I CÔNG SUẤT PHỤC VỤ CHO PHẦN PHÁT NĂNG LƯỢNG SÓNG SÊU CAO TẦN
i công suất dùng AH201 và mô phỏng
2.5.1.3 Mạch phối hợp trở kháng lối ra
Tương tự như với trường hợp thiết kế mạch phối hợp trở kháng lối vào, với mạch phối hợp trở kháng lối ra cũng sử dụng phương pháp di chuyển trở kháng phức về trở kháng thực trên giản đồ Smith sau đó dùng phương pháp phối hợp trở kháng dải rộng, thay đổi nhiều thang trở kháng đặc trưng để tăng dải thông cho mạch khuếch đại. Giá trị trở kháng dùng để thiết kế được tra cứu trong datasheet của PTFA240451E là Zra=6.61 – j*2.17 ở tần số f0 = 2,45GHz.
Đầu tiên cần di chuyển trở kháng phức trên tới giá trị thuần trở ZL. Việc này được thực hiện tương tự như đối với thiết kế mạch phối hợp trở kháng lối vào. Hình 2.19 minh họa quá trình này.
Việc di chuyển giá trị trở kháng tới giá trị thuần trở tương đương với việc chêm một đoạn dây mạch dải có kích thước được tính tốn dựa trên giá trị chuẩn hóa Z0 = 25 và giá trị góc là 5,40. Giá trị đoạn dây chêm phối hợp trở kháng này được tính nhờ sử dụng cơng cụ LineCalc của phần mềm ADS2009. Kết quả được như sau:
Độ rộng đoạn dây chêm: W= 7.88959 (mm).
Độ dài đoạn dây chêm: L= 0.958155 (mm)
Hình 2.17. Di chuyển vị trí trở kháng trên giản đồ Smith.
Tiếp tục thực hiện thiết kế việc phối hợp với trở kháng đặc tính Z0 =50 ta cũng sử dụng phương pháp phối hợp trở kháng dải rộng, thay đổi nhiều thang trở kháng đặc trưng. Để đơn giản quá trình thiết kế tác giả cũng tiếp tục chọn số đoạn dây chêm N = 2, tránh phải thực hiện quá nhiều các tính tốn dễ gây sai sót trong thiết kế. Áp dụng phương pháp phối hợp trở kháng dải rộng, thay đổi
nhiều thang trở kháng đặc trưng. Vì N=2 ta chỉ cần tính Z1 và Z2 với các giá trị đầu vào trở kháng tải thuần trở ZL = 6.54555 và trở kháng đặc tính Z0 =50 . Theo các biểu thức (2.36.1) và (2.36.2) ta có:
= / / = 6.54555 / 50 / = 30.07 (Ω)
= =6.54555
30.07 50 = 10.88 (Ω)
Sử dụng công cụ LineCalc trong ADS2009 dùng các giá trị Z2 và Z1 đạt được các giá trị đoạn dây chêm phối hợp trở kháng như sau:
Đoạn Z1:
Độ rộng đoạn dây chêm: W= 6.15774 (mm).
Độ dài đoạn dây chêm: L= 16.1723(mm)
Đoạn Z2:
Độ rộng đoạn dây chêm: W= 21.7099 (mm).
Độ dài đoạn dây chêm: L= 15.275 (mm)
Từ những giá trị này ta đạt được sơ đồ nguyên lý mạch phối hợp trở kháng lối vào như hình 2.18. Ở đây đoạn dây chêm thứ hai được tách ra làm 3 đoạn nhỏ để sử dụng một đoạn MTEE dùng cho mạch cấp nguồn cho cực D của PTFA240451E.
Kết quả mô phỏng các hệ số truyền, phản xạ và hệ số sóng đứng của mạch được cho trên hình 2.19.
Theo đó mạch có các hệ số phản xạ mơ phỏng của mạch phối hợp trở kháng lối ra nhỏ hơn -30 dB trong dải tần số từ 2,2 GHz -2,6 GHz. Như vậy việc phối hợp trở kháng được thực hiện rất tốt. Các tham số mô phỏng hệ số truyền đạt lối ra S21 và S12 cũng gần đạt giá trị lý tưởng là 0 dB. Tương tự giá trị hệ số sóng đứng cũng đạt giá trị nhỏ hơn 1,026 trong khoảng 2,4 GHz -2,5 GHz và như quan sát trên hình 2.19 ta thấy rằng VSWR<1,5 trong dải tần số 2,0 GHz – 2,6 GHz.
Hình 2.19. Kết quả mơ phỏng các tham số mạch phối hợp trở kháng lối ra.