Nghiên cứu về bộ lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -o0o - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đề tài: NGHIÊN CỨU VỀ BỘ LỌC ĐIỀU HƯỞNG CHO TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN (STUDY ON TUNABLE FILTER FOR RADIO COMMUNICATIONS) Sinh viên thực hiện: NGUYỄN CÔNG LONG MSSV: CB170223 Lớp: KTĐT-2017B Giảng viên hướng dẫn PGS.TS NGUYỄN XUÂN QUYỀN Cán phản biện Hà Nội, 2019 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình thân tơi tiến hành nghiên cứu triển khai thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Xuân Quyền Ngoài tài liệu tham khảo trích dẫn, tất số liệu kết mơ trung thực thân tơi thu thập q trình mơ Nếu có phát gian lận nào, tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ Tác giả Nguyễn Công Long Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU THUẬT NGỮ/TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 10 NỘI DUNG 13 CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN 13 1.1 GIỚI THIỆU 13 1.1.1 Khái niệm 13 1.1.2 Lịch sử ứng dụng 14 1.2 LÝ THUYẾT ĐƯỜNG TRUYỀN 15 1.3 ĐỒ THỊ SMITH 17 1.3.1 Cơ sở đồ thị Smith 17 1.3.2 Mô tả đồ thị Smith 19 1.3.3 Các phương pháp phối hợp trở kháng điều chỉnh 22 1.3.4 Bộ ghép phần tư bước sóng (λ/4) 26 1.3.5 Điều chỉnh phối hợp trở kháng dùng dây chêm – Double-Stub Tunning 27 1.4 PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN CAO TẦN 29 1.4.1 Ma trận tán xạ (Scattering matrix) 31 1.4.2 Ma trận truyền ABCD (The Transmission (ABCD) Matrix) 31 1.4.3 Các mạng hai cửa 33 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN THIẾT KẾ BỘ LỌC ĐIỀU HƯỞNG 34 2.1 LÝ THUYẾT BỘ LỌC TẦN SỐ 35 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến 2.1.1 Bộ lọc 35 2.1.2 Các lọc điều chỉnh 36 2.1.3 Ứng dụng lọc điều chỉnh cho mạng vô tuyến 38 2.2 THIẾT KẾ BỘ LỌC CAO TẦN 39 2.2.1 Thiết kế lọc phương pháp tổn hao chèn 39 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ CỘNG HƯỞNG CỦA BỘ LỌC THÔNG DẢI 50 2.3.1 Thiết kế lọc sử dụng chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp 50 2.3.2 Một số phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng 59 CHƯƠNG 3: BỘ LỌC THƠNG DẢI CĨ THỂ ĐIỀU CHỈNH VỚI CÁC BĂNG TẦN KÉP CÓ THỂ ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP 68 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 68 3.2 PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT 70 3.2.1 Phân tích kích thích chế độ lẻ chế độ chẵn 70 3.2.2 Hệ số ghép (Ki) 74 3.2.3 Hệ số phẩm chất mở rộng 77 3.3 THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BỘ LỌC THÔNG DẢI BĂNG TẦN KÉP ĐIỀU HƯỞNG HAI DẢI DẦN 515 - 770 MHZ VÀ 1.09 – 1.28 GHz 78 3.3.1 Quy trình thiết kế 78 3.3.2 Thiết kế lọc thực hóa 79 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vơ tuyến DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Dây dẫn song song mơ hình tương đương 15 Hình Dây dẫn với trở kháng đặc trưng Z0, hệ số truyền γ giới hạn trở kháng tải Zt 17 Hình Đồ thị Smith 19 Hình Mạng phối hợp trở kháng 23 Hình Mạng phối hợp hình L (a) Mạng cho zL bên đường + jx (b) Mạng cho zL bên đường tròn + jx 24 Hình Phối hợp trở kháng đoạn dây chêm đơn (a) Dây chêm song song (b) Dây chêm nối tiếp 25 Hình Sơ đồ phối hợp trở kháng sử dụng dây nhánh song song 27 Hình Đồ thị Smith mô tả hoạt động mạch điều chỉnh phối hợp trở kháng hai dây chêm 28 Hình Mạng cao tần hai cửa (bốn cực) 30 Hình 10 Mạng N cổng 31 Hình 11 (a) Mạch hai cổng; (b) Kết nối chuỗi mạch hai cổng 32 Hình 12 Mạng hai cửa với trở kháng tải nguồn tổng quát 34 Hình 13 Đáp ứng lọc thông dải lý tưởng 36 Hình 14 Bộ lọc khoang (màu đen) lọc phần tử gộp (màu xám) nhỏ cho 500 MHz [3] 36 Hình 15 Phương pháp tiếp cận tần số trung tâm điều chỉnh lọc 37 Hình 16 Kiến trúc máy thu đơn giản hóa [9] 39 Hình 17 Sơ đồ mạch điện tổng quát 40 Hình 18 Quy trình thiết kế lọc phương pháp suy hao chèn 40 Hình 19 Ngun mẫu lọc thơng thấp 42 Hình 20 Đáp ứng lọc thơng thấp Butterworth 43 Hình 21 Đáp ứng tần số lọc thông thấp Butterworth 44 Hình 22 Đáp ứng lọc thông thấp Tchebyscheff 45 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thơng vơ tuyến Hình 23 Đáp ứng lọc thơng thấp Elliptic 48 Hình 24 Ngun mẫu lọc thơng thấp Elliptic (a) Nối tiếp nhánh cộng hưởng song song (b) Song song nhánh cộng hưởng nối tiếp 49 Hình 25 Đáp ứng tần số lọc thông thấp Elliptic 50 Hình 26 Đặc tính chuyển đổi ngược trở kháng (bên trái) dẫn nạp (bên phải) 51 Hình 27 Sử dụng Inverter để chuyển đổi tương đương tụ điện cuộn cảm 52 Hình 28 Ví dụ việc thực hóa Admittance Inverter 54 Hình 29 Bộ lọc thơng thấp sử dụng Impendance Inverter [10] 55 Hình 30 Bộ lọc thơng thấp sử dụng Admittance Inverter [10] 55 Hình 31 Sơ đồ nguyên lý hai lọc thông thấp tương đương 56 Hình 32 Đặc tính truyền đạt hai lọc thơng thấp tương đương 56 Hình 33 Chuyển đổi LPF → BPF (Admittance Inverter) [10] 57 Hình 34 Chuyển đổi LPF → BPF (Impedance Inverter) [10] 58 Hình 35 Sơ đồ nguyên lý hai lọc thông dải tương đương 58 Hình 36 Đặc tuyến hai lọc thông dải tương đương 59 Hình 37 Mơ hình mạch điện tương đương đơn giản 60 Hình 38 Mơ hình SPICE 61 Hình 39 (a) Cấu trúc lọc đề xuất (b) Mạch kích thích tương đương chế độ lẻ (c) Mạch kích thích chế độ chẵn 63 Hình 40 Sơ đồ khối DTC 64 Hình 41 Mạch điện tương đương DTC 64 Hình 42 Điện dung cấu hình nối tiếp song song 65 Hình 43 Hệ số phẩm chất Q DTC cấu hình song song 66 Hình 44, Mặt cắt ngang tụ điện RF-MEMS vị trí khơng hoạt độn (a) kích hoạt (b) 67 Hình 45 Sơ đồ lọc thơng dải băng tần kép điều chỉnh đề xuất 70 Hình 46 (a) Sơ đồ cộng hưởng chế độ kép đề xuất (b) Mạch chế độ lẻ tương đương (c) Mạch chế độ chẵn tương đương 71 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thơng vơ tuyến Hình 47 Đồ họa chứng minh tần số cộng hưởng chế độ chẵn lẻ so với hai tụ điện riêng biệt (a) Tụ điện chế độ lẻ thay đổi (Codd) Tụ điện chế độ chẵn thay đổi(Ceven) 73 Hình 48 Sơ đồ hai cộng hưởng ghép với cặp cổng cân 74 Hình 49 Các mạch tương đương để xác định hệ số ghép theo kích thích chế độ lẻ chế độ chẵn (a) Phân chia chế độ lẻ (b) Phân chia chế độ chẵn 74 Hình 50 Hệ số ghép tính tốn so với tụ điện chế độ lẻ chẵn (a) Đối với băng thông (b) Đối với băng thông thứ hai 76 Hình 51 Mạch tương đương với khớp nối I/O riêng biệt (a) Trường hợp chế độ lẻ (b) Trường hợp chế độ chẵn 77 Hình 52 Mơ hình tương đương điốt biến dung SMV1413 (Skyworks) 80 Hình 53 Sơ đồ lọc thơng dải băng tần kép hai cổng điều chỉnh đề xuất 81 Hình 54 Sơ đồ nguyên lý đi-ốt biến dung SMV1413-001LF 82 Hình 55 Sơ đồ nguyên lý đi-ốt biến dung SMV1237-001LF 82 Hình 56 Sơ đồ nguyên lý lọc thông dải băng tần kép điều chỉnh đề xuất 83 Hình 57 Kết mơ phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thông thứ hai điều chỉnh băng thứ (Phần_1) 83 Hình 58 Kết mô phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thông thứ hai điều chỉnh băng thứ (Phần_2) 84 Hình 59 Kết mơ phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thông thứ điều chỉnh băng thứ hai (Phần_1) 85 Hình 60 Kết mơ phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thông thứ điều chỉnh băng thứ hai (Phần_2) 85 Hình 61 Kết mô đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh (Phần_1) 86 Hình 62 Kết mơ đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh (Phần_2) 86 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Chuẩn hóa trở kháng tần số 41 Bảng Chuyển đổi từ lọc thông thấp sang loại lọc khác 42 Bảng Các giá trị phần tử cho nguyên mẫu lọc thông thấp Butterworth (g0 = 1, Ωc = 1, LAr = 3.01 dB Ωc 44 Bảng Các giá trị phần tử cho nguyên mẫu lọc thông thấpTchebyscheff 47 Bảng Các giá trị phần tử cho nguyên mẫu lọc thông thấp Elliptic 49 Bảng Một số phương pháp thực hóa chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp 53 Bảng So sánh số loại tụ điện biến dung 67 Bảng Các tham số lọc thông dải băng tần kép điều chỉnh 81 Bảng So sánh hiệu lọc thông dải băng tần kép điều chỉnh 88 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến THUẬT NGỮ/TỪ VIẾT TẮT English SDR Software Defined Radio Tiếng Việt Vô tuyến định nghĩa phần mềm UHF Ultra high frequency SCT Tần số cực cao Siêu cao tần SWR Standing wave ratio Tỷ số sóng đứng VSWR Voltage Standing Wave Ratio Tỷ số sóng đứng điện áp YIG yttrium iron garnet Loại Laser rắn sử dụng thể pha lê SAW Surface Acoustic Waves Hiệu ứng áp điện sóng âm bề mặt Cộng hưởng sóng âm BAW RF Radio frequency Tần số vô tuyến CR Cognitive Radio Networks Mạng vô tuyến LNA Low noise amplifier Bộ khuếch đại nhiễu thấp Bộ tạo dao động cục LO MEMS Microelectromechanical System Hệ thống vi điện tử 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 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Để đáp ứng nhu cầu thông tin lúc, nơi, công nghệ truyền thông không dây ngày quan tâm nghiên cứu phát triển 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 thơng thay đổi q trình hoạt động, việc thực hóa thiết bị gặp phải trở ngại cơng 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 thơng dải cấu hình tần số cộng hưởng Lịch sử nghiên cứu Bộ lọc tương tự có lịch sử phát triển lâu đời, chí từ trước chiến tranh giới thứ II [1] Do tầm quan trọng thiết bị hệ thống viễn thông, nhiều cơng 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 cơng trình nghiên cứu thực hiện: - Trong báo [5], B Kapilevich đề cập tới lý thuyết q trình thực hóa lọc thơng dải sử dụng diode biến dung với băng thông cố định có bù suy hao dải thơng 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 s cng hng: 1080 ữ 1440MHz; ã Bng thụng 3dB: 60 ± 5MHz; 10 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thơng vơ tuyến mạch lọc điều chỉnh bao gồm tất hiệu ứng gián đoạn bất ngờ, hiệu ứng xuyên lỗ hiệu ứng khớp nối không liền kề 3.3.2 Thiết kế lọc thực hóa 3.3.2.1 Thiết kế lọc Để chứng minh quy trình phân tích thiết kế trên, lọc điều chỉnh thiết kế cộng hưởng microstrip với tải điốt biến dung để đạt thông số kỹ thuật sau: Dải thông điều chỉnh đầu tiên: 515 - 770 MHz Băng thông phân đoạn dải thông đầu tiên: 15 - 19% Băng thông điều chỉnh thứ hai: 1.09 – 1.28 GHz Băng thông tuyệt đối băng thông thứ hai: 170 MHz Số cực: hai Loại: Đáp ứng tần số Butterworth Để lấy tham số thiết kế cần thiết cho lọc điều chỉnh, lọc tần số trung tâm f1 = 515 MHz f2 = 1.09 GHz với băng thông phân đoạn dB tương ứng 15 - 19% băng thông tuyệt đối dB 170 ± 30 MHz Các tham số mong muốn lấy từ nguyên mẫu thông thấp thứ hai, đưa K1 = 0.132, K2 = 0.10, Qexo = 8.5 Qexe = 19.2 Với tham số thiết kế biết này, giá trị phần tử khớp nối phụ thuộc tần số cho lọc điều chỉnh lý tưởng Tổng chiều dài L điện dung C1 xác định theo hai tần số trung tâm băng thông kép, tức là, f1 = 515 MHz f2 = 1.09 GHz Để đạt giá trị mong muốn K1 K2 tương ứng ra, tham số dòng ghép L3 S chọn cho hệ số ghép mô đáp ứng giá trị mong muốn trình điều chỉnh phạm vi Các tham số cho điện dung phù 79 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến hợp đầu vào Cin CM chọn cho hệ số phẩm chất mở rộng để đáp ứng yêu cầu phạm vi điều chỉnh định Qexo Qexe 3.3.2.2 Xác minh thực nghiệm Hình 52 Mơ hình tương đương điốt biến dung SMV1413 (Skyworks) Để thực hóa cấu trúc liên kết lọc thiết kế đáp ứng tần số mong muốn, lọc băng tần kép điều chỉnh thiết kế chế tạo đế F4B-2 0,8 mm với εr = 2.65 sử dụng quy trình khắc đồng PCB lớp Bộ lọc đề xuất sử dụng điốt biến dung với hai loại từ Skyworks: SMV1413-001LF để điều chỉnh Ceven SMV1237-001LF để điều chỉnh Codd, tương ứng Điện dung biến đổi đơn 1.77 pF đến 9.24 pF độ lệch ngược 30 V V SMV1413-001LF 9.47 pF đến 71.82 pF độ lệch ngược 15 V V SMV1413-001LF Lưu ý: đi-ốt biến dung có chứa thành phần cuộn cảm nối tiếp ký sinh, sơ đồ mạch điện tương đương mơ tả Hình 52, nên đi-ốt biến dung đưa vào cộng hưởng song song gây sai lệch nguyên lý hoạt động tần số đủ cao Ngược lại sử dụng cộng hưởng LC nối tiếp, thành phần điện cảm ký sinh trở thành phần 80 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến điện cảm nối tiếp cộng hưởng, tạo thuận lợi cho việc phân tích tính tốn Hình 53 Sơ đồ lọc thơng dải băng tần kép hai cổng điều chỉnh đề xuất Mạch phân cực dc hình thành cách sử dụng hai điện trở 100 kΩ kết nối để giảm rị rỉ tín hiệu RF qua mạng phân cực Các dòng đầu vào/đầu đặt cộng hưởng Hai tụ điện gốm Cin CM gắn vào đường cấp, hoạt động mạng khớp đầu vào/đầu Hai tụ điện khối dc khác gắn đường dây Các tham số cho bố trí cuối lọc điều chỉnh đề xuất (tham khảo Hình 53), đưa Bảng W L1/L2/L3 S C1/Cin/CM/Cdc (pF) 1.0 9.0/10.0/9.5 0.2 1.0/15.0/1.6/15.0 Bảng Các tham số lọc thơng dải băng tần kép điều chỉnh 3.3.2.3 Mô Chúng ta cần thực mô để kiểm chứng thiết kế lý thuyết Việc mô thực phần mềm Advanced System Design 2016 Mô sử dụng linh kiện L, C lý tưởng (trừ đi-ốt biến dung sử dụng tham số thực nhà sản xuất cung cấp) Sơ đồ ngun lý mơ tả Hình 56 kết mơ mơ tả Hình 57 Hình 58, đó: 81 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thơng vơ tuyến • Mạch in: F4B-2 dày 0.8mm, lớp đồng dày 0.035mm • Các đi-ốt biến dung SMV1413-001LF SMV1237-001LF hai loại đi-ốt biến dung từ Skyworks, sơ đồ nguyên lý mơ tả Hình 54 Hình 55, hai đi-ốt biến dung (trong sơ đồ nguyên lý) có (SMV1413-001LF có LS=0.7nH, SMV1437-001LF có LS=1.5nH Hình 54 Sơ đồ ngun lý đi-ốt biến dung SMV1413-001LF Hình 55 Sơ đồ nguyên lý đi-ốt biến dung SMV1237-001LF 82 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thơng vơ tuyến Hình 56 Sơ đồ nguyên lý lọc thông dải băng tần kép điều chỉnh đề xuất Hình 57 Kết mô phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thơng thứ hai điều chỉnh băng thứ (Phần_1) 83 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vơ tuyến Hình 58 Kết mơ phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thông thứ hai điều chỉnh băng thứ (Phần_2) Hình 57 Hình 58 hiển thị kết mô đo lọc băng tần kép điều chỉnh với băng thông thứ mức thấp cao tần số trung tâm chúng Ta cố định băng thông thứ hai điều chỉnh băng thông thứ tần số trung tâm Tần số trung tâm băng thông thứ hai cố định mức 1.09 GHz tần số trung tâm băng thông thứ điều chỉnh từ 515 đến 770 MHz với băng thông phân đoạn dB ~ 13 - 19% 84 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thơng vơ tuyến Hình 59 Kết mô phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thơng thứ điều chỉnh băng thứ hai (Phần_1) Hình 60 Kết mô phỏng, đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh cố định băng thơng thứ điều chỉnh băng thứ hai (Phần_2) Hình 59 Hình 60 hiển thị kết mơ đo lọc băng tần kép điều chỉnh với băng thông thứ mức thấp cao tần số trung tâm chúng Ta có tần số trung tâm băng thông thứ cố định tần số trung tâm băng thơng thứ hai điều chỉnh Tần số trung tâm 85 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến băng thông cố định mức 515 MHz tần số trung tâm băng thông thứ hai điều chỉnh từ 1.09 đến 1.28 GHz Hình 61 Kết mô đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh (Phần_1) Hình 62 Kết mô đo lường lọc băng tần kép điều chỉnh (Phần_2) 86 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến Kết Hình 61 Hình 62 cho thấy tổn hao ngược đo tốt 15 dB tồn phạm vi điều chỉnh băng thơng tổn hao chèn thay đổi từ 0.4 đến 1.5 dB tổn hao ngược tốt 34 dB băng thơng thứ tồn phạm vi điều chỉnh Đặc biệt, băng thông thứ băng thơng tuyệt đối lọc giữ mức giá trị xấp xỉ khoảng 170 ± 30 MHz phạm vi điều chỉnh từ 1.09 đến 1.28 GHz với tổn hao chèn 0.023 – 0.686 dB, coi băng thơng tuyệt đối không đổi Từ kết này, rõ ràng tần số trung tâm băng thông kép lọc điều chỉnh đề xuất điều chỉnh độc lập mà khơng có hạn chế thiết kế triển khai So sánh hiệu lọc thơng dải băng tần kép điều chỉnh đề xuất với lọc băng tần kép báo cáo khác tóm tắt Bảng Tần số điều chỉnh Băng thông tuyệt [GHz] đối dB x x 1.3 1.9 – 3.6 N X x 1.8 2.3 – 4.5 N X x 1.2 – 3.3 N 2.40 – 5.7 – 8.2 – 1.99 – 1.80 2.88 8.5 % 12.4 % 4.4 1.6 – 4.2 Y 2.20 – 3.45 – 2.70 4.20 X x ~3 - ~4 - Y Bộ 0.515 - 1.09 – 13 - 170 ± lọc 0.77 1.28 19% 30 Y [31] @1.15 2.51 Fixed 5.25 – @2.43 5.74 0.85 – 1.40 – 1.20 2.14 1.48 – A 𝑓2 [30] 2.12 – khiển 𝑓1 [28] Fixed điều 𝑓2 [27] 𝑓2 Tham số 𝑓1 [26] 𝑓1 Tổn hao chèn [dB] 0.85 – 2.42 0.4 – 1.5 0.023 – 0.686 điện áp 87 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến đề (MHz) xuất Bảng So sánh hiệu lọc thơng dải băng tần kép điều chỉnh Bộ lọc thông dải băng tần kép điều chỉnh đề xuất cung cấp đặc tính băng thơng kép độc lập với cấu trúc liên kết khớp nối đơn giản loại điện áp điều khiển 88 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến KẾT LUẬN Những kết đạt được: Trong luận văn, lọc thông dải băng tần kép hai chế độ nghiên cứu thiết kế cho băng thơng kép điều chỉnh độc lập Bộ cộng hưởng chế độ kép với tải đi-ốt biến dung đề xuất phân tích để xác định độc lập tần số cộng hưởng chế độ lẻ chế độ chẵn Dựa phương trình quy trình thiết kế trình bày, lọc hai băng tần hai cực với băng thông phân đoạn băng thông thứ điều chỉnh băng thơng tuyệt đối băng thông thứ hai không đổi thể tốt với kết mô phỏng, tần số trung tâm băng thông thứ hai cố định tần số trung tâm băng thông thứ điều chỉnh từ 515 đến 770 MHz với băng thông phân đoạn dB ~ 13 - 19%, tần số trung tâm băng thông cố định tần số trung tâm băng thông thứ hai điều chỉnh từ 1.09 đến 1.28 GHz với tổn hao ngược tốt 34 dB toàn phạm vi điều chỉnh Đặc biệt, băng thông tuyệt đối lọc giữ mức giá trị xấp xỉ khoảng 170 ± 30 MHz phạm vi điều chỉnh từ 1.09 đến 1.28 GHz với suy hao chèn 0.023 – 0.686 dB, coi băng thông tuyệt đối không đổi Cấu trúc liên kết lọc trình bày luận văn có khả hấp dẫn việc điều chỉnh phạm vi hai băng thông cách chọn giá trị khác công suất đi-ốt biến dung Định hướng phát triển tương lai: Những kết đạt luận văn số điểm hạn chế, cần tiếp tục nghiên cứu để hồn thiện: • Q trình xác định tham số điều khiển (điện áp điều khiển đưa vào đi-ốt biến dung) điểm tần số cộng hưởng thực tay 89 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến 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 • Tính thực tiễn lọc nâng lên nhiều trang bị giao diện điều khiển số • Nghiên cứu phương pháp cải thiện suy hao dải thông giảm kích thước vật lý lọc 90 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kiều Khắc Lâu, Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần, Nhà xuất Giáo Dục, 2006 [2] Phạm Minh Việt, Kỹ thuật siêu cao tần, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2002 [3] Anatech Electronics Inc., 2009 Guidelines for choosing RF and Microwave products, [pdf document] [Accessed January 2013] Available: http://www.anatechelectronics.com/products/large/CMS/Files/Anatech%20Filter%20De sign%20Guide3.pdf [4] David M Pozar, “Microwave Engineering3rd Edition”, 1994 [5] I C Hunter, 2001 Theory and Design of Microwave Filters England: The Institution of Electrical Engineers, pp 49-99, 107-116, 125-131 [6] J Uher and W J R Hoefer, 1991."Tunable microwave and millimeter-wave band-pass filters", Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on, vol 39, pp 643-653 [7] K Hashimoto, S Tanaka and M Esashi, 2011 "Tunable RF SAW/BAW filters: Dream or reality?" in Frequency Control and the European Frequency and Time Forum (FCS), 2011 Joint Conference of the IEEE International, pp 1-8 [8] M R Dzulkifli, M R Kamarudin and T A Rahman, 2011 "Spectrum occupancy at UHF TV band for cognitive radio applications," in RF and Microwave Conference (RFM), 2011 IEEE International, pp 111-114 [9] D Cabric, S M Mishra and R W Brodersen, 2004 "Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios”, Signals, Systems and Computers, 2004.Conference Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference on, 7-10 Nov.,Vol.1, pp 772-776 [10] Pierre Jarry, Jacques Beneat, “Advanced Design Techniques and Realizations of Microwave and RF Filters”, Wiley-IEEE Press, 2008 [11] W J Keane, “YIG filters aid wide open receivers,” Microw J., vol.17, no 8, Sep 1980 [12] S J Park and G M Rebeiz, “Low-loss two-pole tunable filters with three different predefined bandwidth characteristics,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 56, no 5, pp 1137-1148, May 2008 [13] M A El-Tanani and G M Rebeiz, “Corrugated microstrip coupled lines for constant absolute bandwidth tunable filters,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 58, no 4, pp 956-963, Apr 2010 [14] Q Y Xiang, Q Y Feng, X G Huang, and D H Jia, “Electrical tunable microstrip LC 91 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến bandpass filters with constant bandwidth,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 61, no 3, pp 1124-1130, Mar 2013 [15] S J Park, K Y Lee, and G M Rebeiz, “Low-loss 5.15-5.70-GHz RF MEMS switchable filter for wireless LAN application,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 54, no 11, pp 3931- 3939, Nov 2006 [16] S J Park, M A EI-Tanani, I Reines, and G M Rebeiz, “Low-loss 4-6-GHz tunable filter with 3-bit high-Q orthogonal bias RF-MEMS capacitance network,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 56, no 10, pp 2348- 2355, Oct 2008 [17] W X Tang and J S Hong, “Varactor-tuned dual-mode bandpass filters,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 58, no 8, pp 2213-2219, Aug 2010 [18] L Athukorala and D Budimir, “Compact second-order highly linear varactor-tuned dual-mode filters with constant bandwidth,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 59, no 9, pp 2214-2220, Sep 2011 [19] X G Huang, Q Y Feng, and Q Y Xiang, “Bandpass filter with tunable bandwidth using quardruple-mode stub-loaded resontor,” IEEE Microw Wireless Compon Lett., vol 22, no 4, pp 176-178, Apr 2012 [20] X Y Zhang, Q Xue, C H Chan, and B.-J Hu, “Low-loss frequency-Agile bandpass filters with controllable bandwidth and suppressed second harmonic,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 58, no 6, pp 1557-1564, Jun 2010 [21] M Sanchez-Renedo, M Gomez-Garcia, J I Alonso, and C Briso-Rodriguez, “Tunable combline filter with continuous control of center frequency and bandwidth,” IEEE Trans.Microw Theory Tech., vol 53, no 1, pp 191–963, Jan 2005 [22] Y C Chiou and G M Rebeiz, “A tunable three-pole 1.5-2.2-GHz bandpass filter with bandwidth and transmission zero control,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 59, no 11, pp 2872-2878, Nov 2011 [23] Y C Chiou and G M Rebeiz, “A Quasi elliptic function 1.75-2.25 GHz 3-pole bandpass filter with bandwidth control,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 60, no 2, pp 244-249, Feb 2012 [24] X G Wang, Y H Cho, and S W Yun, “A tunable combline bandpass filter loaded with series resonator,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 60, no 6, pp 15691576, Jun 2012 [25] Y C Chiou and G M Rebeiz, “Tunable 1.55-2.1 GHz 4-pole elliptic bandpass filter 92 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến with bandwidth control and > 50 dB rejection for wireless systems,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 61, no 1, pp 117-124, Jan 2013 [26] X Y Zhang and Q Xue, “Novel centrally loaded resonators and their applications to bandpss filters,” IEEE Trans Microw.Theory Tech., vol 56, no 4,pp 913-921, Apr 2008 [27] D Girbau, A Lazaro, E Martinez, D Masone, and, L Pardell, “Tunable dual-band bandpass filter for WLAN applications,” Microw Opt Technol Lett., vol 51, no.9, pp 2025-2028, Sep 2009 [28] G Chaudhary, Y Jeong, and J Lim, “Harmonic suppressed dual-band bandpass filter with tunable passbands,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 60, no 7, pp 21152123, Jul 2012 [29] Xiaoguo Huang, Student Member, IEEE, Lei Zhu, Fellow, IEEE, Quanyuan Feng, Senior Member, IEEE, Qianyin Xiang, Member, IEEE, and Dinghong Jia, Student Member, IEEE “Tunable Bandpass Filter With Independently Controllable Dual Passbands”, Article in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, September 2013 [30] G Chaudhary, Y Jeong, and J Lim, “Dual-band bandpass filter with independently tunable center frequencies and bandwidths,” IEEE Trans Microw Theory Tech., vol 61, no 1, pp 107- 116, Jan 2013 [31] E E Djoumessi, M Chaker, and K Wu, “Varactor-tuned quarterwavelength dualbandpass filter,” IET Microw Antenna Propagat., vol 3, no 1, pp 117-124, Feb 2009 [32] J S Hong and M J Lancaster, Microstrip filter for RF/Microwave Applications New York: Wiley, 2001 93 ... 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 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến MỞ... TỔNG QUAN THIẾT KẾ BỘ LỌC ĐIỀU HƯỞNG 34 2.1 LÝ THUYẾT BỘ LỌC TẦN SỐ 35 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến 2.1.1 Bộ lọc 35 2.1.2 Các lọc điều chỉnh ... nguyên mẫu lọc thông thấp chuyển đổi sang dạng lọc cần thiết kế (thông cao, thông dải, chắn dải) 40 Nghiên cứu lọc điều hưởng cho truyền thông vô tuyến Hình 18 mơ tả quy trình chung thiết kế lọc phương