a. Chức năng và tiêu chí lựa chọn
Khối đo công suất cao tần có nhiệm vụ thu tín hiệu cao tần, đo công suất và chuyển giá trị công suất thu được thành dạng có thể dễ dàng đọc được như điện áp, mức logic… Như đã trình bày ở mục 2.3.1, để đảm bảo độ nhạy thu của hệ thống, khối đo công suất cao tần phải có ngưỡng dưới đo công suất Psense < -51 dBm. Đây chính là tiêu chí quan trọng nhất khi lựa chọn IC thích hợp cho khối. Ngoài ra, điện áp hoạt động phải trong khoảng 3 ~ 3,3 V. Tổng hợp lại có bảng sau.
Bảng 2.19 Tiêu chí lựa chọn IC đo công suất cao tần
Tiêu chí Yêu cầu
Dải tần hoạt động 2,4 ~ 2,5 GHz
Độ nhạy < -51 dBm
Sai số < 1 dBm
Điện áp hoạt động 3 ~ 5 V
j. Lựa chọn linh kiện thích hợp
Do tận dụng được nguồn linh kiện tồn dư có sẵn, em lựa chọn IC HMC1120 cho khối đo công suất cao tần trong mạch, trong khi IC này vẫn hoàn toàn đạt các chỉ tiêu đã đặt ra.
Bảng 2.20 Một số thông số kĩ thuật của IC HMC1120 Tiêu chí Thông số thực tế Dải tần hoạt động DC ~ 3,9 GHz Dải đo -60 ~ +8 dBm Sai số ± 1 dBm Điện áp hoạt động 3 ~ 3,3 V
Công suất đầu vào tối đa 13 dBm
Cách sắp xếp chân ra của IC HMC1120 được mô tả ở Hình 2.36. Trong đó, INP là chân tín hiệu vào; INN nối với tải tiêu thụ công suất; RMSOUT là chân điện áp ra tương tự thể hiện mức công suất hiệu dụng của tín hiệu đầu vào; ETOUT là chân điện áp ra tương tự thể hiện cho đường bao của biên độ tín hiệu đầu vào.
Hình 2.36 Sắp xếp chân ra của IC HMC1120
Sự phụ thuộc của giá trị công suất đầu vào và điện áp đầu ra của IC HMC1120 có dạng như Hình 2.37. Trong đó, trong khoảng công suất đầu vào -62 ~ 8 dBm, đặc tuyến này là tuyến tính và có độ dốc xác định được nhà sản xuất cung cấp sẵn.
Hình 2.37 Đặc tuyến công suất – điện áp đầu ra của IC HMC1120 [6]
Do đầu ra RMSOUT và ETOUT của IC HMC1120 là dạng tương tự nên cần thiết phải có một bộ ADC chuyển đổi tín hiệu dạng tương tự sang số để vi điều khiển có thể đọc được. Ở đây, do tận dụng được nguồn linh kiện có sẵn, em sử dụng IC ADC MAX1147, với các thông số cơ bản như sau:
Bảng 2.21 Một số thông số của IC ADC MAX1147
Thông số Giá trị
Điện áp hoạt động 3,3 V
Số bit ADC 14 bit
Số kênh 4 kênh
Chuẩn giao tiếp SPI
Hình 2.38 mô tả sơ đồ chân của IC MAX1147. Trong đó, CH0, CH1, CH2, CH3 là các chân tín hiệu tương tự cần đo; chân REF là chân đầu vào điện áp tham chiếu; xung đồng hồ SCLK, chân chọn chip CS, chân dữ liệu vào DIN, chân báo đo xong SSTRB, chân dữ liệu ra DOUT là các chân thuộc giao tiếp SPI. Kết nối trực tiếp các chân SPI của ADC với các chân IO của vi điều khiển để tiến hành giao tiếp.
Hình 2.38 Dạng chân ra của IC MAX1147
k. Thiết kế sơ đồ nguyên lí
Hình 2.39 Sơ đồ nguyên lí khối đo công suất cao tần
Hình 2.39 mô tả sơ đồ nguyên lí khối đo công suất cao tần vẽ trên phần mềm Altium. Giá trị các linh kiện được tham khảo trực tiếp từ sơ đồ nguyên lí tham khảo của nhà sản xuất IC HMC1120.
Hình 2.40 Sơ đồ nguyên lí khối ADC
Hình 2.40 mô tả sơ đồ nguyên lí khối ADC vẽ trên phần mềm Altium. Chân điện áp tham chiếu REF của IC MAX1147 được kết nối trực tiếp với đầu ra của IC điện áp tham chiếu MAX6071. Giá trị điện áp tham chiếu này được giữ cố định ở mức 3,0 V.