BÁO cáo THỰC HÀNH môn học các mạch tần số vô tuyến thực nghiệm ET3034

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ-VIỄN THƠNG BÁO CÁO THỰC HÀNH Mơn học: Các mạch tần số vô tuyến-thực nghiệm ET3034 Lớp: Kĩ Sư Chất Lượng Cao Hệ Thống Thông Tin Và Truyền Thông K59 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Anh Quang Nhóm 1: Bùi Văn Tài Nguyễn Văn Q Vũ Ngọc Thịnh Phạm Bình Thiên Triều 20143908 20143668 20144304 20144634 Hà Nội,12/2018 Mục lục I Lab 2: DC Simulations I.1 Mục tiêu I.2 LƯU Ý I.3 Thực hành II.LAB 6: HARMONIC BALANCE MIXER SIMULATIONS AND E-SYN 13 II.1.Mục tiêu 13 II.2.Các bước thực 14 III.LAB 7: ADVANCED HARMONIC BALANCE MIXER SIMULATIONS 20 III.1 Mục tiêu 20 III.2 Thực 21 I Lab 2: DC Simulations I.1 Mục tiêu • Xây dựng mạch ký hiệu để sử dụng hệ thống phân cấp • Tạo họ curves cho thiết bị sử dụng trộn • Quét biến, truyền tham số vẽ đồ thị liệu • Sử dụng phương trình để tính giá trị điện trở sai lệch từ liệu mô I.2 LƯU Ý Thí nghiệm thí nghiệm lại sử dụng trộn BJT để trình bày tất loại mơ Bất kể loại mạch bạn thiết kế gì, kỹ thuật mơ trình bày thí nghiệm áp dụng cho nhiều cấu hình mạch khác I.3 Thực hành 1.Tạo Project đặt tên : mixer Mở Cửa sổ Schematic lưu : bjt_pkg Cài đặt thơng số BJT: • Ta chọn biểu tượng BJT NPN công cụ bên phải • Ta gán giá trị cho thuộc tính Bf=Beta , chọn display parameter on schematic cho thuộc tính Bf • Nhập giá trị Vaf (Chuyển tiếp điện áp sớm) 50 hiển thị cách nhấp vào Apply OK Điều làm cho đường cong DC thực tế Xây dựng phần cịn lại mạch • Chèn điện cảm L tụ điện C: Chèn ba cuộn cảm chì (320 pH) hai tụ điện tiếp giáp (120 fF) Hãy chắn sử dụng đơn vị (pico femto) không mạch bạn khơng có phản hồi xác Ngồi ra, thêm số điện trở R = 0,01 ohms vào cuộn cảm hiển thị giá trị thành phần • • Chèn đầu nối cổng: Nhấp vào biểu tượng đầu nối cổng chèn đầu nối xác theo thứ tự sau: 1) collector, 2) base, 3) emitter Bạn phải làm điều để đầu nối có cấu hình pin xác giống biểu tượng BJS ADS Chỉnh sửa tên cổng - thay đổi P1 thành C, thay đổi P2 thành B thay đổi P3 thành E Để di chuyển văn , nhấn F5-Key sau chọn thành phần Sử dụng trỏ để định vị văn Tạo biểu tượng cho mạch Có ba cách để tạo biểu tượng cho mạch: 1) Sử dụng ký hiệu mặc định, 2) Sử dụng ký hiệu tích hợp (ký hiệu chuẩn) 3) Tạo biểu tượng cách vẽ sửa đổi biểu tượng có Đối với thí nghiệm này, bạn sử dụng biểu tượng bjt tích hợp trơng đẹp biểu tượng ba cổng mặc định Các bước sau cho thấy làm để làm điều này: • Click vào Window -> chọn Sympol -> chọn Copy/Modify -> Chọn BJT NPN Ta phải đổi tên cổng cho phù hơp thứ tự C,B,E • Quay lại Schematic : Chọn file-> Design Parameters thay đổi hình • Chọn Cell Parameters để thiết lập tham số Beta sau : Nhập name : Beta , Default Value : 100, chọn ADD để thêm biến Chọn OK để kết thúc Tạo mạch khác để mô DC Chọn Library list icon -> Workspace -> Chọn Q1 Di chuyển chuột hình, nhấn để thêm BJT vừa thiết kế Thiết lập đường cong DC Đối với bước này, bạn sử dụng mẫu Các mẫu dựng sẵn ADS giúp dễ dàng thiết lập mô sau sơ đồ xây dựng Trong trường hợp này, mẫu theo dõi đường cong dc thiết lập để quét VCE giá trị gia tăng IBB sở • Chọn Insert -> Template -> BJT_curve_tracer , chọn OK để kết thúc • Ta thu kết sau : • Đặt giá trị SweepVar IBB: uA thành 11 uA bước uA Các thành phần tham số Sweep có sẵn tất bảng mô Đặt điều khiển mô DC SweepVar VCE: đến 0,1 bước Lưu ý biến VAR1 VCE IBB sử dụng chúng khởi tạo biến tốt sử dụng giá trị hợp lý Đặt tên cho tập liệu chạy mơ • Chọn Simulate công cụ ( F7) để chạy mô Hiển thị kết • Thay đổi giá trị Beta : 100 144 để so sánh • Thêm list, chọn biểu tượng 123456789 Chọn Plot Options Chỉnh giá trị hình bảng Ta thu kết sau: 10 Tao Schematic để tính độ lệch Chọn file -> Save as , đổi tên thành dc_bias • Chỉnh sửa điều khiển DC để quét IBB: 1uA thành 11 uA bước uA • Đặt Vdc = 1.5V • Xóa VCE khỏi VarEqn cách chỉnh sửa (nhấp đúp) sử dụng nút Cắt để xóa VCE biến • Thêm node name cách kích vào dây, kích vào kí tự Name công cụ để đặt tên cho điểm 11 Hiển thị dc_bias list Trong cửa sổ kết mô phỏng, chọn biểu tượng 12345678 ADD biến VBE, IC 12 Viết biểu thức tính Rb Chọn biểu tượng Eqn , để nhập vào biểu thức mong muốn Rb1 = (1.5 - VBE) / IBB Từ cửa sổ, chọn biểu tượng 2345678, Chọn Equations , ADD biến Rb, Rc Chọn OK 10 15 Quét tham số Trong tab Sweep, nhập temp biến toàn cục ADS (mặc định Celsius) hiển thị nhập phạm vi quét: -55 đến 125 , step Ngoài ra, tab Hiển thị, bấm vào hộp để hiển thị thích điều khiển - bấm Apply để xem OK để bỏ qua hộp thoại 12 Sau ta chạy mơ phỏng, thêm biến VC, temp để hiển thị kết II.LAB 6: HARMONIC BALANCE MIXER SIMULATIONS AND E-SYN II.1.Mục tiêu • Mơ cân điều hịa 13 • • Kiểm tra Conversion Gain Gain Compression Tối ưu, hiển thị xử lý liệu theo nhiều cách II.2.Các bước thực Tạo sơ đồ a Xây dựng mơ cách sử dụng lại mơ hình Lab5 (nhưng thay đổi giá trị cảm kháng, trở kháng, dung kháng) thêm thành phần b Thêm P_1Tone cho RF LO Sau đặt giá trị tần số RF Freq = 900 MHz LO Freq = 855 MHz c Đặt giá trị DC_block1 = 1.1 pF DC_Feed1 = 15.5 nH 2.Chèn tên node: Vin, Vout Vcc Thêm node hình vẽ cách nhấn vào nút công cụ 3.Cài đặt nguồn RF LO a Sửa hàm P nguồn RF thành: P=dbmtow(-40) b Tương tự sửa hàm P nguồn LO thành: P=dbmtow(-10) 14 4.Thêm Harmonic Balance simulation controller a Đặt tần số điều khiển sau: Freq[1] = 855 MHz Order = Freq[2] = 900 MHz Order = b Đặt giá trị Maximum Mixing Order = 5.Mô hiển thị liệu a Bấm nút công cụ để bắt đầu q trình mơ b Trong danh sách liệu, chọn Mix chọn Add Sau đó, nhấn OK Kết trả bảng giá trị Mix(1) Mix(2) theo tần số khác c Chọn Rectangular Plot vẽ đồ thị Vin, Vout theo dBm Kết sau: d Thiết lập equation vẽ danh sách giá trị gain_marker sau: 15 Kết thu được: Sử dụng biến để thay cho giá trị cụ thể Freq Power a Chúng ta thêm khối variable (VAR), thiết lập lại khối P_1Tone Harmonic Balance sau: 16 Sử dụng MeasEqn để tính Conversion Gain Sau vẽ môt danh sách với giá trị freq, conv_gain if_pwr Kết quả: 17 Tối ưu hóa Conversion Gain Chuyển giá trị R_gain thành biến X Sau đó, dùng Optimization hình bên dưới, chọn khoảng giá trị tối ưu Simulate lại hệ thống, ta thấy Conversion Gain đạt tối đa R_gain=560 Ohm 18 Sửa giá trị R_gain = 560 (Ohm) loại bỏ Norminal Optimization Sau Simulate lại, so sánh giá trị so với phần 12 Sử dụng Harmonic Balance để test a Chỉnh sửa Harmonic Balance sau: b Sử dụng Equation : IF_gain = IF_pwr - RF_pwr c Vẽ biểu đồ liên hệ RF_pwr IF_gain d Thêm Equation: line = RF_pwr+IF_gain[0] vẽ liên hệ (IF_pwr, RF_pwr) 19 e Vẽ liên hệ (line, RF_pwr) III.LAB 7: ADVANCED HARMONIC BALANCE MIXER SIMULATIONS III.1 Mục tiêu • Xét đến ảnh hưởng điểm Intercept Point • Quét LO power, NF IF power 20 • Sử dụng hàm biến để điều khiển mô III.2 Thực 2.1 Tạo mạch Ta sử dụng lại phần lớn mạch lab 06 Trong lab 07 ta sử dụng mạch sau: 2.2 Tạo khối VAR 2.3 Chỉnh sửa RF_Source Chuyển RF_Source thành P_nTone đặt giá trị sau: 21 2.4 Cài đặt giá trị cho HB Controller Thêm giá trị tần số order tương ứng Vào mục “Display” để hiển thị thêm giá trị Start, Step, Stop, Other,… sau: 2.5 Cài đặt IP3out Thêm IP3out sau để tự động tính tốn điểm IIP3 đầu 2.6 Simulate Vẽ list (hi_toi, lo_toi, RF_pwr) ta 22 2.7 Vẽ phổ Vout Vẽ Vout với đơn vị dBm ta Lấy khoảng giá trị trục X : = 4.49e6, max = 4.51e6, step = 2e5, ta Vẽ list (freq, dbm(mix(Vout,mix_tone)) với mix_tone định nghĩa Equation: 23 Chỉnh sửa giá trị mix_tone mới, ta được: 2.9 Sweep LO Power • • • Chỉnh lại HB Controller, để sweep biến LO_pwr từ -20 tới dBm với 4dBm step MaxOrder = Order = với Đặt giá trị Trace Options: dbm(hb_toi Vout) Mơ hình sweep simulate: 24 • Tăng LO order = Max Order =10 2.10 Simulate NF • Bỏ RF_Source cũ thêm RF_Source • Sửa lại giá trị HB Controller : 2.11 Simulate Vẽ list (port3.NC.vnc, port3.NC.names) 25 26 ... Ý Thí nghiệm thí nghiệm cịn lại sử dụng trộn BJT để trình bày tất loại mơ Bất kể loại mạch bạn thiết kế gì, kỹ thuật mơ trình bày thí nghiệm áp dụng cho nhiều cấu hình mạch khác I.3 Thực hành. .. P1 thành C, thay đổi P2 thành B thay đổi P3 thành E Để di chuyển văn , nhấn F5-Key sau chọn thành phần Sử dụng trỏ để định vị văn Tạo biểu tượng cho mạch Có ba cách để tạo biểu tượng cho mạch: ... thị xử lý liệu theo nhiều cách II.2 .Các bước thực Tạo sơ đồ a Xây dựng mơ cách sử dụng lại mơ hình Lab5 (nhưng thay đổi giá trị cảm kháng, trở kháng, dung kháng) thêm thành phần b Thêm P_1Tone