zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Thiết kế và mô phỏng mạch khuếch đại tạp âm thấp cho bộ thu sóng wifi

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

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này trình bày việc thiết kế và mô phỏng một mạch LNA sử dụng cho mạng wifi 5G. Mạch có hệ số khuếch đại đạt 18dB, hệ số phản xạ lối vào là -19.2 dB, hệ số phản xạ lối ra là -10.88 dB, tỷ số sóng đứng điện áp (Voltage Standing Wave Ratio viết tắt là VSWR) bằng 1.244 và nhiễu hình (Noise Figure viết tắt là NF) nhỏ nhất NFmin nhỏ hơn 0.6 tại tần số thiết kế 5GHz.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế và mô phỏng mạch khuếch đại tạp âm thấp cho bộ thu sóng wifi

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI TẠP ÂM THẤP CHO BỘ THU SÓNG WIFI 5G Đoàn Hữu Chúc, Trần Văn Hội Trường Đại học Thủy lợi, email: chucdh@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG khuếch đại tín hiệu tạp âm thấp LNA là nhiệm vụ quan trọng nhất trong bộ thu. Mạch Ngày nay, hệ thống truyền thông sử dụng LNA phải đảm bảo có hệ số khuếch đại tín sóng siêu cao tần đóng vai trò quan trọng hiệu đủ lớn và tạp nhiễu nhỏ nhất. Việc thiết trong sự phát triển của việc truyền thông tin. kế mạch LNA cần cân bằng giữa các thông Trong hệ thống siêu cao tần, bộ khuếch đại là thành phần cơ bản và phổ biến. Các transistor số như hệ số khuếch đại, các hệ số phản xạ, trong bộ khuếch đại có thể hoạt động trong nhiễu và công suất tiêu thụ. khoảng tần số rất rộng lên tới 100 GHz ở những ứng dụng yêu cầu kích thước nhỏ gọn, hệ số tạp âm NF thấp, dải thông rộng và tiêu hao năng lượng thấp. Kỹ thuật thiết kế mạch khuếch đại sử dụng BJT và FET dựa trên các Hình 1. Sơ đồ khối bộ thu tín hiệu siêu cao tần khái niệm được nghiên cứu về đường truyền sóng siêu cao tần, mạng hai cổng và giản đồ Bài báo này trình bày việc thiết kế và mô Smith. Trong lĩnh vực siêu cao tần, lý thuyết phỏng một mạch LNA sử dụng cho mạng mạch thông thường không thể sử dụng trực wifi 5G. Mạch có hệ số khuếch đại đạt 18dB, tiếp để giải quyết các vấn đề của mạng siêu hệ số phản xạ lối vào là -19.2 dB, hệ số phản cao tần. Trong trường hợp đó, lý thuyết mạch xạ lối ra là -10.88 dB, tỷ số sóng đứng điện thông thường được gần đúng hoặc sử dụng lý áp (Voltage Standing Wave Ratio viết tắt là thuyết trường điện từ được mô tả bằng các VSWR) bằng 1.244 và nhiễu hình (Noise phương trình Maxwell. Điều đó có nghĩa cách Figure viết tắt là NF) nhỏ nhất NFmin nhỏ thức thiết kế ở mạch siêu cao tần khác biệt so hơn 0.6 tại tần số thiết kế 5GHz. với khi thiết kế mạch ở tần số thấp. Điều này được gọi là kỹ thuật phối hợp trở kháng [1,2]. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khi thiết kế mạch khuếch đại dùng transistor Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, tác giả chúng ta phải dựa trên tham số S. Khối xử lý sử dụng các phương pháp như phân tích, tổng tín hiệu đầu tiên của bộ thu trong hệ thống hợp, phương pháp mô hình hóa và phương truyền thông sau anten là bộ khuếch đại tạp âm thấp (Low Noise Amplifier viết tắt là pháp thực nghiệm để kiểm chứng kết quả. LNA). Mạch LNA sẽ khuếch đại tín hiệu thu 3. THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG được với hệ số khuếch đại hợp lý và có tạp nhiễu nhỏ nhất có thể. Mạch khuếch đại Transistor đơn tầng với Tiêu chuẩn IEEE 802.11 ac được xem là mạch phối hợp trở kháng đầu vào và ra được tiêu chuẩn dành cho thế hệ mạng Wifi thứ 5, biểu diễn như ở hình 2[1-3]. Mạch khuếch đại thường gọi tắt là mạng Wifi 5G[3]. Công LNA hoạt động ở tần số 5GHz, sử dụng nghệ phát sóng wifi hiện đại sử dụng các tần transistor SPF3043 được thiết kế và mô phỏng số là 2,4 GHz và 5 GHz[3]. Thiết kế mạch trên phần mềm ADS. Quá trình thiết kế các 282
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 mạch phối hợp trở kháng, hệ số khuếch đại cũng như hệ số tạp âm NF, được thực hiện dựa trên các tham số S của SPF3043. Các tham số S của transistor được tra cứu từ nhà sản xuất. Với mục đích thiết kế mạch LNA sử dụng cho bộ thu tín hiệu mạng Wifi 5G, tác giả chọn tần số mạch hoạt động có giá trị là 5 GHz. Hình 2. Sơ đồ khối mạch khuếch đại tạp âm thấp Từ các tham số S tra cứu được, ta lần lượt có được trở kháng lối và và trở kháng lối ra của SPF3043 tại tần số trung tâm f = 5 GHz là: Zin = 20.9 - j*23.9 () Zout = 54.8 - j*36.35 () trong đó: Zin là trở kháng lối vào, Zout là trở kháng lối ra và j là đơn vị phức. Có nhiều phương pháp thực hiện thiết kế mạch phối hợp trở kháng cho LNA. Trong trường hợp này, để giảm kích thước của mạch và tăng tính lựa chọn tần số chúng ta sử dụng phương pháp sử dụng đoạn dây chêm hở mạch. Chi tiết các thông số thiết kế của mạch LNA được đưa ra ở bảng 1 dưới đây. Bảng 1. Các thông số thiết kế STT Thông số Đơn vị Hình 3. Sơ đồ nguyên lý chi tiết mạch 1 Tần số trung tâm 5 GHz khuếch đại tạp âm thấp dùng SPF3043 2 Dải thông ± 5% Từ các giá trị trở kháng vào và trở kháng 3 Tạp nhiễu NF < 2dB ra chúng ta thực hiện tính toán các đoạn dây 4 Hệ số khuếch đại > 15 dB chêm cho mạch phối hợp trở kháng lối vào và 5 Trở kháng nguồn 50  lối ra của LNA. Trên cơ sở công cụ phỏng 6 Trở kháng tải 50  phỏng của phần mềm ADS2020 ta hiệu chỉnh 7 Transistor SPF3043 để được kết quả mô phỏng một cách tối ưu nhằm cân bằng các giá trị đạt được. Sử dụng công cụ LineCal xác định được Kết quả mô phỏng các giá trị tham số S kích thước của mạch phối hợp trở kháng khi được đưa ra ở hình 4. Theo đó hệ số khuếch sử dụng loại phíp đồng FR4 có hằng số điện đại lớn hơn 17.8 dB trong dải tần từ 4,95 GHz môi =4,34; độ dày H=1,6mm và độ dày lớp đến 5,05 GHz. Đây là giá trị lớn đối với mạch dẫn điện T=0,035mm. Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đơn tầng. Giá trị này thỏa mãn yêu phối hợp trở kháng lối vào và lối ra cho LNA cầu thiết kế đặt ra. Kết quả mô phỏng hệ số thiết kế trên phần mềm ADS 2020 được đưa sóng đứng, hệ số ổn định và nhiễu hình nhỏ ra ở hình 3 dưới đây. nhất đưa ra trên các hình 5, 6 và 7. 283
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 Hệ số sóng đứng như thể hiện ở hình 5 bằng 1,244 dB gần đạt tới giá trị bằng 1 vì vậy hệ số phản xạ thấp. Giá trị lý tưởng bằng 1 tức hệ số phản xạ bằng 0. Hệ số ổn định K

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

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

65 tài liệu

2438 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 ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.