Đồ Án Thiết kế bộ lọc thông dải trong dải tần 3g

h=1]Lời nói đầuBộ lọc tần số đóng vai trò quan trọng trong hệ thống thông tin bằng sóng điện từ, nhất là trong thời đại hiện nay, khi công nghệ không dây đang phát triển một cách nhanh chóng. Phổ tần số sóng điện từ là nguồn tài nguyên có hạn và phải được chia sẻ. Bộ lọc có nhiệm vụ phân tách hoặc kết hợp các tần số khác nhau. Yêu cầu quan trọng trong việc thiết kế các bộ lọc tần số đó là khả năng chống nhiễu giữa các tín hiệu có tần số khác nhau. Như vậy đặc tính lọc, hay đáp ứng tần, của một bộ lọc phải có khả năng lựa chọn và loại bỏ các tần số trong dải tần một cách tối ưu nhất. Không nằm ngoài xu hướng nhỏ gọn hóa các thiết bị thông tin liên lạc, các bộ lọc có kích thước nhỏ, hiệu suất cao và giá thành thấp đang ngày càng được quan tâm nghiên cứu và phát triển.
Những tiến bộ gần đây trong công nghệ vật liệu, bao gồm vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (High-temperature Superconductors – HTS), mạch tích hợp đơn tinh thể cao tần (Monolithic Microwave Integrated Circuits – MMIC), hệ vi điện cơ (Microelectromechanic Systems – MEMS) đã trở thành động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc nghiên cứu các cấu trúc lọc vi dải (microstrip) cũng như các dạng bộ lọc khác cho các ứng dụng cao tần. Bên cạnh đó, với sự giúp sức của các công cụ hỗ trợ thiết kế bằng máy tính (CAD tools), chẳng hạn như các phần mềm mô phỏng trường điện từ đã tạo nên một cuộc cách mạng trong lĩnh vực phân tích thiết kế mạch cao tần.
Theo dạng đáp ứng tần, người ta chia bộ lọc tần số thành bốn loại: Bộ lọc thông thấp (Low-pass filter – LPF), Bộ lọc thông cao (High-pass filter – HPF), Bộ lọc thông dải (Band-pass filter – BPF) và Bộ lọc chắn dải (Band-stop filter – BSF). Trong đó, bộ lọc thông dải đóng vai trò gần như quan trọng nhất trong các thiết bị thông tin dùng sóng điện từ và có lý thuyết phân tích thiết kế khá phức tạp. Đồ án này nhằm giới thiệu một phương pháp thiết kế bộ lọc thông dải , với khả năng loại bỏ tần số ngoài dải thông đạt mức cao nhất có thể.
Tóm tắt đồ án Ngày nay với sự phát triển của thiết bị điên tử và thiết bị quang ngày càng nhỏ đi , các nhà khoa học luôn luôn không ngừng hướng tới công nghệ mới để tối ưu và thu nhỏ kích thước của thiết bị nhằm thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của con người . Đồ án này nhằm giới thiệu phương pháp thiết kế mạch lọc thông dải băng thông hẹp kích thước nhỏ dựa trên cấu trúc vòng cộng hưởng. Trong đồ án này, một bộ lọc sẽ được thiết kế để hoạt động trong dải tần 3G, tần số từ 1920 MHz đến 2170 MHz, băng thông tỷ lệ đạt đến 90%. Mạch lọc được mô phỏng và phân tích trên phần mềm HFSS 12.
Mục lụcLời nói đầu. 1
Tóm tắt đồ án. 3
Mục lục. 4
Danh sách hình vẽ. 6
Danh sách các từ viết tắt 8
Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh – Việt 9
Phần mở đầu. 10
Chương 1. 12
Giới thiệu. 12
1.1. Bộ lọc tần số, vai trò và sự phát triển. 12
1.2. Động lực nghiên cứu. 15
1.3. Kết quả mong muốn. 16
Tổng kết chương. 17
Chương 2. 18
Cơ sở lý thuyết 18
2.1. Lý thuyết chung về phân tích mạch điện cao tần. 18
2.1.1. Lý thuyết đường truyền vi dải 19
2.1.2. Phân tích mạng siêu cao tần. 21
2.1.2.1. Các tham số của mạng siêu cao tần. 21
2.1.2.2. Ma trận tán xạ S. 22
2.1.2.3. Ma trận trở kháng Z và dẫn nạp Y 24
2.1.2.4. Ma trận truyền đạt ABCD 25
2.2. Lý thuyết về mạch lọc cao tần. 27
2.2.1. Khái quát về mạch lọc tần số. 27
2.2.2. Bộ lọc thông thấp. 28
2.2.3. Mạch lọc thông dải sử dụng linh kiện tham số tập trung. 31
2.2.4. Mạch lọc với bộ biến đổi trở kháng và dẫn nạp. 32
2.3. Phân tích cấu trúc vòng cộng hưởng. 35
2.3.1. Mô hình đường truyền của cấu trúc cộng hưởng vòng. 36
2.4. Giới thiệu phần mềm Ansoft HFSS 12. 42
Chương 3. 50
Phân tích thiết kế và mô phỏng bộ lọc thông dải băng tần 3G 50
3.1. Giới thiệu. 50
3.2. Cơ sở thiết kế bộ lọc thông dải băng thông hẹp. 51
3.2.1. Các mode sóng trên vòng cộng hưởng. 51
3.3. Mạch lọc thông dải băng tần 3G 54
Chương 4. 63
Kết luận chung và hướng phát triển. 63
4.1. Kết luận chung. 63
4.2. Hướng phát triển trong tương lai 63
Tài liệu tham khảo. 65