Phân tích và thiết kế bộ lọc thông dải cho hệ thống WLAN dựa trên cấu trúc vòng cộng hưởng

Phân tích và thiết kế bộ lọc thông dải cho hệ thống WLAN dựa trên cấu trúc vòng cộng hưởng Phân tích và thiết kế bộ lọc thông dải cho hệ thống WLAN dựa trên cấu trúc vòng cộng hưởng Phân tích và thiết kế bộ lọc thông dải cho hệ thống WLAN dựa trên cấu trúc vòng cộng hưởng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

PHẠM NGỌC VŨ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM NGỌC VŨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TIN HỌC PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC THÔNG DẢI CHO HỆ THỐNG WLAN DỰA TRÊN CẤU TRÚC VÒNG CỘNG HƯỞNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Kỹ thuật Điện tử - Tin học 2009 Hà nội- 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM NGỌC VŨ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC THƠNG DẢI CHO HỆ THỐNG WLAN DỰA TRÊN CẤU TRÚC VÒNG CỘNG HƯỞNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TIN HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Kỹ thuật Điện tử - Tin học NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS ĐÀO NGỌC CHIẾN Hà Nội –2011 LỜI NÓI ĐẦU Bộ lọc tần số đóng vai trị quan trọng hệ thống thơng tin sóng điện từ, thời đại nay, công nghệ không dây phát triển cách nhanh chóng Phổ tần số sóng điện từ nguồn tài nguyên có hạn phải chia sẻ Bộ lọc có nhiệm vụ phân tách kết hợp tần số khác Yêu cầu quan trọng việc thiết kế lọc tần số khả chống nhiễu tín hiệu có tần số khác Như đặc tính lọc, hay đáp ứng tần, lọc phải có khả lựa chọn loại bỏ tần số dải tần cách tối ưu Không nằm ngồi xu hướng nhỏ gọn hóa thiết bị thơng tin liên lạc, lọc có kích thước nhỏ, hiệu suất cao giá thành thấp ngày quan tâm nghiên cứu phát triển Những tiến gần công nghệ vật liệu, bao gồm vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (High-temperature Superconductors – HTS), mạch tích hợp đơn tinh thể cao tần (Monolithic Microwave Integrated Circuits – MMIC), hệ vi điện (Microelectromechanic Systems – MEMS) … trở thành động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc nghiên cứu cấu trúc lọc vi dải (microstrip) dạng lọc khác cho ứng dụng cao tần Bên cạnh đó, với giúp sức công cụ hỗ trợ thiết kế máy tính (CAD tools), chẳng hạn phần mềm mô trường điện từ tạo nên cách mạng lĩnh vực phân tích thiết kế mạch cao tần Theo dạng đáp ứng tần, người ta chia lọc tần số thành bốn loại: Bộ lọc thông thấp (Low-pass filter – LPF), Bộ lọc thông cao (High-pass filter – HPF), Bộ lọc thông dải (Band-pass filter – BPF) Bộ lọc chắn dải (Band-stop filter – BSF) Trong đó, lọc thơng dải đóng vai trò gần quan trọng thiết bị thơng tin dùng sóng điện từ có lý thuyết phân tích thiết kế phức tạp Luận văn nhằm giới thiệu phương pháp thiết kế lọc thơng dải kích thước nhỏ gọn dạng mạch vi dải, với khả loại bỏ tần số dải thơng đạt mức cao Qua đây, tơi xin trân trọng cảm ơn gia đình tơi, thầy, cô giáo khoa Điện tử -Viễn thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, bạn bè phòng thí nghiệm Nghiên cứu Phát triển Truyền Thơng CRD đặc biệt PGS.TS Đào Ngọc Chiến, thầy giáo trực tiếp hướng dẫn luận văn tốt nghiệp nhiệt tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Phạm ngọc Vũ TÓM TẮT LUẬN VĂN Bộ lọc vi dải thân có kích thước nhỏ so với cấu trúc lọc khác chẳng hạn ống dẫn sóng Tuy nhiên, vài ứng dụng cụ thể yêu cầu mạch lọc vi dải phải có kích thước nhỏ Trong hệ thống thông tin vệ tinh thơng tin di động nay, việc thu nhỏ kích thước mạch lọc trở thành vấn đề quan trọng bậc Mặc dù kích thước mạch vi dải thu nhỏ cách chế tạo đế điện mơi có số điện mơi lớn, việc thay đổi cấu trúc hình học mạch vi dải lại thường tính đến hơn, số điện mơi lớn thường dẫn đến tượng sóng mặt gây tổn hao nhiều Một phương pháp thiết kế lọc nhỏ gọn uốn cong đường mạch, thường dùng cho mạch lọc có nhánh đường truyền dài Mặt khác, cấu trúc vịng cộng hưởng hai mode sóng dùng để tạo nên lọc kích thước nhỏ Luận văn nhằm giới thiệu phương pháp thiết kế mạch lọc thơng dải băng rộng kích thước nhỏ dựa cấu trúc vịng cộng hưởng hai mode sóng Trong luận văn này, lọc thiết kế để hoạt động hệ thống WLAN, tần số 2,4 GHz, băng thông tỷ lệ đạt đến 67% Mạch lọc mơ phân tích phần mềm CST Studio Suite ABSTRACT Microstrip filters are themselves already small in size compared with other filters such as waveguide filters However, for some applications, there are needs to have smaller microstrip filters Nowadays, satellite and mobile communication systems are such applications that size reduction is of primary importance Although miniaturization of microstrip filters can be achieved by using high dielectric constant substrates, reduction in size with changing the filters geometry is more desirable, because high dielectric permittivity will often introduce more surface waves and losses One useful method to achieve a compact size in filter designing is to have its different parts bended, especially for filters with stubs and long straight transmission lines On the other hand, filters using dual-mode microstrip ring or square loop resonator are other techniques of minimizing microstrip filter structures This thesis is to introduce a method to design a compact wideband band-pass filter based on dual-mode resonator In this thesis, a band-pass filter will be designed for satellite application, and will operate in WLAN band, 2,4 GHz, the fractional bandwidth is 67% The filter structure is simulated and analyzed with CST Studio Suite software MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 TÓM TẮT LUẬN VĂN ABSTRACT MỤC LỤC .5 DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 10 PHẦN MỞ ĐẦU 11 Chương .13 Giới thiệu .13 1.1 Bộ lọc tần số, vai trò phát triển 13 1.2 Động lực nghiên cứu 17 1.3 Kết mong muốn .20 Tổng kết chương 22 Chương .23 Cơ sở lý thuyết 23 2.1 Lý thuyết chung phân tích mạch điện cao tần 23 2.1.1 Lý thuyết đường truyền vi dải 24 2.1.2 Phân tích mạng siêu cao tần 26 2.1.2.1 Các tham số mạng siêu cao tần 26 2.1.2.2 Ma trận tán xạ S .27 2.1.2.3 Ma trận trở kháng Z dẫn nạp Y 29 2.1.2.4 Ma trận truyền đạt ABCD 30 2.2 Lý thuyết mạch lọc cao tần 32 2.2.1 Khái quát mạch lọc tần số 32 2.2.2 Bộ lọc thông thấp 33 2.2.3 Mạch lọc thông dải sử dụng linh kiện tham số tập trung 36 2.2.4 Mạch lọc với biến đổi trở kháng dẫn nạp 38 2.3 Phân tích cấu trúc vịng cộng hưởng 41 2.3.1 Mơ hình đường truyền cấu trúc cộng hưởng vòng 42 2.3.2 Mơ hình vách từ (magnetic-wall) cho vịng cộng hưởng 46 2.4 Phương pháp phân tích vi sai hữu hạn miền thời gian 49 2.4.1 Giới thiệu 49 2.4.2 Phương pháp vi sai hữu hạn miền thời gian 51 2.4.2.1 Công thức .51 2.4.2.2 Giới thiệu phương pháp vi sai hữu hạn miền thời gian 54 2.4.2.3 Tính ổn định thuật tốn .58 2.4.2.4 Điều kiện biện hấp thụ .59 2.4.2.5 Điều kiện biên hấp thụ Mur 59 2.4.2.6 Nguồn sóng 64 2.4.2.7 Kích thước cell 66 2.4.2.8 Kích thước bước thời gian cho việc ổn định 67 2.5 Giới thiệu phần mềm CST STUDIO SUITE 2008 69 Tổng kết chương 74 Chương .75 Phân tích, thiết kế mô lọc thông dải băng rộng cho hệ thống WLAN 75 3.1 Giới thiệu 75 3.2 Cơ sở thiết kế lọc thông dải băng rộng dạng vòng vi dải 76 3.2.1 Các mode sóng vịng cộng hưởng 76 3.2.2 Mạch lọc dựa cấu trúc vòng cộng hưởng hai mode sóng 80 3.2.3 Điều kiện cộng hưởng nhiều mode sóng 82 3.3 Mạch lọc thông dải băng tần WLAN 87 Tổng kết chương 93 Chương .94 Kết luận chung hướng phát triển 94 4.1 Kết luận chung 94 4.2 Hướng phát triển tương lai 94 Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh – Việt 95 Tài liệu tham khảo .96 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Bốn loại lọc: 13 Hình 1.2: Sơ đồ khối máy thu phát vô tuyến song công 14 Hình 1.3: Các cấu trúc lọc vi dải thông dụng: 17 Hình 1.4: Các cộng hưởng vi dải hai mode sóng: 19 Hình 1.5: Mạch lọc dải rộng kiểu nhánh đường truyền ngắn mạch (a) đáp ứng tần (b) 21 Hình 2.1: Phổ tần số sóng điện từ cao tần [1] 23 Hình 2.2: Đường truyền vi dải a) Cấu trúc hình học b) Phân bố trường 24 Hình 2.3: Mạng cao tần hai cửa (bốn cực) 26 Hình 2.4: Mạng hai cửa nối tầng mạng hai cửa tương đương 31 Hình 2.5: Đáp ứng tần bốn loại mạch lọc lý tưởng: 33 Hình 2.7: Đáp ứng tần mạch lọc thông thấp bậc 35 Hình 2.8: Mạch lọc thông thấp dạng bậc thang với linh kiện tham số tập trung 35 Hình 2.9: Sơ đồ mạch lọc thơng dải hình bậc thang 37 Hình 2.10: Đồ thị tổn hao xen theo tần số mạch lọc thông dải 37 Hình 2.11: Sơ đồ khối biến đổi trở kháng (a) biến đổi dẫn nạp (b) 39 Hình 2.12: Biến đổi tương đương thành phần trở kháng nối tiếp dẫn nạp song song sử dụng biến đổi: a )trở kháng (K); b) dẫn nạp (J) 40 Hình 2.13: Mạch lọc thơng dải tham số phân tán sử dụng biến đổi [1] 41 Hình 2.14: Cấu trúc cộng hưởng vịng cửa 43 Hình 2.15: Sóng đứng hai đoạn vịng cộng hưởng 45 Hình 2.16: Mạch cộng hưởng vi dải vịng kín: a) hình vng; b) hình trịn 45 Hình 2.17: Mơ hình vách từ (Magnetic-Wall) cho vòng cộng hưởng 47 Hình 2.18: Cách chia cell FDTD 54 Hình 2.19: Các vector E H cell 55 Hình 2.20: Thuật tốn FDTD 56 S21 & S11 -20 -40 -60 -80 Tần số (GHz) S11 (a) S21 (b) Hình 3.5: Mạch lọc thơng dải bậc hai: a) Sơ đồ; b) Dạng đáp ứng tần Có thể thấy với câu trúc trên, đáp ứng tần dải thơng có độ dốc cao, suy hao dải chắn 20 dB, hai điểm cực truyền đạt thấy rõ ràng khoảng tần số bên dải thông Tuy nhiên băng thông lọc hẹp, tỷ lệ 12% tần số trung tâm Nếu cách đó, ta kéo nhiều tần số cộng hưởng mode sóng khác gần nhau, ta tạo mạch lọc thơng dải có băng thơng rộng sườn dải thơng dốc trường hợp Điều đạt cách thêm vào cấu trúc vòng cộng hưởng vài nhánh đường truyền Phương pháp đề cập chi tiết phần 3.2.3 Điều kiện cộng hưởng nhiều mode sóng Dạng mạch lọc thơng dải mơ tả Hình 3.3 [6] Hai nguồn kích thích đặt hai vị trí vng góc với Các nhánh đường truyền đặt đường chéo vịng cộng hưởng hình vuông 𝑍1 , 𝑍2 𝑍3 trở kháng đặc trưng 𝜃1 , 𝜃2 𝜃3 chiều dài điện vòng cộng hưởng hai nhánh đường truyền 82 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạch lọc thông dải băng rộng [6] Với mode chẵn lẻ kích thích hai cửa, đường chéo vòng cộng hưởng trở thành vách từ vách điện Như thế, hai nửa cấu trúc chia đôi theo đường chéo tương đương với đường truyền hở mạch mode chẵn ngắn mạch mode lẻ Hình 3.4 Hình 3.7: Mơ hình đường truyền cho mạch lọc Hình 3.1: a) Vách từ (MW) vách điện (EW); b) Mode chẵn; c) Mode lẻ Ở trường hợp mode chẵn, bề rộng nhánh nửa nên trở kháng đặc trưng đoạn đường truyền lúc tăng gấp đơi Các mơ 83 hình tương đương giống với trường hợp cộng hưởng trở kháng nhảy bậc (Stepped-impedance resonator – SIR), điều kiện cộng hưởng xác định phương trình sau [7]: tan 𝜃1 tan 𝜃2 − 2𝑅𝑧 (tan 𝜃3 + 2𝑅𝑧 tan 𝜃1 ) + tan 𝜃1 tan 𝜃3 − 2𝑅𝑧 (tan 𝜃2 + 2𝑅𝑧 tan 𝜃1 ) = mode chẵn (3.1a) mode lẻ 𝑍1 tan 2𝜃1 = Trong 𝑅𝑧 = 𝑍2 𝑍1 = 𝑍3 𝑍1 (3.1b) Nếu 𝜃2 = 𝜃3 , (3.1) trở thành dạng quen thuộc: 𝑧 −tan 𝜃1 tan 𝜃2 =0 [2𝑅 2𝑅 tan 𝜃 +tan 𝜃 =0 𝑧 𝑍1 tan 2𝜃1 = (3.2a) (3.2b) Giải phương trình này, ta có tần số cộng hưởng Kết mô cho thấy chiều dài hai nhánh tăng lên, tần số hai mode cộng hưởng chẵn kéo lùi hai bên tần số cộng hưởng mode lẻ [5] Hiện tượng giúp ta tạo nên mạch lọc thông dải băng rộng sử dụng vịng cộng hưởng đa mode sóng Hình 3.8 [5] minh họa rõ cho điều này: 84 Hình 3.8: Đáp ứng tần mạch cộng hưởng ba mode sóng điều kiện ghép tương hỗ mode cộng hưởng yếu (nét đứt) ghép đầy đủ (nét liền) [5] Hình 3.9 [6] đồ thị tần số cộng hưởng chuẩn hoá hai mode chẵn đầu tiên, 𝑓𝑒1 /𝑓𝑜1 𝑓𝑒2 /𝑓𝑜1 so với chiều dài chuẩn hóa hai nhánh đường truyền (𝑡 = 𝜃2 /𝜃1 ) trường hợp hai nhánh có chiều dài khác Cả hai giá trị tần số chuẩn hóa giảm t tăng từ đến 1, dịch phía tần số thấp chiều dài hai nhánh không Dựa lý thuyết đường truyền siêu cao tần, điểm không truyền đạt đạt thành phần 𝑌21 ma trận dẫn nạp Y khơng Hình 3.10 [6] đồ thị giá trị phần ảo 𝑌21 phụ thuộc vào chiều dài điện 𝜃1 Bốn điểm giao đồ thị trục hoành xuất trường hợp nhánh không (đường nét liền), trong trường hợp hai nhánh thêm vào có chiều dài có hai điểm giao (đường nét đứt) Điều cho thấy suy hao dải chắn phía sau dải thơng tăng lên dải hàm truyền đạt xuất thêm điểm khơng 85 Hình 3.9: Tần số cộng hưởng chuẩn hóa mode chẵn (𝑓𝑒1 /𝑓𝑜1 𝑓𝑒2 /𝑓𝑜1 ) phụ thuộc vào chiều dài chuẩn hóa nhánh (𝑡 = 𝜃2 /𝜃1 ) hai trường hợp: hai nhánh (nét đứt) khơng (nét liền) [6] Hình 3.10: Giá trị phần ảo 𝑌21 phụ thuộc vào chiều dài điện vịng cộng hưởng [6] 86 3.3 Mạch lọc thơng dải băng tần WLAN Với phân tích trên, phần này, mạch lọc thông dải sử dụng vòng cộng hưởng vi dải thiết kế để hoạt động dải băng tần WLAN 2.4 GHz, từ 2.402 GHz đến 2.484 GHz Dải thơng có độ gợn tối đa cho phép dB, suy hao dải chắn đạt mức cao -20 dB để có đặc tính chọn lọc tần số tốt Trong sơ đồ Hình 3.6, tụ điện 𝐶𝑓 điểm kích thích cho vịng cộng hưởng thay cấu trúc dải xen kẽ đường tiếp điện Cấu trúc góp phần làm tăng suy hao dải chắn phía trước dải thơng (các tần số 2.4GHz) Chu vi vòng cộng hưởng chiều dài tồn bước sóng 𝑓𝑔 = 2.45 GHz (𝜃1 = 900 ) Các nhánh đường truyền thay cấu trúc rẽ nhánh, làm giảm kích thước toàn cấu trúc lọc Các đường tiếp điện kéo dài sang hai bên cấu trúc xen kẽ, làm tăng chiều dài ghép tương hỗ đường tiếp điện vịng cộng hưởng, nhờ suy hao dải chắn 2.4 GHz tăng lên mức tối đa Hình 3.5 mơ tả kích thước cuối mạch lọc thơng dải, mơ hình xây dựng đế điện mơi FR4, có số điện mơi tương đối 𝜖𝑟 = 4.4, bề dày h = 0.6 mm Kết mô mạch lọc phần mềm CST MICROWAVE STUDIO 2008 trình bày Hình 3.6, bao gồm đáp ứng tần (S21) trễ nhóm (Group Delay) Hình 3.11 sơ đồ mạch in lọc, kích thước tổng cộng tồn cấu trúc 25 mm × 25 mm tham số khác lọc cho bảng Hình 3.12 đáp ứng S21 lọc ứng với giá trị (d) khác kích thước Stub hình vng Ta nhận thấy thay đổi giá trị d, độ dốc đáp ứng tần thay đổi, đồng thời dải thông mức dB thay đổi Để thỏa mãn, ta lựa chọn giá trị d = mm 87 Hình 3.13 kết khảo sát S21 giá trị độ rộng g khác khe hẹp cửa vào Giá trị g định giá trị điện dung Cf đầu vào, định độ suy hao dải chắn phía dải thông Khi g tăng độ suy hao tăng Tuy nhiên băng thơng bị ảnh hưởng, giá trị g cuối lựa chọn 0.3 mm h_sub W_sub t w1 w2 w1 d w2 wf s l a g lf w3 Stub hình vng (Phần tử xáo trộn) Hình 3.11: Mạch lọc thơng dải băng thông cho băng tần WLAN (từ 2.402 – 2.484 GHz) Bảng tham số mơ hình mạch lọc W_sub = 25, w1 = 2, w2 = 1.5, w3 = 0.5, lf = 7.2, wf = 1.5, g = 0.3, d = 2.7, l = 13.3 a = 3.15, s = 2.1, h_sub = 1.6, t = 0.05 88 Sự ảnh hưởng bề rộng w1 w2 khảo sát hình 3.14 3.15 Hình 3.16 kết mơ hệ số phản xạ S11 hệ số truyền đạt S21 mơ hình mạch lọc tối ưu với tham số cho bảng Từ hình vẽ ta thấy rằng, dải thơng mơ hình từ 2.401 đến 2.495 GHz Mơ hình chế tạo thực tế (như hình 3.17) kết đo đạc hình 3.18 -10 S21 (dB) -20 -30 -40 d = 2.0 mm d = 2.5 mm -50 d = 3.0 mm d = 3.5 mm -60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Frequency (Ghz) Hình 3.12: Kết mô hệ số truyền đạt (𝑆21 ) thay đổi kích thước Stub hình vng 89 -10 S21 (dB) -20 -30 -40 g =0.2 mm g =0.3 mm -50 g =0.4 mm g =0.5 mm -60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Frequency (GHz) Hình 3.13: Kết mô hệ số truyền đạt (𝑆21 ) thay đổi độ rộng khe g -10 S21 (dB) -20 -30 -40 w1 = 1.5 mm -50 w1 = 2.0 mm w1 = 2.5 mm -60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Frequency (GHz) Hình 3.14: Kết mô hệ số truyền đạt (𝑆21 ) thay đổi bề rộng w1 90 -10 S21 (dB) -20 -30 -40 w2 = 1.2 mm w2 = 1.4 mm -50 w2 = 1.6 mm w2 = 1.8 mm -60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Frequency (GHz) Hình 3.15: Kết mơ hệ số truyền đạt (𝑆21 ) thay đổi bề rộng w2 -10 S-Parameters -20 -30 -40 -50 S11 S21 -60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Frequency (GHz) Hình 3.16: Kết mô hệ số phản xạ (S11) hệ số truyền đạt (𝑆21 ) mơ hình lọc cuối 91 Hình 3.17: Mơ hình mạch lọc chế tạo thực tế S11 S12 dB -10 -20 -30 -40 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 Frequency (GHZ) Hình 3.18: Kết đo đạc mạch lọc Một đặc tính quan trọng khác lọc trễ nhóm từ đầu vào đến đầu Hình 3.19 cho thấy trễ nhóm đồng từ cửa đến cửa mạch lọc khoảng dải thông 92 10 GroupDelay (ns) -2 -4 -6 -8 -10 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Frequency (GHz) Hình 3.19: Trễ nhóm từ cửa đến cửa Tổng kết chương Trong chương này, tơi vừa trình bày phương pháp thiết kế kết mô mạch lọc thông dải băng tần WLAN Cấu trúc lọc chế tạo đế điện môi FR4 dày 0.6 mm Bằng cách thêm vào vòng cộng hưởng nhánh đường truyền có chiều dài thích hợp, ta đạt điều kiện cộng hưởng nhiều mode sóng, tức tạo điểm cực truyền đạt tần số lân cận Từ tạo nên mạch lọc có băng thơng rộng sườn dải thơng dốc Mạch lọc đề xuất có thay đổi nhỏ cấu trúc, làm kích thước thu nhỏ So với cấu trúc lọc truyền thống giới thiệu Chương 1, cấu trúc có chiều dài nửa, có khả chọn lọc tần số tối ưu hẳn 93 Chương Kết luận chung hướng phát triển 4.1 Kết luận chung Luận văn trình bày lý thuyết áp dụng vào q trình phân tích thiết kế mạch lọc thơng thường Bên cạnh đó, vấn đề có liên quan đến cấu trúc vịng cộng hưởng vi dải hai mode sóng đề cập cách khái quát Với hỗ trợ phần mềm mơ phỏng, phân bố trường đặc tính cộng hưởng cấu trúc thể cách trực quan, khẳng định tính đắn lý thuyết phân tích Một mạch lọc thơng dải băng rộng, có dải tần 2.4 GHz xây dựng, nhằm minh họa cho phương pháp thiết kế sử dụng cấu trúc cộng hưởng vịng đa mode sóng Với việc tạo nhiều mode cộng hưởng có tần số gần nhau, ta đạt dải thơng rộng với đáp ứng tần có sườn dốc, làm tăng khả chọn lọc tần số Quan trọng hơn, mạch lọc thiết kế có kích thước nhỏ gọn, có khả tích hợp nhiều hệ thống 4.2 Hướng phát triển tương lai Trong điều kiện thông tin lúc nơi nay, việc tạo lọc có khả tùy biến cao đề tài thu hút ý nhà nghiên cứu Khái niệm Bộ lọc thích nghi (Adaptive Filter) đời từ yêu cầu Đã có số nghiên cứu nhằm thiết kế lọc có khả thay đổi đặc tính lọc kích thích điện (reconfigurable filter) sử dụng cấu trúc vịng cộng hưởng đa mode sóng linh kiện tích cực Varactor hay FET Vì thế, luận văn hồn tồn có khả phát triển theo hướng tạo lọc thích nghi có băng thơng tùy biến kích thước nhỏ, ứng dụng nhiều hệ thống truyền thông đại 94 Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh – Việt STT Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt Microwave Vi ba (cao tần) Baseband Băng Lowpass Filter Bộ lọc thông thấp Bandpass Filter Bộ lọc thông dải Highpass Filter Bộ lọc thông cao Bandstop Filter Bộ lọc chắn dải Microstrip line Đường truyền vi dải Cell Ô, khối nhỏ Mesh Lưới, tạo lưới 10 Group Delay Trễ nhóm 95 Tài liệu tham khảo [1] Jia-Sheng Hong, M J Lancaster, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications, John Wiley & Sons, 2001 [2] David M Pozar, Microwave Engineering, Second Edition, John Wiley & Sons, 1998 [3] Kai Chang, Lung-Hwa Hsieh, Microwave Ring Circuit and Related Structures, Second Edition, Wiley-Interscience, John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2004 [4] Lung-Hwa Hsieh and Kai Chang, “Compact, Low Insertion-Loss, SharpRejection, and Wide-Band Microstrip Bandpass Filters”, IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, Vol 51, No 4, pp 1241-1246, April 2003 [5] Sheng Sun and Lei Zhu, “Wideband Microstrip Ring Resonator Bandpass Filters Under Multiple Resonances”, IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, Vol 55, No 10, pp 2176-2182, October 2007 [6] Sheng Sun and Lei Zhu, "Wideband microstrip ring resonator bandpass filter with asymmetrically-loaded stubs," in Asia-Pacific Microwave Conf (APMC'08), December 16-20, 2008 [7] M Makimoto, S Yamashita, Microwave Resonators and Filters for Wireless Communication: Theory, Design and Application, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2001 [8] Phạm Minh Việt, Kỹ thuật siêu cao tần, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2002 [9] Reinhold Ludwig, Pavel Bretchko, RF Circuit Design – Theory and Applications, Prentice Hall, 2000 [10] Allen Taflove and Susan C Hagness, Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, Artech House, 2nd ed., MA 2000 96 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM NGỌC VŨ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ BỘ LỌC THÔNG DẢI CHO HỆ THỐNG WLAN DỰA TRÊN CẤU TRÚC VÒNG CỘNG HƯỞNG Chuyên... chọn lọc cách ly tần số Trong luận văn này, mạch lọc với dải thơng bao phủ tồn hệ thống WLAN (2,4 GHz) thiết kế, nhằm minh họa cho phương pháp thiết kế lọc thơng dải băng rộng dựa cấu trúc vịng cộng. .. 2.3 Phân tích cấu trúc vòng cộng hưởng 41 2.3.1 Mơ hình đường truyền cấu trúc cộng hưởng vòng 42 2.3.2 Mơ hình vách từ (magnetic-wall) cho vịng cộng hưởng 46 2.4 Phương pháp phân