thiết kế mạch đo điện tự sử dụng cảm biến tương tự THIẾT kế MẠCH KHUẾCH đại CÔNG SUÂT PA ở tần số 2 6GHz CHO 5g SUBBAND

THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUÂT PA Ở TẦN SỐ 2.6GHz CHO 5G SUBBAND GVHD: TS.Nguyễn Anh Quang Nhóm thực hiện: Nguyễn Tất Đạt Nguyễn Khắc Trung Lê Văn Tuấn 20172455 20175665 20175666 01 02 Phương án thiết kế Thiết kế mạch r * •» 01 Phương án thiết kế 1.1 Yêu cầu khuếch đại • Bộ khuếch đại phải hoạt động tần số 2.6GHz • Đảm bảo khuếch đại đủ công suất để truyền anten f 1.2 Thiết bị sử dụng líntS:bỊ^ư7.kjiiluJlfitLXlí2lfi&?l#0?1ftT;M1T ụẽ|íiTelỞ3taỊíh lỄtoAỹTraaSteỉl^ SằtíWâfc^^ãn9 ^ÍÌÍăPậỆỄÍg tốt tần số 2.6GHz u cầu * ÈiẹeWTffiấ^đề%^^Hz u cầu • Hiệu suất khó tốt (60%-70% 25°C) 1.3 Bias Network • Mơ chiều cho transistor để tìm đường làm việc chiều, từ định chế độ làm việc cho transistor 1.4Xác định S-parameters • Ma trận tán xạ S cần thiết thiết PA, xác định hệ số phản xạ độ lợi thiết bị sử dụng từ tính tốn tính ổn định (K factor) có phương án phối hợp trở kháng phù hợp 1.5 Thiết kế • Lựa chọn class sử dụng • Quyết định điểm làm việc transistor — 'T'1 • Ấ , Ấ 1Ấ•1 J •> 1 r '1 • Thiết kế mạch phồi hợp trở kháng phù hợp 02 Thiết kế mạch 2.1 Mô chiều [SI DisplayTemplate disptempl "FẺT C urvetracer" Sweep1 SweepVar="VGS" Sim InstanceNam e[1 ] "DC1 Sim InstanceNam e[2] s im InstanceN am e [3] s im InstanceN am e [4] Sim InstanceNam e[5] Sim InstanceNam e [6] Start=-4 Stop=-2 Step=0.1 DC1 SweepVar="VDS' start=o stop=40 Step=0.5 Set drain and gate voltage sweep limits as needed l-n A /VI? J ~ r -+ Ạ -4-^ J Ấ ? J-| •ĂJ • Từ mô ta có đường đặc tuyên thiết bị sau: Điêm hoạt động m2 tính gần điêm có dịng điện IDS cực đại từ có đường tải chiều nối từ m2 đến m1 (điêm làm việc Q) Nhóm định chọn m1 điêm làm việc transistor class AB lựa chọn 2.2 Ma trận tán xạ cổng S-parameters Điện trở R1 có tác dụng ổn định thiết bị l^pI DisplayTemplate disptempl ',SP_NWA_TI "S_21_11_wZoom" I 3P_NWA SP_NWA1 Start=0.5 GHz stop=6 GHz NumPoints=501 VBiasl—2.7 VBias2=28 Port1Z=5Ũ Port2Z=5Ũ |4yp| DispiayTemplate disptennp2 "Circles_Ga_Stab" "Circles_Stability" GlCircle GiCirde GICircle2 GICircie1=gl_circle(S, 15,200) GsCircle GsCircle2 GsCircle1=gs_circle(S,15,2ũũ) gedJib_CG2H4ŨŨ1ŨF_scheimatic f RTH=8.Ũ TBASE=25 VDN=28 R1 R=5 Ohm _ 11 -31 631.8 - ị -37 6- 32 - S“33 0- 33.2 - f f Két qiui'cãc:ứiiiliiísủ SSilnỊ)ỉ; ậưọtạigrtiila Sìhưsau: 00)2023 2.3 Phối hợp trở kháng Từ thơng số S transistor ta thiết kế mạch khuếch đại qua sơ đồ khối sau: Freq (GHz) Current Schematíc PA 2.6GHz [MyLibraryO lib:PA 2.6GH Zũ (ohmsĩ SmartComponent ▼I ' P1 Nũrmalize SmithChart cho mạch matching đầu vào Từ sử dụng Smithchart thu giá trị: C1 = 1.92 pF L1 = 663 pH TL1 : Z = 50 Q, E = 21.24 Deg TL2 : Z = 50 Q, E = 138.77 Deg f Freq (GHz) Current Schematic PA_2,6GHz [MyLibraryO_lib:PA_2,6GH ▼ zo (ohms) SmartComponent Dìne Source/Load NetworkTerminatìons., Từ sử dụng Smithchart thu giá trị: C1 = 1.33 pF Lock Source Impedance Gamma: ũ.49523~| < VSWR: TL1 : Z = 50 Q, E = 153.06 Deg Q, E = 16.82 Deg I I Lock Load Impedance [^5.175 Z: Delete Selected Component ! 0,11505 L1 = 441.14 pH TL2 : Z = 50 SmithChart cho mạch matching đầu I-0,88067 i Zo: Value: ĩet Detauts 2.4 Thiết kế mạch VAR r^q VAR VAR3 VAR2 x_db=3 Vhigh=28 V Mow=27 V I Y_DC - SRC2 -É- Vdc=2 7V Setthese values: Ị^F| ^VARI RFfreq=2600 MHz RFpower=30 dBm Zload=5ữ Vs lowị~| l_Pro > Is low LI L=663 pH R= l_input C1 c=1.92 pF P_1 Tone PORT1 Num=1 Z=50 Ohm p=polar(d b mtow (RF power),0) Freq=RFfreq TLIN TL1 z=60.ũ Ohm — R RI R=5 Ohm E=2124 TUN F=RFfreq |TL2 Z=5Ữ.Ữ Ohm £=13877 X F=RFfreq Mạch khuếch đại PA tần số 2.6GHz • Bias Circuit: Mạch phân cực gồm nguồn điện chiều chảy vào cự D cự G transistor, 28V cho D 2.7 V vào G Sau nguồn DC cuộn cảm đầu vào đầu mạch có tụ điện ngăn nguồn chiều nêu • Gain: Từ cơng thực tính gain ta tính gain mạch sau : □ □ □ GS = 1.8 = 2.55 dB G0 = 20 = 13 dB GL = 1.3 = 1.14 dB Vậy có GT = GS + G0 + GL = 16.69 dB - ý \ 2.5 Mô m2 freq=2.640GHz mag(S(1,1))=0.563 f m6 freq=2.600GHz dB(S(2,1))=-31.009 m2 RFpower=30.000 HB.Pdel dBm =-0.884 freq, GHz S21 mạch Công suất đầu Kêt luân • Bộ PA gồm tầng khuếch đại, nguồn tải với mạch phối hợp trở kháng đầu vào đầu ra, mạch phân cực cho cực G D • Mạch hoạt động tần số 2.6 GHz • Mạch chưa đảm bảo cơng suất đầu I ... 02 Phương án thiết kế Thiết kế mạch r * •» 01 Phương án thiết kế 1.1 Yêu cầu khuếch đại • Bộ khuếch đại phải hoạt động tần số 2. 6GHz • Đảm bảo khuếch đại đủ công suất để truyền anten f 1 .2 Thiết. .. Ohm E =21 24 TUN F=RFfreq |TL2 Z=5Ữ.Ữ Ohm £=13877 X F=RFfreq Mạch khuếch đại PA tần số 2. 6GHz • Bias Circuit: Mạch phân cực gồm nguồn điện chiều chảy vào cự D cự G transistor, 28 V cho D 2. 7 V vào... GD.(067ZL—1(0^ rL= S? ?2= Q/moee0 k ,_ '?> 2. 3 Phối hợp trở kháng Từ thơng số S transistor ta thiết kế mạch khuếch đại qua sơ đồ khối sau: Freq (GHz) Current Schematíc PA 2. 6GHz [MyLibraryO lib :PA 2. 6GH Zũ