Thông tin tài liệu:
Bài viết giới thiệu một phương pháp thiết kế mới bộ lọc đa năng có thể điều khiển độc lập được dựa trên đường truyền vi dải cải tiến. Cấu trúc bộ cộng hưởng đoạn trên hình chữ thập được kết hợp thành một bộ cộng hưởng nửa bước sóng đồng nhất để đạt được một bộ lọc ba băng tần có tính chọn lọc cao. Vị trí của mỗi dải thông có thể được điều chỉnh độc lập bằng cách thay đổi chiều dài của đường vi dải, tương ứng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ lọc ba băng tần mới có thể điều khiển độc lập cho ứng dụng truyền thông không dây
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử
THIẾT KẾ BỘ LỌC BA BĂNG TẦN MỚI CÓ THỂ ĐIỀU KHIỂN
ĐỘC LẬP CHO ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY
Nguyễn Đức Uyên1*, Lê Vĩnh Hà2
Tóm tắt: Bài báo giới thiệu một phương pháp thiết kế mới bộ lọc đa băng có thể
điều khiển độc lập được dựa trên đường truyền vi dải cải tiến. Cấu trúc bộ cộng
hưởng đoạn chêm hình chữ thập được kết hợp thành một bộ cộng hưởng nửa bước
sóng đồng nhất để đạt được một bộ lọc ba băng tần có tính chọn lọc cao. Vị trí của
mỗi dải thông có thể được điều chỉnh độc lập bằng cách thay đổi chiều dài của
đường vi dải, tương ứng. Một bộ lọc vi ba ba băng tần đã được chế tạo và thử
nghiệm. Các kết quả thử nghiệm cho thấy tiệm cận với kết quả mô phỏng. Bộ lọc
được thiết kế có những ưu điểm đơn giản trong quy trình lựa chọn dải thông độc
lập, cải thiện tính chọn lọc.
Từ khoá: Bộ lọc; Đường truyền; Đoạn chêm; Dải thông.
1. GIỚI THIỆU
Công nghệ thông tin không dây hiện đại đã không ngừng phát triển, các tiêu chuẩn
truyền thông mới đã xuất hiện, và việc phân chia tài nguyên phổ tần đã ngày càng mở rộng
nhanh chóng. Bộ lọc đa băng tần là một trong những thiết bị quan trọng không thể thiếu
trong các hệ thống thông tin đa tần số, nó đã và đang được quan tâm nghiên cứu một cách
nghiêm túc, rộng rãi. Điểm mấu chốt trong các thiết bị hiện tại là bộ lọc đa băng tần nhỏ
gọn, chi phí thấp, tích hợp dễ dàng, và hiệu suất cao. Các dịch vụ phổ biến nhất, chẳng hạn
như Wi-Fi, WiMax, nhận dạng tần số vô tuyến (RFID), 4G, v.v., đã được giới thiệu [1].
Do đó, các thiết bị truyền thông đa băng (như antennas, bộ khuếch đại, bộ lọc trộn, v.v.) đã
được phát triển [2-4]. Một trong những thành phần giới hạn chính của hệ thống là các bộ
lọc đa băng tần hiệu suất cao [5]. Các học giả đã được khuyến khích để thiết kế và chế tạo
các bộ lọc băng thông siêu rộng và nhiều băng tần. Một số bộ lọc hai, ba băng đã được
thiết kế bằng cách khai thác cộng hưởng hai chế độ [6-7], tuy nhiên, thiết kế này vẫn còn
khá phức tạp. Kỹ thuật đơn giản nhất để triển khai một bộ lọc đa băng là kết nối các bộ lọc
khác nhau để có một bộ lọc đa băng tần [8]. Nhà thiết kế cũng có thể chèn một bộ lọc chặn
dải vào một bộ lọc băng rộng để thu được một bộ lọc nhiều băng [9]. Một số ví dụ có thể
được tìm thấy chẳng hạn như các bộ cộng hưởng vòng hở với đoạn chêm hở mạch, các bộ
cộng hưởng trở kháng bậc, và các đường feed vi dải ghép song song [10-14], mặc dù
phương pháp này đơn giản, nhưng cấu trúc thiết kế của bộ lọc này lớn do được ghép các
bộ lọc khác nhau lại, tổn hao chèn cũng lớn và chúng rất khó điều chỉnh độc lập cho mỗi
dải thông dự kiến.
Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu một bộ lọc ba băng nhỏ gọn cho việc nhận
dạng tần số vô tuyến (RFID) và các ứng dụng không dây. Bộ lọc sử dụng các bộ cộng
hưởng hình chữ nhật với đoạn chêm hình chữ thập và một bộ cộng hưởng nửa bước sóng
đồng nhất.
Bộ lọc đề xuất đã đạt được ba dải thông khác nhau được điều khiển độc lập trong phạm
vi từ 1.8~2.2 GHz cho WLAN/4G, 2.4~2.7 GHz cho Wifi/RFID, và 3.4~3.6 GHz cho các
ứng dụng WiMAX và mạng 4G/5G. Lý thuyết của bộ lọc được giải thích trong phần 2.
Sau đó, bộ lọc được đề xuất được mô phỏng bằng phần mềm HFSS và được chế tạo bằng
công nghệ mạch in hai lớp. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm được trình bày trong phần 3
và phần 4, tương ứng. Và phần cuối cùng là kết luận.
86 N. Đ. Uyên, L. V. Hà, “Thiết kế bộ lọc ba băng tần … ứng dụng truyền thông không dây.”
Nghiên ccứu
ứu khoa học công nghệ
Hình 1. Cấu
Cấu trúc trên HFSS 15.0 ccủa
ủa bộ lọc đề xuất với các bộ cộng hhư
ưởng
ởng đoạn ch
chêm
êm.
2. CẤU
CẤU TRÚC CỦA BỘ LỌC
Cấuấu trúc của bộ lọc đđư ợc đề xuất đđược
ược ợc tr
trình
ình bày trong hình 1. CCấuấu trúc bộ lọc có một
số
ố tính năng nổi bật nhnhư:
ư: ba băng ttần
ần dải thông đđư
ược
ợc điều chỉnh độc lập, độ lựaựa chọn cao,
nhỏ gọn, đđơn
nhỏ ơn giản
giản và
và giá thành th
thấp.
ấp. Bộ lọc vi dải đđược
ợc thiết kế tr
trên
ên một
một chất nền với hằng
số
ố điện môi 2.2, chiều ddày
ày 0.508 mm và tang ttổn ổn hao 0.0009.
Như đãđã trình bày trong hình 1, bbộ ộ lọc bao gồm bộ cộng hhưởngởng bbên
ên ngoài và bên trong.
Trước tiên là bbộộ cộng hhưởng
Trước ởng hình
hình chữ
chữ nhật đoạn chchêm
êm hình ch
chữữ thập và
và sau đó là ...