zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Thiết kế mạch khuếch đại công suất 120W dùng cho mạng thông tin di dộng tại Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

5
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Thiết kế mạch khuếch đại công suất 120W dùng cho mạng thông tin di dộng tại Việt Nam trình bày việc thiết kế một mạch khuếch đại công suất hoạt động ở tần số trung tâm 2,3GHz. Mạch thiết kế và mô phỏng có hệ số khuếch đại lớn hơn 12dB trong một dải thông rộng từ 2,23-2,36 GHz.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mạch khuếch đại công suất 120W dùng cho mạng thông tin di dộng tại Việt Nam

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 120W DÙNG CHO MẠNG THÔNG TIN DI DỘNG TẠI VIỆT NAM Trần Văn Hội, Đoàn Hữu Chức Trường Đại học Thủy lợi, email: hoitv@tlu.edu.vn TÓM TẮT Trong bài báo này, tác giả trình bày việc thiết kế và mô phỏng các thông số cơ bản của Bài báo trình bày việc thiết kế một mạch khuếch đại công suất hoạt động ở tần số trung một mạch khuếch đại công suất 120W hoạt tâm 2,3GHz. Mạch thiết kế và mô phỏng có hệ động ở tần số trung tâm 2,3GHz có thể ứng số khuếch đại lớn hơn 12dB trong một dải dụng cho các trạm phát sóng mạng di động thông rộng từ 2,23-2,36 GHz. Với tần số trên IMT tại Việt Nam. có thể sử dụng bộ khuếch đại công suất này 2. THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI cho hệ thống thông tin IMT - Advanced (International Mobile Telecomcommunications CÔNG SUẤT - Advanced) tại Việt nam. 2.1. Cấu trúc mạch khuếch đại 1. GIỚI THIỆU CHUNG Một mạch khuếch đại tín hiệu siêu cao tần nói chung có cấu trúc như trên hình 1 [1,2]. Mạng thông tin di động ngày càng phát Chúng ta sử dụng mô hình mạch 4 cổng để triển mạnh mẽ. Ngoài những dịch vụ cơ bản thiết kế mạch. Các mạch thành phần phối hợp ban đầu như thoại, tin nhắn, các mạng di trở kháng lối vào và phối hợp trở kháng lối ra động hiện nay còn phải đáp ứng những dịch được thực hiện nhờ các tham số tán xạ S của vụ mới yêu cầu băng thông rộng như truyền hình ảnh, video, dữ liệu lớn và nhiều ứng phần tử tích cực. dụng mới khác. Điều này dẫn đến phải lựa chọn dải băng tần phù hợp dành cho các hệ thống thông tin di động mới. Tại Việt Nam, năm 2013 Bộ Thông tin - Truyền thông đã ban hành Thông tư số 13/2013/TT-BTTTT Hình 1. Sơ đồ khối mạch khuếch đại về Quy hoạch phân kênh tần số cho nghiệp vụ cố định và di động mặt đất băng tần (30 - Với mục tiêu thiết kế mạch khuếch đại 30000)MHz [3]. Đến năm 2021 Bộ Thông tin công suất 120W hoạt động ở tần số trung tâm - Truyền thông tiếp tục ra Thông tư số 2,3GHz, phần tử tích cực CGH40120P của 29/2021/TT-BTTTT về Quy hoạch băng tần hãng Cree được sử dụng trong thiết kế này. 2300MHz-2400MHz cho hệ thống thông tin CGH40120P hoạt động dải tần rộng từ 0- di động IMT - Advanced của Việt Nam [4]. 6GHz và điện áp nguồn nuôi cực máng 28V. Hiện nay, các băng tần trong dải 2300-2400 Đây là linh kiện chưa có phối hợp trở kháng MHz đang được nhà nước cho các doanh nội do đó cần thiết kế mạch phối hợp trở nghiệp đấu giá sử dụng. Vì vậy, các thiết bị kháng (PHTK). Tra cứu datasheet của linh di động, các trạm thu phát thế hệ thông tin di kiện ta có những thông số tán xạ S để thực động thứ 5 (gọi tắt là 5G) phải hoạt động hiện tính toán cho thiết kế. Từ các tham số S được trên các tần số trên. tính được trở kháng lối vào và lối ra của phần 250
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 tử tích cực. Những giá trị này được sử dụng 2.3. Thiết kế PHTK lối ra để thiết kế mạch phối hợp trở kháng lối vào Tương tự mạch lối vào vẫn sử dụng và lối ra. Bảng 1 cung cấp chi tiết các thông phương pháp thiết kế mạch phối hợp trở số thiết kế. kháng mở rộng băng thông của bộ khuếch đại Bảng 1. Các thông số thiết kế [1]. Thực hiện thêm một đoạn dây chêm để di chuyển trở kháng lối vào về giá trị thực (phần STT Thông số Giá trị ảo bằng 0). Với trở kháng đặc trưng bằng 25 1 Transistor CGH40120P , sử dụng giản đồ Smith khi đó đạt được giá 2 Tần số trung tâm 2,3 GHz trị trở kháng để thực hiện phối hợp theo 3 Hệ số khuếch đại >12dB phương pháp thay đổi thang trở kháng đặc trưng mở rộng dải thông Z=4,26 . Thực 4 Trở kháng nguồn 50 hiện thiết kế với số đoạn N=2 kết quả đạt 5 Trở kháng tải 50 được như trên hình 3. Trở kháng lối vào và lối ra tại tần số 2,3GHz lần lượt là: ZS = 1,1+ j*4,7 () ZL = 4,3+ j*2,23 () Hình 3. Sơ đồ mạch PHTK lối ra 2.2. Thiết kế PHTK lối vào Sau khi thiết kế các mạch PHTK lối vào và Trong trường hợp này sử dụng phương lối ra. Để mô phỏng các tham số tán xạ của pháp thiết kế mạch phối hợp trở kháng mở mạch ta sử dụng file S2P cho phần tử tích rộng băng thông của bộ khuếch đại [1]. Đầu cực được tạo từ các thông tin trong datasheet tiên thêm một đoạn dây chêm để di chuyển của CGH40120P. Sơ đồ chi tiết được cho trở kháng lối vào về giá trị thực (phần ảo trên hình 4. bằng 0). Chọn trở kháng đặc trưng bằng 25 Transistor GaN CGH40120P , sử dụng giản đồ Smith khi đó đạt được giá 1 2 trị trở kháng để thực hiện phối hợp theo Ref MLIN MLIN MLIN MLIN TL1 TL2 TL3 TL4 Term Subst="MSub1" Subst="MSub1" Subst="MSub1" Subst="MSub1" Term1 phương pháp thay đổi thang trở kháng đặc Num=1 W=2.9 mm L=5 mm Z=50 Ohm W=11.1312 mm L=16.72 mm W=89 mm {t} L=17.2689 mm {t} W=7.93 mm {t} L=32.1 mm {t} trưng mở rộng dải thông Z=1,07 . Số đoạn VSWR S2P CGH40120P VSWR File="D:\HPU\nang luong vu tru\S2P\CGH40120P.s2p" VSWR1 lựa chọn N=2 để giảm sự phức tạp khi tính VSWR1=vswr(S11) toán thiết kế cũng như sai sót khi thực hiện Term MLIN TL8 MLIN TL5 MLIN TL6 MLIN TL7 chế tạo sản phẩm theo phương pháp dùng các Term2 Num=2 Subst="MSub1" W=2.9 mm L=5 mm Subst="MSub1" W=7.16 mm L=17.07 mm Subst="MSub1" W=33.65 mm {t} L=12.55 mm {t} Subst="MSub1" W=10.295 mm {t} L=33.5 mm {t} Z=50 Ohm đoạn dây chêm bằng mạch dải. MSub HARMONIC BALANCE S-PARAMETERS Sử dụng feed đồng FR4 có độ dày lớp điện MSUB MSub1 H=1.5 mm HarmonicBalance HB1 Freq[1]=2.3 GHz S_Param SP1 Start=2.0 GHz môi, lớp dẫn điện tốt và có hệ số suy hao nhỏ Er=4.34 Mur=1 Cond=1.0E+50 Order[1]=3 Stop=2.6 GHz Step=1 MHz phù hợp cho việc chế tạo các mạch khuếch Hu=1.0e+033 mm T=0 mm TanD=0 đại công suất lớn để thực hiện mô phỏng trên Rough=0 mm phầm mềm ADS ta đạt được sơ đồ mạch Hình 4. Sơ đồ PHTK mạch khuếch đại PHTK lối vào như hình 2. công suất dùng CGH40120P 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Sau khi thiết kế, mạch khuếch đại được mô phỏng trên phần mềm ADS và được hiệu chỉnh để đạt các kết quả tốt hơn. Các tham số Hình 2. Sơ đồ mạch PHTK lối vào được mô phỏng bao gồm các hệ số khuếch đại, 251
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 các hệ số phản xạ lối vào và lối ra. Kết quả 10 9 mô phỏng các tham số S mạch khuếch đại 8 công suất 120W được cho trên hình 5. 7 6 VSWR1 20 5 10 4 0 3 dB(S(2,2)) dB(S(1,2)) dB(S(2,1)) dB(S(1,1)) 2 -10 1 -20 0 -30 2.2 2.3 2.4 freq, GHz -40 -50 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Hình 6. Kết quả mô phỏng hệ số sóng đứng. freq, GHz 4. KẾT LUẬN Hình 5. Kết quả mô phỏng các tham số S Một mạch khuếch đại công suất sử dụng Theo đó mạch khuếch đại công suất có hệ CGH40120P đã được thiết kế và mô phỏng. số khuếch đại lớn hơn 12 dB trong dải tần Các mạch phối hợp trở kháng lối vào và lối khá rộng từ 2,23 GHz đến 2,36 GHz. Giá trị ra được thiết kế theo phương phương pháp lớn nhất đạt 15dB tại tần số thiết kế 2,3GHz. mở rộng dải thông dùng nhiều đoạn dây Như vậy kết quả đạt được thỏa mãn yêu cầu chêm mạch dải. Kết quả mô phỏng mạch có thiết kế ban đầu trong bảng 1. Hệ số phản xạ hệ số khuếch đại là 15dB tại tần số 2,3GHz lối vào nhỏ hơn -30dB ở tần số trung tâm và hệ số VSWR bằng 1 ở cùng tần số trên. 2,3GHz. Hệ số phản xạ lối ra nhỏ hơn -10dB Có thể sử dụng làm mạch khuếch đại công là chấp nhận được đối với các mạch khuếch suất cho các trạm gốc của hệ thống IMT tại đại công suất lớn. Các giá trị tham số phản xạ Việt Nam. nhỏ cho thấy các mạch phối hợp trở kháng 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO được thiết kế tốt. Điều đó sẽ giúp việc truyền năng lượng từ nguồn tín hiệu tới phần tử tích [1] David M.Pozar, Microwave Engineering, cực cũng như từ lối ra của transistor tới tải có fourth editon. John Willey & Son, Inc Press, tổn hao nhỏ làm tăng hiệu suất của mạch New York, 2012. [2] Ivan Boshnakov, Anna Wood, Simon khuếch đại. Tham số S12 của mạch cũng rất Taylor, RF and microwave solid-state power nhỏ đạt nhỏ hơn -23dB ở tần số trung tâm thể amplifiers design is a speciality, Reprinted hiện tính đơn hướng tốt của mạch khuếch đại. from Proceedings of the Automated Radio Hệ số sóng đứng VSWR của mạch thiết kế Frequency and Microwave Measurement chạy mô phỏng được đưa ra trên hình 6. Theo Society Conference April 2012, Oxfordshire, đó VSWR đạt giá trị gần bằng 1 ở tần số 2,31 United Kingdom. GHz nằm trong dải A1 theo quy định quy [3] Thông tư số 13/2013/TT-BTTTT, Bộ Thông hoạch tần số của Bộ Thông tin và Truyền tin và Truyền thông về Quy hoạch phân kênh tần số cho nghiệp vụ cố định và di thông. Giá trị VSWR cũng nhỏ hơn 2dB động mặt đất băng tần (30 - 30000)MHz. trong một băng tần rộng từ 2,28 GHz đến [4] Thông tư số 29/2021/TT-BTTTT Bộ Thông 2,32GHz. Do đó gần như không có sóng tin và Truyền thông về Quy hoạch băng tần phản xạ trên các đoạn mạch bằng dây chêm 2300MHz - 2400MHz cho hệ thống thông mạch dải dùng để phối hợp trở kháng. tin di động IMT - Advanced của Việt Nam. 252

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

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

65 tài liệu

2412 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.