zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Mạch khuếch đại công suất siêu cao tần sử dụng cấu trúc CSRR trên nền công nghệ SIW

Chia sẻ: Phó Cửu Vân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

33
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài viết "Mạch khuếch đại công suất siêu cao tần sử dụng cấu trúc CSRR trên nền công nghệ SIW" mạch khuếch đại công suất (PA) siêu cao tần được thiết kế trên nền công nghệ ống dẫn sóng tích hợp chất nền (SIW) tại tần số 9 GHz. Nhờ ứng dụng công nghệ SIW, mạch PA có các ưu điểm nổi bật như tổn hao bức xạ thấp và khả năng tích hợp cao với các linh kiện phẳng. Mô hình mạch phối hợp trở kháng vào/ra mới được đề xuất bằng việc sử dụng bộ cộng hưởng vòng hở bù (CSRR) hình thoi trên SIW. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mạch khuếch đại công suất siêu cao tần sử dụng cấu trúc CSRR trên nền công nghệ SIW

Hội nghị Quốc gia lần thứ 26 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2023) Mạch khuếch đại công suất siêu cao tần sử dụng cấu trúc CSRR trên nền công nghệ SIW Lê Ngọc Hải, Hà Ngọc Hoạt, Trần Thị Thu Hương, Nguyễn Huy Hoàng và Lương Duy Mạnh Le Quy Don Technical University Email: ngochailek56@gmail.com, hangochoat18022002@gmail.com huongttt_10385@lqdtu.edu.vn, hoangnh@mta.edu.vn, manhld@lqdtu.edu.vn [3], [4]. Trong nghiên cứu [3], Z. Wang và C. Park đề xuất cấu Tóm tắt – Trong bài báo này, mạch khuếch đại công suất (PA) trúc SIW PA hoạt động tại tần số 2.14 GHz, còn trong nghiên siêu cao tần được thiết kế trên nền công nghệ ống dẫn sóng tích hợp chất nền (SIW) tại tần số 9 GHz. Nhờ ứng dụng công nghệ cứu [4] thì SIW PA hoạt động tại tần số 3.55 GHz. Phương pháp SIW, mạch PA có các ưu điểm nổi bật như tổn hao bức xạ thấp và thứ hai là mạch phối hợp trở kháng sử dụng bộ cộng hưởng dạng khả năng tích hợp cao với các linh kiện phẳng. Mô hình mạch phối cửa sổ Iris [5], [6]. Trong [5], Abdolhamidi và Shahabadi đã đề hợp trở kháng vào/ra mới được đề xuất bằng việc sử dụng bộ cộng xuất cấu trúc SIW PA làm việc tại băng X với hệ số khuếch đại hưởng vòng hở bù (CSRR) hình thoi trên SIW. CSRR có các ưu công suất (𝐺) là 10 dB. Còn SIW PA trong [6] được P. Pech điểm như kích thước nhỏ gọn, độ chọn lọc cao, và có khả năng tích cùng cộng sự thiết kế đạt hệ số khuếch đại là 5.49 dB và hiệu hợp trên SIW, do đó phù hợp cho việc thiết kế mạch phối hợp trở suất (PAE: Power Added Efficiency) bằng 29.38% tại tần số 10 kháng có chất lượng tốt. Cấu trúc CSRR trên SIW được tối ưu GHz. nhằm phối hợp trở kháng tốt ở đầu vào và đầu ra. Kết quả đồng mô phỏng mạch cho thấy mạch SIW PA đạt được hiệu suất PAE Hiện nay có nhiều nghiên cứu về bộ lọc trên SIW và một bằng 48.05%, với công suất ra 𝑷 𝐨𝐮𝐭 là 35.1 dBm, và hệ số khuếch trong số đó là sử dụng bộ cộng hưởng vòng hở bù (CSRR: đại công suất G bằng 11.1 dB tại 9 GHz. Complementary Split Ring Resonator). Về cơ bản, CSRR là các Từ khóa—Khuếch đại công suất, công nghệ ống dẫn sóng tích vòng được khắc ở trên một bề mặt dẫn điện. CSRR đã được hợp chất nền SIW, CSRR hình thoi, phối hợp trở kháng. Falcon [7] giới thiệu như một bộ cộng hưởng vật liệu nhân tạo có độ điện thẩm âm và hoạt động giống như một lưỡng cực điện I. GIỚI THIỆU cộng hưởng. CSRR có các cấu trúc điển hình như hình tròn [8], hình chữ nhật [9], hình thoi [10]. Theo như phân tích ở [11], bộ Công nghệ ống dẫn sóng tích hợp chất nền (SIW: Substrate lọc sử dụng cấu trúc CSRR hình thoi có đặc tính tốt nhất trong Integrated Waveguide) là công nghệ mới của thế kỷ 21 và có dải tần từ 5 đến 12 GHz cho nên nhóm nghiên cứu lựa chọn sử tiềm năng ứng dụng cho dải tần vô tuyến và siêu cao tần [1]. dụng cấu trúc CSRR hình thoi cho mạch khuếch đại công suất Các công nghệ truyền thống điển hình gồm có mạch dải và ống (PA) được thiết kế. Đặc tính của CSRR phụ thuộc vào mối quan dẫn sóng. Các linh kiện mạch dải hoạt động tốt ở tần số thấp hệ giữa tần số cộng hưởng và tần số cắt. Khi tần số cộng hưởng nhưng kém hiệu quả và tổn hao nhiều ở tần số cao. Mặt khác, của CSRR nhỏ hơn tần số cắt của SIW, CSRR mang đặc tính ống dẫn sóng chữ nhật công tác tốt ở tần số cao, nhưng kích của một bộ lọc thông dải. Và ngược lại, tần số cộng hưởng lớn thước cồng kềnh và khó tích hợp với các linh kiện phẳng. Công hơn tần số cắt, CSRR mang đặc tính của bộ lọc dải chặn [12]. nghệ SIW là cầu nối giữa công nghệ mạch dải và ống dẫn sóng Cấu trúc CSRR thiết kế trên SIW có thể tạo bộ lọc SIW với các chữ nhật, kế thừa các ưu điểm của cả hai công nghệ này [1]. Cấu ưu điểm như hệ số phẩm chất lớn, kích thước nhỏ gọn và dễ trúc của SIW gồm ba lớp trong đó lớp dưới và lớp trên được làm dàng tích hợp với các linh kiện khác. Hiện nay, chưa có nghiên bằng kim loại còn lớp giữa (đế) là vật liệu điện môi. Hai hàng cứu nào về sử dụng cấu trúc CSRR hình thoi ứng dụng cho mạch via kim loại được nhúng vào đế để kết nối điện giữa lớp dưới và PA. Bài báo này đề xuất sử dụng các CSRR hình thoi để thực hiện lớp trên, có vai trò tương tự như các bức tường kim loại trong phối hợp trở kháng vào/ra. ống dẫn sóng chữ nhật [2]. Do đó, SIW có các ưu điểm của ống dẫn sóng chữ nhật như tổn hao bức xạ thấp, hệ số phẩm chất cao II. MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT và khả năng chịu công suất cao tốt. Mặt khác, cấu trúc SIW có dạng phẳng như mạch dải nên có khả năng tích hợp cao với các Sơ đồ khối của mạch SIW PA được minh họa trên Hình 1. linh kiện phẳng trên cùng đế. Sơ đồ này sử dụng một phần tử tích cực là transistor để khuếch đại tín hiệu. Mạch vào/mạch ra gồm một mạch phân áp vào/ra Công nghệ SIW là công nghệ mới nên việc nghiên cứu thiết và một mạch phối hợp trở kháng vào/ra sử dụng công nghệ SIW. kế mạch tích cực còn nhiều khó khăn và thách thức. Hiện nay Mạch phối hợp trở kháng có nhiệm vụ biến đổi trở kháng 50 Ω chỉ có một số nghiên cứu về mạch khuếch đại công suất (PA: thành trở kháng 𝑍in đối với mạch vào hoặc trở kháng 𝑍out đối Power Amplifier) ứng dụng công nghệ SIW. Có hai phương với mạch ra. Do vậy để thực hiện phối hợp trở kháng trên SIW, pháp thiết kế mạch SIW PA chính như sau. Phương pháp thứ cần phải xác định trước giá trị 𝑍in và 𝑍out . nhất là mạch phối hợp trở kháng sử dụng phần tử mang tính cảm ISBN ............ 978-604-80-8932-0 119
Hội nghị Quốc gia lần thứ 26 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2023) TL5 W = 0.2 mm L = 0.8 mm Mạch ra Tee2 Mạch vào _ W1 = 0.2 mm VD + W2 = 0.2 mm Stub W3 = 0.2 mm _ Mạch Wi = 0.2 mm VG + Mạch phối hợp L = 3.7 mm TL4 Mạch phân Angle = 70 Mạch trở kháng W = 0.2 mm phối hợp áp ra L = 6.42 mm phân ra SIW TermG1 TermG2 trở kháng Z = 50 Ohm C1 ZS* Ohm áp vào vào SIW TL1 TL2 Tee1 TL3 Zout W = 0.74 mm W = 2 mm W1 = 2 mm W = 2 mm R1 = 50 Ω R2 = 50 Ω L = 1 mm L = 2 mm W2 = 2 mm L = 2 mm Zin W3 = 0.2 mm VS Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của mạch phân áp vào. Hình 1. Sơ đồ khối của mạch khuếch đại công suất (PA) sử dụng công nghệ ống dẫn sóng tích hợp chất nền (SIW). Mạch sử dụng transitor Qorvo GaN HEMT TGF2977-SM có ưu điểm hiệu suất cao và chi phí thấp. Để cân bằng giữa hiệu TL5 suất và độ tuyến tính, mạch làm việc ở chế độ AB. Điện áp cấp Stub nguồn cho cực cổng và cực máng lần lượt là 𝑉 𝐺 = −2.77 V và 𝑉 𝐷 = 32 V. Bằng kỹ thuật Load pull, xác định được trở kháng tối ưu của tải 𝑍 𝐿 và nguồn 𝑍 𝑆 tại tần số 9 GHz lần lượt là 6.23 − TL4 𝑗 ∗ 0.64 Ω và 27.81 − 𝑗 ∗ 42.94 Ω. Vật liệu điện môi Rogers Zin Duroid 5880 với chiều dày là 0.252 mm, hằng số điện môi 𝜀 𝑟 là 2.2, hệ số tổn hao 𝑡𝑎𝑛𝛿 là 0.0009 tại tần số 10 GHz. Phần mềm mô phỏng là Advanced Design System 2020 của hãng C1 Keysight. TermG1 TermG2 Z = 50 Ohm ZS* Ohm A. Mạch phân áp Sơ đồ nguyên lý của mạch phân áp vào được thể hiện trên TL1 TL2 TL3 Hình 2. Để chặn tín hiệu cao tần, sử dụng đường truyền TL4 có chiều dài 𝜆/4 và được tinh chỉnh sao cho đạt trở kháng lớn tại Hình 3. Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch phân áp vào. 9 GHz. Ngoài ra, stub ngắn mạch cao tần được thêm vào để bảo vệ nguồn cấp DC khỏi tín hiệu cao tần. TL1 là đoạn đường truyền 50 Ω, TL3 là đoạn đường truyền dùng để nối đến transitor. Do mạch phối hợp trở kháng SIW tiếp đất nên tụ điện 𝐶1 được nối giữa mạch phối hợp trở kháng SIW và mạch phân áp. Do 𝐶1 là tụ thông tín hiệu cao tần, nên giá trị của tụ được TL5 chọn sao cho có trở kháng nhỏ tại tần số 9 GHz. Mạch phân áp Stub vào được đánh giá bằng mô phỏng EM (Electromagnetic) và sau đó thực hiện đồng mô phỏng (cosimulation). Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch phân áp vào được minh họa ở Hình 3. Trên TL4 Hình 3, đầu TermG2 của mạch phân áp vào được nối với đầu Zout vào của transistor, có giá trị là liên hợp phức của 𝑍 𝑆 (𝑍 ∗ = 27.81 + 𝑗 ∗ 42.94 Ω). Đầu TermG1 được dùng để xác định trở 𝑆 C1 kháng vào 𝑍in . Sau khi tính toán, giá trị 𝑍in được xác định bằng 20.02 − 𝑗 ∗ 32.13 Ω. TermG1 TermG2 ZL* Ohm Z = 50 Ohm Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch phân áp ra được thể hiện trên Hình 4. Đầu TermG1 nối với đầu ra của transistor, có giá trị là liên hợp phức của 𝑍 𝐿 (𝑍 ∗ = 6.23 + 𝑗 ∗ 0.64 Ω). Đầu 𝐿 TL3 TL2 TL1 TermG2 dùng để xác định trở kháng ra 𝑍out . Giá trị trở kháng Hình 4. Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch phân áp ra. ra 𝑍out được xác định bằng 76.55 + 𝑗 ∗ 43.9 Ω. ISBN ............ 978-604-80-8932-0 120
Hội nghị Quốc gia lần thứ 26 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2023) B. Mạch vào Mô hình mạch SIW sử dụng hai khung CSRR hình thoi được minh họa trên Hình 5. Trên mạch SIW, để thỏa mãn tổn hao bức xạ là nhỏ nhất đã được trình bày trong [1] thì đường kính của một lỗ via 𝑑 là 0.61 mm và khoảng cách tâm giữa hai lỗ via liên C1 tiếp 𝑝 bằng 1 mm. Chiều rộng của mạch SIW, SIW 𝑤 , là khoảng TermG1 TermG2 cách vuông góc giữa tâm của hai hàng via tương ứng. Chiều dài Z = 50 Ohm ZS* Ohm của mạch, SIW 𝑙 , là khoảng cách giữa hai tâm của lỗ via đầu tiên và lỗ via cuối cùng trên một hàng via. Ở mạch phối hợp vào, Zin SIW 𝑤 và SIW 𝑙 có giá trị lần lượt là 9 mm và 5.4 mm. Đoạn đường truyền 50 Ω có chiều dài 𝑙0 và chiều rộng 𝑤0 có giá trị lần lượt là 1 mm và 0.74 mm. Đoạn đường truyền Taper nối đường truyền 50 Ω tới SIW, dùng để biến đổi trường quasi-TEM Hình 6. Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch vào. trong mạch dải thành trường TE10 của SIW. Taper có chiều dài 𝑙Taper = 3 mm và chiều rộng 𝑤Taper = 4 mm. CSRR được khắc Bảng I. Kích thước của các CSRR trong mạch vào tại mặt trên của SIW và bao gồm hai vòng cộng hưởng hình thoi Tham số (mm) riêng biệt. Hướng của hai vòng cộng hưởng được đặt theo kiểu 𝑅1 𝑅2 𝐺 𝑇 𝑆 mặt đối mặt với nhau. Kích thước vật lý của CSRR được định nghĩa như sau: Bán kính của vòng trong là 𝑅1 , bán kính vòng Giá trị 0.9 1.65 0.2 0.25 0.2 ngoài là 𝑅2 , độ dày của mỗi vòng là 𝑇, khoảng cách khe hở của mỗi đoạn hở là 𝐺, khoảng cách ngắn nhất giữa hai khung CSRR là 𝑆. Zin (Mong muốn) Zin (Thực tế) ZS (Mong muốn) ZS (Thực tế) Trên Hình 6 thể hiện sơ đồ đồng mô phỏng của mạch vào, gồm mạch phối hợp trở kháng vào SIW và mạch phân áp vào. Mạch phối hợp trở kháng SIW vào có nhiệm vụ biến đổi trở kháng 50 Ω thành trở kháng vào 𝑍in . Quá trình thiết kế mạch phối hợp trở kháng SIW vào như sau. Bước thứ nhất, thiết kế mạch SIW để SIW có tần số cắt lớn hơn 9 GHz. Bước thứ hai, tối ưu kích thước của các CSRR để mạch SIW CSRR biến đổi trở kháng 50 Ω thành trở kháng 𝑍in với đặc tính tham số tín hiệu nhỏ tối ưu nhất. Kích thước vật lý tối ưu của các CSRR trong mạch vào được thể hiện trên Bảng I. Hình 7(a) minh họa biến đổi trở kháng trên đồ thị Smith của mạch vào. Trở kháng nguồn 𝑍 𝑆 mong muốn là giá trị tính được khi thực hiện kỹ thuật Loadpull, (a) d p Taper Đường truyền 50 Tổn hao chèn (dB) R2 w0 wTaper S G SIWw R1 l0 lTaper T Tần số (GHz) SIWl (b) Hình 5. Mô hình mạch SIW sử dụng hai khung cộng hưởng CSRR Hình 7 (a) Minh họa biến đổi trở kháng của mạch vào trên đồ thị hình thoi. Smith. (b) Tổn hao chèn của mạch vào. ISBN ............ 978-604-80-8932-0 121
Hội nghị Quốc gia lần thứ 26 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2023) 𝑍 𝑆 = 27.81 − 𝑗 ∗ 42.94 Ω. Giá trị 𝑍in mong muốn là giá trị tính được từ sơ đồ đồng mô phỏng của mạch phân áp vào trên Hình Zout (Mong muốn) Zout (Thực tế) 3, 𝑍in = 20.02 − 𝑗 ∗ 32.13 Ω. ZL (Mong muốn) ZL (Thực tế) Giá trị 𝑍in thực tế là giá trị ở đầu ra (bên phải) mạch phối hợp trở kháng vào, 𝑍in = 19.38 − 𝑗 ∗ 31.50 Ω. Giá trị 𝑍 𝑆 thực tế là giá trị ở đầu ra (bên phải) của mạch vào, 𝑍 𝑆 = 29.46 − 𝑗 ∗ 42.26 Ω. Từ Hình 7(a) cho thấy giá trị thực tế tiệm cận với giá trị mong muốn. Tổn hao chèn của mạch vào được minh họa trên Hình 7(b). Mạch vào có tổn hao chèn bằng 0.5 dB tại tần số 9 GHz, cho thấy khả năng phối hợp trở kháng tốt của mạch. C. Mạch ra Phương pháp thiết kế mạch ra tương tự như thiết kế mạch vào. Hình 8 thể hiện sơ đồ đồng mô phỏng của mạch ra. Mạch phối hợp trở kháng ra SIW có nhiệm vụ biến đổi trở kháng 50 Ω thành trở kháng 𝑍out . Kích thước vật lý của các CSRR được tối ưu sao cho phối hợp trở kháng tốt tại tần số cơ bản 9 GHz. Bảng II thể hiện các kích thước vật lý tối ưu của các CSRR trong (a) mạch ra. Hình 9 (a) minh họa biến đổi trở kháng của mạch ra trên đồ Tổn hao chèn (dB) thị Smith. Trở kháng tải 𝑍 𝐿 mong muốn là giá trị tính được khi thực hiện chạy Loadpull, 𝑍 𝐿 = 6.23 − 𝑗 ∗ 0.64 Ω. Giá trị 𝑍out mong muốn là giá trị tính được từ sơ đồ đồng mô phỏng của mạch phân áp ra trên Hình 4, 𝑍out = 76.55 + 𝑗 ∗ 43.9 Ω. Giá trị 𝑍out thực tế là giá trị ở đầu vào (bên trái) mạch phối hợp trở kháng ra, 𝑍out = 70.83 + 𝑗 ∗ 43.88 Ω. Giá trị 𝑍 𝐿 thực tế là giá trị ở đầu vào của mạch ra, 𝑍 𝐿 = 6.53 − 𝑗 ∗ 1.33 Ω. Từ Hình 9 (a) cho thấy giá trị thực tế tiệm cận với giá trị mong muốn. Trên Hình 9 (b), tổn hao chèn của mạch ra là 0.4 dB tại tần số 9 GHz, Tần số (GHz) chứng tỏ mạch thực hiện phối hợp trở kháng tốt. (b) Hình 9 (a) Minh họa biến đổi trở kháng của mạch ra trên đồ thị Smith. (b) Tổn hao chèn của mạch ra. III. MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch SIW PA được minh họa C1 trên Hình 10. Các tham số kích thước vật lý của mạch được tinh chỉnh lại để cải thiện đặc tính của mạch. Tại mạch vào, kích TermG1 TermG2 ZL* Ohm Z = 50 Ohm thước của SIW 𝑤 , 𝑅1 , và 𝑅2 lần lượt thay đổi thành giá trị 7.8 mm, 1.0 mm, và 1.7 mm. Các tham số của tín hiệu vào bao gồm điện áp vào 𝑉i , dòng điện vào 𝐼i và công suất vào 𝑃in . Tại mạch Zout ra, kích thước 𝑅2 của CSRR được điều chỉnh thành 1.35 mm. Các tham số của tín hiệu ra bao gồm điện áp ra 𝑉 , dòng điện ra o 𝐼o và công suất ra 𝑃out . Điện áp và dòng điện một chiều trên cực Hình 8 Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch ra. cổng transistor lần lượt là 𝑉 𝐺 và 𝐼 𝐺 , cho cực máng là 𝑉 𝐷 và 𝐼 𝐷 . Bảng II. Kích thước của các CSRR trong mạch ra Các tham số tín hiệu nhỏ của toàn mạch SIW PA được thể Tham số (mm) hiện trên Hình 11. Tại tần số 9 GHz, hệ số phản xạ 𝑆11 bằng −12.35 dB, hệ số phản xạ 𝑆22 bằng −11.59 dB. Cả hai hệ số 𝑅1 𝑅2 𝐺 𝑇 𝑆 phản xạ đều nằm lân cận các điểm cực tiểu địa phương. Hệ số Giá trị 0.9 1.36 0.2 0.25 0.2 truyền 𝑆21 đạt giá trị cực đại tại 9 GHz, 𝑆21 = 13.16 dB. Kết ISBN ............ 978-604-80-8932-0 122
Hội nghị Quốc gia lần thứ 26 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2023) quả cho thấy, các tham số tín hiệu nhỏ của mạch SIW PA thiết G Pout PAE kế đạt giá trị tốt. Hình 12 chỉ ra các tham số tín hiệu lớn của mạch SIW PA tại 9 GHz. Tại 𝑃in = 24 dBm, hiệu suất PAE đạt đến 48.05%, công suất ra 𝑃out có giá trị là 35.1 dBm và hệ số khuếch đại Pout (dBm) công suất 𝐺 là 11.1 dB. PAE (%) G (dB) IG VG VDC = VG V C1 MẠCH Ii RA Pin (dBm) Vi Hình 12. Tham số tín hiệu lớn của mạch SIW PA. Port 1 Z = 50 Ohm (a) µ ID VD Vdc = VD V C2 Io MẠCH Vo Tần số (GHz) VÀO TermG2 Z = 50 Ohm Hình 13. Độ ổn định theo tiêu chuẩn µ của mạch SIW PA. Bảng III. So sánh với các công trình trước đây (b) Hình 10. Sơ đồ đồng mô phỏng của mạch khuếch đại công suất (PA) Các Tần số 𝑷 𝐨𝐮𝐭 𝑮 PAE Kích thước sử dụng công nghệ ống dẫn sóng tích hợp chất nền (SIW). (a) Mạch bài Trans. (GHz) (dBm) (dB) (%) (mm×mm) báo vào. (b) Mạch ra. [3] Cree 2.18 39.8 - 65.9 101.6 × 177.8 S11 S22 S21 [4] Cree 3.55 40.47 11.47 52.20 - [5] NEC X-band - 10 - 1.5λg (w ≈ 46) [6] Cree 10 35.42 5.49 29.38 41.89 × 78.54 Bài báo Qorvo 9.0 35.1 11.1 48.05 44.8 × 22.7 này Hình 13 thể hiện độ ổn định của mạch SIW PA theo tiêu S22 (dB) S11 (dB) S21 (dB) chuẩn µ. Tại tần số 9 GHz, giá trị của µ là 1.7 lớn hơn so với 1 cho nên mạch làm việc ổn định không điều kiện. Bảng III so sánh mạch SIW PA trong nghiên cứu này với các mạch SIW PA của các nghiên cứu trước đó. Khi so sánh với [3], [4], vì tần số hoạt động của SIW PA trong bài báo này lớn hơn nhiều cho nên các tham số tín hiệu lớn thấp hơn. Bài báo này có tần số làm việc thấp hơn, nhưng hệ số khuếch đại công Tần số (GHz) suất 𝐺 cao hơn so với công trình [5]. So với nghiên cứu [6], bài báo này có tần số làm việc thấp hơn 1 GHz. Tuy nhiên, các tham Hình 11. Tham số tín hiệu nhỏ của mạch SIW PA. số tin hiệu lớn như 𝐺 và PAE lần lượt cao gấp 2.02 lần và 1.64 lần so với các giá trị của bài báo [6]. Kích thước mạch của bài ISBN ............ 978-604-80-8932-0 123
Hội nghị Quốc gia lần thứ 26 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2023) báo này đều nhỏ gọn hơn so với các công trình [3]-[6]. Kết quả [10] Nitin Muchhal, Shweta Srivastava, "Design of Miniaturized Diamond này cho thấy mạch SIW PA được thiết kế đạt được các tham số Shaped Substrate" tín hiệu lớn tương đối tốt trong khi kích thước nhỏ gọn. [11] Nitin Muchhal, Shweta Srivastava and Mostafa Elkhouly, "Analysis and Design of Miniaturized Substrate Integrated Waveguide CSRR Bandpass IV. KẾT LUẬN Filters for Wireless Communication" [12] C. W. T. I. Y. Dong, "Miniaturised multiband substrate integrated Bài báo đề xuất phương pháp thiết kế mạch khuếch đại công waveguide filters using complementary split-ring resonators," IET suất siêu cao tần ứng dụng công nghệ mới SIW. Mô hình mạch Microwaves, Antennas & Propagation , vol. 6, p. 611–620, 2012 phối hợp trở kháng vào/ra sử dụng cấu trúc mới là CSRR hình thoi đã đạt được khả năng phối hợp trở kháng tốt tại tần số 9 GHz. Các tham số tín hiệu nhỏ của mạch PA được thiết kế gồm hệ số phản xạ 𝑆11 và 𝑆22 lần lượt bằng −12.35 dB và −11.59 dB, trong khi hệ số khuếch đại tín hiệu nhỏ 𝑆21 đạt giá trị 13.16 dB. Các tham số tín hiệu lớn bao gồm hiệu suất PAE bằng 48.05%, công suất ra 𝑃out bằng 35.1 dBm, và hệ số khuếch đại công suất 𝐺 bằng 11.1 dB. Tính ổn định của mạch được đánh giá trên cơ sở sử dụng tiêu chuẩn µ cho thấy mạch làm việc ổn định tại tần số 9 GHz. Như vậy mạch SIW PA thiết kế có các tham số tín hiệu nhỏ và lớn tương đối tốt tại tần số 9 GHz, đồng thời có kích thước nhỏ gọn và có khả năng tích hợp cao với các linh kiện phẳng. Các chỉ tiêu kỹ thuật này hứa hẹn tiềm năng ứng dụng cao cho các hệ thống làm việc ở băng tần X. LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi công ty TNHH GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỆT. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A. O. Nwajana and E. R. Obi, "A Review on SIW and Its Applications to Microwave Components," Electronics, vol. 11, p. 1160-1180, 2022. [2] K. W. a. W. H. Y. J. Cheng, "Power handling capability of substrate integrated waveguide interconnects and related transmission line systems," IEEE Transactions on Advanced, pp. 900-909, 2008. [3] Z. Wang and C. – W. Park, "Novel substrate integrated waveguide (SIW) type high power amplifier using Microstrip-to-SIW transition," Proc. 2013 Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings (APMC), 2013. [4] D. T. J. Diatta and C. -W. Park, "Substrate integrated waveguide (SIW) power amplifier using SIW bandstop filter for harmonic control working at 3.55 GHz," Proc. 2020 IEEE Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), 2020. [5] M. Abdolhamidi and M. Shahabad, "X-Band substrate integrated waveguide amplifier," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 18, pp. 815-817, 2008. [6] P. Pech, P. Kim, and Y. Jeong, "Microwave amplifier with substrate integrated waveguide bandpass filter matching network," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 31, p. 401–404, 2021 [7] F. Falcone, T. Lopetegi, J. D. Baena, R. Marques, F.Martin and M. Sorolla, "Effective negative-epsilon stopband microstrip lines based on complementary split ring resonators," IEEE Microw.Wireless Compon. Lett, vol. 14, pp. 280-282, 2004 [8] P. Garg and P. Jain, "Design and analysis of complimentary split ring resonator backed microstrip transmission line using equivalent circuit model," Journal of Communications equivalent circuit model, vol. 63, p. 1424–1430, 2018 [9] X.-C. Zhang, Z.-Y. Yu, and J. Xu, "Novel band-pass substrate integrated waveguide (SIW) filter based on complementary split ring resonators (CSRRs)," Progress In Electromagnetics Research (PIER), vol. 72, p. 39–46, 2007 ISBN ............ 978-604-80-8932-0 124

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.