6%) 2305 2320 11 550 17.3 (3.1%) 32.6 (5.9%) 2405 2425 Trong đó, FCH tần số cộng hưởng lọc 61 - So sánh với kết mô Hình 2.5, ta rút số nhận xét sau:  Điện áp điều khiển thực tế cao chút so với mô phỏng, điều có nguyên nhân cuộn dây sử dụng có điện cảm thấp so với tính toán sai số từ số liệu diode biến dung hãng sản xuất cung cấp  Băng thông lọc thực tế mô xấp xỉ (3% băng thông 0.5dB 6% băng thông 3dB);  Suy hao dải thông thực tế lớn nhiều so với mô Nguyên nhân khác biệt đến từ:  Chất lượng vật liệu mạch in;  Độ xác gia công mạch in (sai lệch kích thước dây chêm);  Chất lượng mối hàn;  Ảnh hưởng thiếc hàn lên độ dày dây chêm đường truyền chính;  Các thành phần ký sinh linh kiện sử dụng 62 KẾT LUẬN Những kết đạt Luận văn thực thành công nhiệm vụ: - Nghiên cứu sở lý thuyết thiết kế lọc cao tần, phương pháp thiết kế lọc thông dải điều chỉnh tần số cộng hưởng khả số hóa phương pháp - Thiết kế, chế tạo, đo đạc chỉnh thành công lọc thông dải điều hưởng khả trình hoạt động dải tần 450MHz ÷ 550MHz Bộ lọc kết đạt tiêu kỹ thuật đề pha thiết kế - Tích hợp thành công giao diện điều khiển số lên lọc điều hưởng; - Phát triền phần mềm điều khiển máy tính với giao diện trực quan, dễ sử dụng, hỗ trợ cho trình chỉnh sử dụng mạch lọc; - Đưa quy trình tổng quát có tính thực tế cao thiết kế, mô phỏng, chế tạo lọc thông dải điều hưởng Định hướng phát triển tương lai Những kết đạt luận văn số điểm hạn chế, cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện: - Quá trình xác định tham số điều khiển (điện áp điều khiển đưa vào diode biến dung) điểm tần số cộng hưởng thực tay nên tiêu tốn nhiều thời gian Vấn đề khắc phục việc phát triển phần mềm tự động điều chỉnh thu thập tham số điều khiển với tần số cộng hưởng khác nhau; - Việc sử dụng cuộn cảm dây có ưu điểm hệ số phẩm chất cao, suy hao nhỏ, phù hợp với ứng dụng tần số cao nhiên lại có tồn số nhược điểm:  Kích thước đáng kể, gây khó khăn cho việc thu nhỏ kích thước toàn mạch; 63  Sai số đáng kể (mô hình tính toán, trình dây hàn lên mạch điện) dẫn tới sai lệch định tham số lọc thực tế Do đó, cần nghiên cứu, phát triển phương pháp thay phù hợp (như sử dụng microstrip line) phương pháp xác định xác giá trị điện cảm cuộn dây - Nghiên cứu phương pháp cải thiện suy hao dải thông giảm kích thước vật lý lọc 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] G Matthaei, E.M.T Jones and L Young, “Microwave filters, impedancematching networks, and coupling structures”, Artech Microwave Library [2] David M Pozar, “Microwave Engineering”, John Wiley & Sons, Inc [3] I.C Hunter, “Theory and design of microwave filters”, The Institution of Engineering and Technology (May 1, 2001) [4] Peter Vizmuller, “RF Design Guide - Systems, Circuits, and Equations”, Artech House Antennas and Propagation Library [5] B Kapilevich, “A Varactor-tunable Filter with Constant Bandwidth and Loss Compensation”, 2006 Microwave Journal & Horizon House Publications [6] K Jeganathan, “Design of a Simple Tunable/Switchable Bandpass Filter”, National University of Singapore [7] Tatiana Pavlenko, “Tunable lumped-element bandpass filters for Cognitive Radio application”, Lappeenranta University of Technology [8] Nebil Tanzi, “Varactor-Tuned Coupled Resonator Front-End Bandpass Filters For Cognitive Radio Applications”, 2006 Motorola, Inc [9] Pierre Jarry, Jacques Beneat, “Advanced Design Techniques and Realizations of Microwave and RF Filters”, Wiley-IEEE Press, 2008 65 [...]...- Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mô phỏng bộ lọc thông dải điều hưởng dải tần UHF - Chế tạo, đo đạc và căn chỉnh bộ lọc thông dải điều hưởng dải tần UHF - Tích hợp giao diện điều khiển số 11 Chương I - Tổng quan về thiết kế bộ lọc cao tần 1 Thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn 1.1 Tổng quan Xét một bộ lọc không tổn hao (lossless), là bộ lọc sử dụng các linh kiện và đường truyền... Giao Diên Điều Khiển Số USB Bộ Lọc Thông Dải Điều Hưởng Khả Trình Hình 2.1: Sơ đồ khối bộ lọc thông dải điều hưởng khả trình Trong luận văn này chúng ta sẽ tiến hành thiết kế một bộ lọc thông dải điều hưởng với các tham số và tính năng kỹ thuật như sau:  Dải tần hoạt động: 450÷550MHz (dải tần này có khá nhiều ứng dụng trong lĩnh vực truyền hình quảng bá);  Độ gợn dải thông: 0.5dB;  Băng thông (0.5dB):... bậc của bộ lọc rồi cuối cùng xác định giá trị các linh kiện trong bộ lọc  Trừ bộ lọc thông thấp, để đơn giản hóa quá trình thiết kế, sau khi chọn ra kiểu bộ lọc và bậc phù hợp, chúng ta sẽ không trực tiếp đi vào xác định giá trị linh kiện trong bộ lọc mà sẽ đi vào thiết kế nguyên mẫu lọc thông thấp rồi chuyển đổi sang dạng bộ lọc cần thiết kế (thông cao, thông dải, chắn dải) Hình 1.2 mô tả quy trình. .. bộ lọc mong muốn - Hình 1.16 và Hình 1.17 lần lượt mô tả sơ đồ nguyên lý và đặc tuyến truyền đạt của một bộ lọc thông dải thông thường và một bộ lọc thông dải sử dụng các bộ chuyển đổi ngược dẫn nạp lý tưởng cùng bậc và dạng của bộ lọc Có thể thấy rằng đặc tuyến truyền đạt của hai bộ lọc này gần như hoàn toàn trùng khớp với nhau - Việc sử dụng các bộ chuyển đổi ngược khi thiết kế các bộ lọc thông dải. .. phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng Nguyên tắc của việc điều chỉnh tần số cộng hưởng của các mạch lọc thông dải là điều chỉnh tần số cộng hưởng của các bộ cộng hưởng thành phần Trong trường hợp mạch lọc sử dụng các bộ cộng hưởng LC, chúng ta có thể sử dụng một số phương pháp như sau: 27 Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý hai bộ lọc thông dải tương đương Hình 1.17: Đặc tuyến của hai bộ lọc thông dải tương... với việc thiết kế các bộ lọc thông dải điều hưởng tuy nhiên nó yêu cầu điện áp điều khiển cao, đồng thời loại linh kiện này vẫn chưa được thương mại hóa một cách rộng rãi Trong luận văn này chúng ta sẽ sử dụng diode biến dung để xây dựng các bộ lọc thông dải điều hưởng khả trình 29 Chương II - Bộ lọc thông dải điều hưởng 450÷550MHz 1 Sơ đồ khối và các yêu cầu kỹ thuật RFin RFout Vbias Khối Cao Tần Khối... diện cho đáp ứng biên độ của bộ lọc theo tần số - Quy trình thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn: Đặc tả bộ lọc Thiết kế nguyên mẫu lọc thông thấp Chuyển đổi Triển khai bộ lọc trên thực tế Hình 1.2: Quy trình thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn  Trong phương pháp suy hao chèn, chúng ta sẽ dựa trên đặc tả kỹ thuật của bộ lọc cần thiết kế để chọn ra kiểu bộ lọc có đáp ứng biên độ phù... nối tiếp hoặc song song  Bằng việc sử dụng các bộ chuyển đổi ngược băng thông rộng, tần số trung tâm của bộ lọc thông dải giờ đây chỉ còn phụ thuộc vào tần số cộng hưởng của các bộ cộng hưởng L, C nối tiếp (bộ chuyển đổi ngược trở kháng) hoặc song song (bộ chuyển đổi ngược dẫn nạp) Đây chính là cơ sở để thiết kế các bộ lọc thông dải có thể điều chỉnh tần số trung tâm 26 RS L’1 C’1 K0,1 L’n C’n K1,2... hoặc nối tiếp đối với bộ lọc thông dải và chắn dải) sử dụng trong bộ lọc Bậc của bộ lọc càng lớn thì khả năng chọn lọc tầng số càng cao, tuy nhiên suy hao của bộ lọc cũng sẽ tăng lên  Do việc thiết kế bộ lọc bậc cao yêu cầu khối lượng tính toán rất lớn nên trên thực tế thường sử dụng một số phần mềm CAD như Advanced System Design của Agilent hoặc MATLAB để thực hiện việc tổng hợp bộ lọc Ngoài ra một số... ứng của một bộ lọc thông thấp Maximally Flat - Equal Ripple (Tchebyscheff): đáp ứng biên độ trong dải thông của bộ lọc loại này có dạng gợn sóng So với bộ lọc Maximally Flat cùng bậc thì Equal Ripple có độ chọn lọc tần số cao hơn Đối với bộ lọc thông thấp Equal Ripple: (7) trong đó, là đa thức Tchebyscheff, là hằng số quyết định mức gợn trong dải thông Hình 1.5 mô tả đáp ứng của một bộ lọc thông thấp