intTypePromotion=1
ADSENSE

Thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp băng Ku ứng dụng cho hệ thống thu vệ tinh Vinasat

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

6
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp băng Ku ứng dụng cho hệ thống thu vệ tinh Vinasat trình bày giải pháp thiết kế, chế tạo mạch khuếch đại tạp âm thấp làm việc ở băng tần KU với các tham số yêu cầu: Hệ số khếch đại của mạch > 15 dB, dải tần làm việc 10.95 - 11.7 GHz, với hệ số tạp âm < 2dB. Mạch LNA được ứng dụng cho hệ thống thu vệ tinh Vinasat I và II.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp băng Ku ứng dụng cho hệ thống thu vệ tinh Vinasat

  1. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẠP ÂM THẤP BĂNG Ku ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG THU VỆ TINH VINASAT Ngô Thị Lành1, Trần Văn Hội2 1 Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải 2 Trường Đại học Thủy lợi, email: hoitv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG phương pháp thực nghiệm khoa học để thiết kế tiến hành chế tạo, đo đạc thử nghiệm. Hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat I và II được phóng lên quỹ đạo địa tĩnh tại vị trí 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH LNA 1320 và 131,80 Đông. Với khoảng cách truyền dẫn lớn khoảng 36.000 km, tín hiệu thu được 3.1. Thiết kế mạch LNA tại đầu vào anten thu là rất yếu khoảng vài V- Mạch khuếch đại đơn tầng sử dụng nV. Mạch khuếch đại thông thường giúp transistor được thể hiện ở hình 1, trong đó khuếch đại công suất tín hiệu, nhưng đồng thời mạch phối hợp trở kháng đầu vào thực hiện cũng khuếch đại tạp âm. Vì vậy, để thu được phối hợp trở kháng nguồn ZS với trở kháng tín hiệu rất yếu thì trong tầng đầu tiên của máy vào của Transistor; mạch phối hợp trở kháng thu sẽ là tầng khuếch đại tạp âm thấp LNA ra thực hiện phối hợp trở kháng ra của (Low Noise Amplifier), mạch sẽ khuếch đại transistor với trở kháng tải ZL. tín hiệu với mức tạp âm nhỏ nhất. Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu thiết kế mạch với các mục tiêu giảm tạp âm, tăng băng thông khuếch đại, nâng cao hệ số khếch đại [1] - [3]. Để thực hiện thiết kế mạch LNA với mục tiêu trên thì cần phải Hình 1. Sơ đồ mạch khuếch đại đơn tầng thỏa hiệp giữa các đặc tính như hệ số khuếch Hệ số khuếch đại của mạch được tính theo đại, hệ số tạp âm, dải tần làm việc, độ ổn công thức sau: định của mạch. GT = GS.G0.GL (1) Hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat I và II Trong đó: GS, GL - hệ số khuếch đại của phát trên băng tần Ku với tần số phát xuống từ mạch phối hợp trở kháng đầu vào và đầu ra; dải 10.95 đến 11.2 Ghz và từ 11.45 đến 11.7 G0 - hệ số khuếch đại của của transistor. 2 GHz. Do vậy bài báo này sẽ trình bày giải 1  S GS  (2) pháp thiết kế, chế tạo mạch khuếch đại tạp âm 1  S11 S 2 thấp làm việc ở băng tần KU với các tham số 2 yêu cầu: Hệ số khếch đại của mạch > 15 dB, G0  S21 (3) dải tần làm việc 10.95 - 11.7 GHz, với hệ số 1  L 2 tạp âm < 2dB. Mạch LNA được ứng dụng cho GL  2 (4) hệ thống thu vệ tinh Vinasat I và II. 1  S 22  L 2 2 2 1  S11  S22   2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU K (5) 2 S21 S12 Nhóm tác giả sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu phân tích, tổng hợp lý thuyết và   S11S22  S12S21 (6) 263
  2. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 Bộ khuếch đại phải ổn định trong phạm vi Từ hình 3 cho thấy hệ số K > 1 trong dải của dải tần thiết kế. Một trong những phương tần khuếch đại, điều này chứng tỏ hệ số pháp được sử dụng để xác định độ ổn định khuếch đại ổn định không điều kiện trong của PA là kiểm tra tham số K và . phạm vi dải tần hoạt động. Để đảm bảo các tham số của mạch khuếch 3.2. Kết quả đo đạc thực nghiệm đại bài báo đề xuất thực hiện thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp 2 tầng nối tiếp trong Sau khi mô phỏng toàn bộ hệ thống đạt đó: Tầng 1 được thiết kế ở tần số 11.2GHz các tham số theo yêu cầu thiết kế, nhóm tác đạt mức tạp âm nhỏ nhất. Tầng thứ hai được giả tiến hành chế tạo và hoàn thiện. Kết quả thiết kế ở tần số 11.6GHz để mở rộng dải thể hiện trên hình 4. thông và nâng cao hệ số khuếch đại, mạch. Linh kiện được lựa chọn trong thiết kế là transistor siêu cao tần NE76084, đây transistor sử dụng công nghệ pHEMT GaAs MESFET với tần số hoạt động 0,1 - 20 GHz, hệ số tạp âm nhỏ nhất là 1,6 dB và hệ số khuếch đại 9 dB ở tần số 12GHz. Có nhiều phương pháp phối hợp trở kháng khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm. Một phương pháp phối hợp Hình 4. Mạch chế tạo hoàn thiện trở kháng cho dải tần rộng đó là dùng đoạn Kết quả đo trên máy phân tích mạng dây một phần tư bước sóng (/4). Mạch thiết Vector network analyzer 37369D với các kế hoàn chỉnh thể hiện trên hình 2. tham số của mạch thể hiện trên hình 5-9: Hình 2. Mạch khuếch đại LNA 2 tầng Sử dụng phần mềm ADS (Advanced Design System) và file tham số tán xạ ne76084.s2p để mô phỏng hệ số ổn định K. Hình 5. Hệ số khuếch đại của mạch S21 Kết quả mô phỏng thể hiện trên hình 3. Hình 3. Hệ số ổn định K Hình 6. Hệ số khuếch đại ngược (S12) 264
  3. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 Kết quả trên hình 5 cho thấy hệ số khuếch đại của mạch S21 lớn hơn 17.1 dB trong dải khuếch đại 10.9 - 11.7 GHz và kết quả này tương đồng với kết quả mô phỏng. Hệ số khuếch đại ngược thể hiện trên hình 6. Từ hình vẽ cho thấy S12 có giá trị nhỏ hơn –25 dB trong dải tần công tác và có giá trị lớn hơn so với kết quả mô phỏng –10 dB. Hình 9. Hệ số tạp âm của mạch 4. KẾT LUẬN Bài báo đã trình bày quá trình nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng, chế tạo và đo đạc thử nghiệm mạch LNA làm việc ở băng KU. Bài báo cũng đề xuất phương án thiết kế mạch để giảm tạp âm, mở rộng dải thông, nâng cao hệ Hình 7. Hệ số phản xạ đầu vào S11 số khuếch đại của mạch. Mạch LNA đã được Từ hình 7 cho thấy hệ số phản xạ đầu vào thiết kế, chế tạo thành công với các đặc tính: đo được có giá trị nhỏ hơn –10 dB trong dải hệ số khuếch đại > 17.1 dB trong dải tần tần công tác và đạt giá trị nhỏ nhất là –23 dB 10.95 - 11.7 GHz, hệ số tạp âm 2dB. Mạch tại tần số 11,4 GHz. được ứng dụng trong hệ thống thu vệ tinh băng KU. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Islam T, Lahbib Zenkouar, Mohammed Lahsaini, 2015, “Design of a Low Noise Amplifier Using the Quarter Wave Transformers Matching Technique in the Frequency Band [9-13] GHz”, International Journal on Communications Antenna and Propagation, Vol. 5, No. 4, pp. 248-255. [2] Mohammed Lahsaini, Lahbib Zenkouar, Seddik Bri, 2018, “Modeling of a Hình 8. Hệ số phản xạ đầu ra S22 Microwave Amplifier Operating around 11 GHz for Radar Applications”, Vol. 8, No. Hệ số phản xạ đầu ra trên hình 8 cho thấy 5, pp. 3496-3503. kết quả đo có giá trị tương đối tốt và nhỏ hơn [3] Toulali Islam, Lahbib Zenkouar, 2018, –10dB, đạt giá trị nhỏ nhất là –20 dB tại tần “Design of 10 to 12 GHz Low Noise số 11 GHz. Amplifier for Ultrawideband (UWB) Hình 9 thể hiện hệ số tạp âm của mạch System”, International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), Vol. 8, khuếch đại. Kết quả cho thấy hệ số tạp âm No. 5, pp. 2773-2779. nhỏ hơn 2.008 dB và đạt giá trị nhỏ nhất là 1.645 dB ở tần số 11.1 GHz. 265
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2