Nghiên cứu thiết kế mạch chia công suất làm việc trên 3 băng tần 0.9, 1.6 và 2.2 GHz sử dụng thuật toán tối ưu bầy đàn

Bài viết Nghiên cứu thiết kế mạch chia công suất làm việc trên 3 băng tần 0.9, 1.6 và 2.2 GHz sử dụng thuật toán tối ưu bầy đàn trình bày phương pháp và kết quả thiết kế mạch chia công suất làm việc trên 3 băng tần 0.9, 1.6 và 2.2 GHz. Để thực hiện việc chuyển đổi trở kháng trên 3 bảng, chúng tôi sử dụng thuật toán Tối ưu bày đàn để giải hệ phương trình phi tuyến của mạch phối hợp trở kháng trên 3 tần số. Kết quả thiết kế mạch chia công suất cho thấy mạch làm việc trên 3 băng với suy hao chèn tốt hơn 3.21 dB, độ cách ly tốt hơn -22 dB, suy hao phản hồi trên các cổng tốt hơn –23 dB trên cả 3 băng tần. Mời các bạn cùng tham khảo!

GHz ậ Ƣ

1 2

, 1,

1, 1 P ƣơ 1

1 2 ậ

Học Vi n ậ Email: nmgiang44@gmail.com

Abstract— Trong bài báo này, chúng tôi tr nh bày

ph ng pháp và t qu thi t ch chi công su t

à vi c trên 3 b ng t n , và th c hi n

vi c chuy n i tr háng trên 3 b ng, chúng tôi s d ng

thu t toán T i u bày àn gi i h ph ng tr nh phi

tuy n c ch ph i h p tr háng trên 3 t n s t

qu thi t ch chi công su t cho th y ch à vi c

trên 3 b ng v i suy h o ch n t t h n -3.21 dB, cách y

t t h n -22 d , suy h o ph n h i trên các c ng t t h n

-23 dB trên c 3 b ng t n

Keywords- PSO, on,

I GIỚITHIỆU

ọ

ƣ

m

ƣ -3], tuy nh m

ƣ

ậ ƣ

-5] ậ

ơ

ậ ậ [ - ƣ

ƣ ậ

ƣ

ọ T 6

ƣ ơ ƣơ ƣơ

ậ

ƣ

ƣơ

ậ ƣ (

Particle Swarm Optimization, PSO) [7-8]

M ƣ

ƣ ọ ọ

ậ

ƣ

P ậ ƣ

I

ậ

II ƢNGDUNG UÂTTOANPSOTRONG

ÊT Ê MACH UYÊN ÔI RƠ KHANG

RÊ 3 Ă ÂN

0 ZL f1, f2 3 1 < f2 < f3

ƣ Z1,

Z2, Z3 ƣơ θ1 θ2 θ3 ƣ

ƣ

0 L

L > Z0 2

1 1

f u f

2 1

f u f

 ,

L

0

Z k Z

 Z1 θ1

ƣ ƣơ [9]:

1

cot( )+b tan( ) arctan

=

u

2a

(1)

1 1

2

cot( )+b tan( ) arctan

=

u

2a

(2)

0 1 1 0 2Z Z a k Z 2Z        , 2 2 0 1 1 0 Z Z b k Z Z               ;

ƣ 1 θ1

ƣ ƣ

1 1 2 cot( )+btan( ) arctan 2a            (3)

3 1    (4)

2 0 Z  2Z (5)

2 2 3 1 Z Z Z  (6)

– ƣơ

ƣơ

ƣơ – 9 ƣ

ƣ

1 θ1

ƣơ T

ậ P

- (2)

ậ P ậ ƣ

ƣ ƣ ậ

ƣ ƣ ƣ

ƣ

Ta ọ ƣ

ƣ

1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2 cot( )+b tan( ) arctan 1 2a F cot(u )+b tan(u ) u arctan +q 2a cot( )+b tan( ) arctan 1 2a cot(u )+b tan(u ) u arctan +r 2a                                           (7) – ƣ ƣ

ƣ

t ƣ c h tham s c n m vi c a tham s c u ki n c

tham s ƣ ti t lập thuật n ƣ c ra nghi

nh ph m xung quanh v

t ƣ , vận t c t c n ƣ c gi m d ậ i, g t t ƣ c gi m m t n a so v ƣ

( ƣ ọ ơ 1000) V ƣ c thời c a b

ƣ ƣ i VT) n u ƣ m th ƣ c m t v i t ơ

u: VT = [x1,x2 … n] (8)

ọ V = [v1, v2, … n] ậ

Vận t c t i u c n nh th nhanh n nh ng v t ơ i

l m ph m vi di chuy n c ƣ c thu hẹp d n Vận t c t n thời ƣ ƣ t m ng n chi u Vi nh vận t c t u r t quan trọng t i thời gian th c hi n thuậ quy

c m nhi m xung quan v u Vận t c t u s ƣ c thi t lập b ng kho h từ v u t i v c

th ƣ c M i v c a từng ph n t

gian n chi ƣ c di chuy n m ẫ

ƣ m i l n di chuy

ki m Từ v ƣ n t i k t h p v c gi m v v ận t c bay ngẫ ừa t ƣ c s t o t ƣ hi n t m t ơ n t a c b ậ s ƣ

ƣ :

randi( 0,1 )  k x VT(k) ( 1)  *rand()*V(k) (9)

ẫ

ừ

ẫ

m s ti n d n t i nghi m c

m ph i m sao cho nhậ ƣ c sai s theo mong mu dừng l i ƣ ậ

P – (2) ƣ

ậ ƣ

ậ

ƣờ

ƣ

Z0150, ZL50

f1= 1 GHz, f2 = 2 GHz, f3= 2.5 GHz ƣ

Z = Ω = 8 Ω = Ω

θ1 = 46.80, θ2 = 53.890 θ3 = 46.80

ƣ

Bắt đầu Vị trí mới So sánh với giá trị tối ưu |F tối ưu |>|F| Lưu vị trí tốt nhất mới F tối ưu = F Yes Thiết lập đầu vào và vị trí, vận tốc ban đầu So sánh sai số giữa hàm tối ưu và giá trị mong muốn với sai số cho phép |F tối ưu|<10^-6 Yes Kết thúc Thiết lập phạm vi và chuyển hướng tìm kiếm No No ƣ ậ P

-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 z S(1,1) 11

z ừ ậ

PSO ƣ

z ơ -120 dB ƣ ậ ƣ

ng III ÊT Ê MACHCHIA Ô UÂT3 Ă ậ P ƣ ƣ

c

GHz ơ ƣ ƣ Z11 Z21 RS1 RS2 RS3 Z12 Z13 Z22 Z23 Zv1 Zv2 Z V Z ra1 Z ra2 θ 11 θ 12 θ 13 θ 21 θ 22 θ 23 4

V ra1 Zra2

V ra1 ra2 Z Z Z 50 Ω (10)

RS1, RS2 RS3 Ta

ZV1 V2 V

ZV1 = ZV2 K

V1 V2 V 1 1 1 1 Z Z Z 50 (11)

ừ v1 = Zv2 = Ω ƣ

ta 11, Z12, Z13

V1 =

Ω ra1 = Ω z

ậ P ƣ ƣ

ƣ ƣ

11 21 Z Z 86.98 Ω Z12Z2270.71Ω 13 23 Z Z 57.48 Ω 0 11 12 13 21 22 23 51.15             ừ ƣ

ƣ ậ

ậ R

R ậ

Er = 3.55, suy hao tanD = 0.0027

RS1, RS2 RS3

ọ ƣ sau: RS1 =110 Ω RS2 = 21 Ω RS3 = 365 Ω

ƣ

ƣ

ng o ng ra 1 ng ra 2

ƣ ọ 41.5 x 26.5 mm ƣờ ừ

ƣ h

6 -3.7 -3.6 -3.5 -3.4 -3.3 -3.2 -3.1 -3 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 z S(2,1) S(3,1) @2.2GHZ @0.9GHZ @1.6GHZ

ừ

ƣ ƣơ ƣơ , ậ 1

ƣ T z

ƣ

-

trong -

ƣ suy hao trong ừ ƣ ậ

ƣ

ƣ

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 z S(1,1) S(2,2) S(3,3) 7

ừ 7 GHz, suy hao

ơ -32 z ơ -26

i 2.2 z ơ -23 dB -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

z ) S(2,3) @0.9GHZ @1.6GHZ @2.2GHZ 8 S23

ƣ 8

ơ -22

2 9,

10) 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

z |Pha(2,1) - Pha(3,1)| 9

ừ 9

ơ 0.0070

ƣ

10

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

z |(S(2,1) - S(3,1)| 10

ơ ừ z ƣ ậ

ƣ ƣ

IV KẾTLUẬN Tron

m

z ậ P ƣ

ƣ ƣ ọ

À LIỆUTHAMKHẢO

[1] Xiaolong Wang, Iwata Sakagami, Kensaku Takahashi, Shingo Okamura, "A Generalized Dual-Band Wilkinson Power Divider With Parallel L,C, and R Components", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol.60, no.4, pp.952-964, 2012

[2] I Sakagami, X Wang, M Fujii and M Tahara, "Planar dual-frequency three-way Wilkinson power dividers with open-circuited stubs," 2013 European Microwave Conference, 2013,

pp 144-147, doi: 10.23919/EuMC.2013.6686611

[3] Jin-Gul Lee, Choon-Sik Cho, Jae W Lee, Sang-Ki Eun, "A Novel Dual-Band Wilkinson Power Divider Using Branch-line", 2008 Asia-Pacific Microwave Conference, pp.1-4, 2008 [4] X Liu, Y Liu, S Li, F Wu and Y Wu, "A Three-Section Dual-Band Transformer for Frequency-Dependent Complex Load Impedance," in IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol 19, no 10, pp 611-613, Oct 2009, doi: 10.1109/LMWC.2009.2029732

[5] M A Maktoomi, R Gupta, M H Maktoomi, M S Hashmi and F M Ghannouchi, "A genaralized multi-frequency impedance matching technique," 2016 16th Mediterranean Microwave Symposium (MMS), 2016, pp 1-4, doi: 10.1109/MMS.2016.7803869

[6] B Li, X Wu, C Hua, N Yang, D Zhu and W Wu, "A tri-band Wilkinson power divider using extended T-shaped stubs," 2011 China-Japan Joint Microwave Conference, 2011,

pp 1-4

[7] D Bratton and J Kennedy, "Defining a Standard for Particle Swarm Optimization ," in IEEE Swarm Intelligence Symposium, 2007, pp 120-127

[8] F van den bergh, An Analysis of Perticle Swarm Optimizers PhD thesis, Department of Computer Science., 2006, University of Pretoria, Pretoria, South Africa

[9] M Chongcheawchamnan, S Patisang, M Krairiksh and I D Robertson, "Tri-Band Wilkinson Power Divider Using a Three-Section Transmission-Line Transformer," in IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol 16, no 8,

pp 452-454, Aug 2006, doi: 10.1109/LMWC.2006.879488