Nghiên cứu, thiết kế mạch lọc thông dải 3,8 GHz ứng dụng trong hệ thống thu tin vệ tinh VINASAT 1

Bài viết Nghiên cứu, thiết kế mạch lọc thông dải 3,8 GHz ứng dụng trong hệ thống thu tin vệ tinh VINASAT 1 trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng và chế tạo thử nghiệm thành công bộ lọc thông dải hoạt động ở tần số băng rộng từ 3,4 đến 4,2 GHz với các tham số: Hệ số truyền đạt trong băng lớn hơn 5,2 dB, hệ số suy giảm ngoài băng nhỏ hơn 26 dB, hệ số phản xạ S11 nhỏ hơn 10 dB. Mạch được ứng dụng trong hệ thống thu vệ tinh VINASAT 1.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu, thiết kế mạch lọc thông dải 3,8 GHz ứng dụng trong hệ thống thu tin vệ tinh VINASAT 1 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH LỌC THÔNG DẢI 3,8 GHz ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THU TIN VỆ TINH VINASAT 1 Trần Văn Hội Trường Đại học Thủy lợi, email: hoitv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích của bài báo này sẽ trình bày quá trình nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng và chế Thông tin vệ tinh đang đóng một vai trò hết tạo thử nghiệm mạch lọc thông dải BPF băng sức quan trọng không chỉ trong lĩnh vực dân sự C mở rộng (3,4 - 4,2 GHz) ứng dụng trong hệ mà còn cả trong quân sự. Nó được biết đến như thống thông tin vệ tinh VINASAT 1. là một giải pháp truyền thông băng rộng với Có nhiều nghiên cứu thiết kế và chế tạo khoảng cách xa. Trong hệ thống thu phát vệ các mạch lọc BPF sử dụng các giải pháp khác tinh, mạch lọc thông dải BPF (Band Pass nhau như sử dụng bộ cộng hưởng nửa bước Filter) là thành phần quan trọng để lựa chọn tín sóng ghép đầu cuối [2]; sử dụng bộ lọc ghép hiệu trong dải cần thu và loại bỏ tín hiệu không răng lược [1]; sử dụng bộ cộng hưởng nửa cần thiết ở ngoài băng tần cần thu. sóng ghép song song [3]. Mỗi giải pháp thiết Hình 1 thể hiện sơ đồ khối của bộ đổi tần kế đều có ưu nhược điểm, trong bài báo này nhiễu thấp LNB (Low Noise Block Down- tác giả đề xuất sử dụng bộ cộng hưởng nửa converter). Tín hiệu thu được từ anten thu sẽ sóng ghép song song 5 điểm cực, với tần số được đưa đến bộ khuếch đại tạp âm thấp trung tâm 3,8 GHz. LNA (Low Noise Amplifier) và đưa qua mạch lọc thông dải BPF1. Bộ lọc BPF1 sẽ 2. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BPF lọc lấy băng tần tín hiệu cần thu, đối với hệ thống VINASAT 1 thực hiện phát xuống ở Hình 2 minh họa cấu trúc tổng quát của bộ băng C mở rộng ở dải 3,4 - 4,2 GHz và băng lọc thông dải sử dụng mạch vi dải với các bộ KU là dải tần số 10,950GHz - 12,75GHz, hệ cộng hưởng nửa bước sóng ghép song song thống VINASAT 2 chỉ phát trên băng tần KU với nhau. với dải tần số 10,7 GHz - 11,7 GHz. Tín hiệu sau đó lại được đưa đến bộ trộn hạ tần để chuyển xuống tần số trung tần ở băng L (950 MHz – 2150 MHz) sau đó nó được khuếch đại và qua bộ lọc thông dải BPF2, bộ lọc BPF2 sẽ lọc lấy ra dải tần mong muốn và loại bỏ hài bậc cao của quá trình trộn tần tạo ra. Hình 2. Cấu trúc bộ lọc BPF ghép song song Các bộ công hưởng được định vị sao cho các bộ cộng hưởng liền kề song song với Hình 1. Sơ đồ khối bộ đổi tần nhiễu thấp LNB nhau dọc theo một nửa chiều dài của chúng. 241 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 Sự sắp xếp song song này với khoảng cách Giá trị của trở kháng chế độ chẵn và lẻ nhất định tạo ra sự phối ghép tín hiệu tương được tính toán bằng cách sử dụng các đối lớn giữa các bộ cộng hưởng, do đó cấu phương trình (4) và (5) thể hiện trên Bảng 1: trúc bộ lọc này đặc biệt thuận tiện để xây Bảng 1. Giá trị trở kháng mốt chẵn và lẻ dựng các bộ lọc có băng thông rộng. Trở kháng chẵn Trở kháng lẻ Để tính toán các tham số về độ dài, chiều j Z0.Jj,j+1 (Zoe)j,j+1 (Zoo)j,j+1 rộng của các bộ cộng hưởng nửa bước sóng 0 0,536186 91,18407 37,56547 và khoảng cách giữa các bộ cộng hưởng ta sử dụng công thức sau: 1 0,262921 66,60239 40,31034 J 01  .FBW 2 0,200348 62,02435 41,98956  (1) 3 0,200348 62,02435 41,98956 Y0 2g0 g1 J j,j 1  .FBW Sử dụng công cụ Linecalc của phần mềm  (2) Advanced Design System 2011 để tính toán Y0 j 1to n 1 2 g j g j 1 các giá trị của khoảng cách cộng hưởng, J n,n1  .FBW chiều rộng và chiều dài của các bộ cộng  (3) hưởng song song, kết quả có thể thu được Y0 2g n g n1 trong Bảng 2: Trong đó : g0, g1, .., gn là tham số của bộ Bảng 2. Tham số bộ cộng hưởng lọc chebyshev, FBW là giá trị băng thông và khoảng cách giữa chúng tương đối của bộ lọc, Jj,j+1 là giá trị dẫn nạp Độ rộng Khoảng cách Sj, Nửa sóng của bộ chuyển đổi dẫn n ...