Thiết kế sơ đồ nguyên lý va mô phỏng được hoạt động của bộ lọc thông dải điều chỉnh được tần số cộng hưởng dải tần UHF

DANH MỤC CÁC BẢNGBảng 1: Chuẩn hóa trở kháng và tần số...10 Bảng 2: Chuyển đổi từ bộ lọc thông thấp sang các loại bộ lọc khác...10 Bảng 3: Một số phương pháp hiện thực hóa các bộ chuyể B

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỂN THÔNG

Đặặn ng g V Văăn n H Hiiếếu u Đ Đtt44 2200115511330044 k k6600 N

Nggu uyyễễn n V Văăn n N Nggu uyyêên n Đ Đtt11 2200115522772266 k k6600

Hà Nội, 05/2019

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC CÁC BẢNG 2

DANH MỤC CÁC HÌNH V DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Ẽ ĐỒ THỊ 33

MỞ ĐẦU 4

1 Lý do chọn đề tài 4

2 Lịch sử nghiên cứu 4

3 Mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vi của đề tài 6

4 Tóm tắt đồ án

4 Tóm tắt đồ án 66

5 Phương pháp nghiên cứu 7

Chương I - Tổng quan về thiết k Chương I - Tổng quan về thiết kế bộ lọc cao tần ế bộ lọc cao tần 88

1 Thiết kế bộ lọc bằng phươ 1 Thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn ng pháp suy hao chèn 88

1.1 Tổng quan 8

1.2 Phương pháp chuyển đổi và chuẩn hóa

1.2 Phương pháp chuyển đổi và chuẩn hóa 99

1.3 Một số dạng bộ lọc thường được sử dụng

1.3 Một số dạng bộ lọc thường được sử dụng 1212 2 Các phương pháp đi 2 Các phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởnều chỉnh tần số cộng hưởng g 1515 2.1 Thiết kế bộ lọc sử dụng các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp 15

2.1.1 Bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp 15

2.1.2 Một số phư 2.1.2 Một số phương pháp hiện thực hóa các bộ chuyơng pháp hiện thực hóa các bộ chuyển đổi ngược ển đổi ngược 16 16

2.1.3 Bộ lọc thông thấp sử dụng các bộ chuyển đổi ngược 2.1.3 Bộ lọc thông thấp sử dụng các bộ chuyển đổi ngược 1919

2.2 Một số phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng 25

Chương II - Bộ lọc thông dải điều hưởng 650÷850MHz

Chương II - Bộ lọc thông dải điều hưởng 650÷850MHz 2727 1 Sơ đồ khối và các yêu cầu kỹ thuật

1 Sơ đồ khối và các yêu cầu kỹ thuật 2727 2 Khối cao tần – Tunable BPF

2 Khối cao tần – Tunable BPF 2929 2.1 Sơ đồ khối tổng quan 29

2.2 Mô phỏng 30

Chương III – Kết Quả Thực Tế 38

1 Kết quả mô phỏng mạch 38

KẾT LUẬN 41

1 Những kết quả đã đạt đượ 1 Những kết quả đã đạt được c 4141 2 Định hướng phát triển trong tương lai 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TẮT

THUẬT NGỮTIẾNG ANH

THUẬT NGỮTIẾNG VIỆT

11 UUHHFF UUllttrra a HHiiggh h FFrreeqquueennccyy TTầần n ssố ố ssiiêêu u ccaaoo

22 DDAACC Digital to AnalogConverter  Bộ chuyển đổi số - tương tự

44 MMEEMMSS Microelectromechanical System Hệ thống vi cơ điện tử

55 LLPPFF LLoow w PPaasss s FFiilltteerr BBộ ộ llọọc c tthhôônng g tthhấấpp

66 HHPPFF HHiiggh h PPaasss s FFiilltteerr BBộ ộ llọọc c tthhôônng g ccaaoo

77 BBPPFF BBaannd d PPaasss s FFiilltteerr BBộ ộ llọọc c tthhôônng g ddảảii

88 BBSSFF BBaannd d SSttoop p FFiilltteerr BBộ ộ llọọc c cchhắắn n ddảảii

99 SSDDR  R   Software DefinedRadio Vô tuyến định nghĩa bằng phầnmềm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Chuẩn hóa trở kháng và tần số 10 Bảng 2: Chuyển đổi từ bộ lọc thông thấp sang các loại bộ lọc khác 10 Bảng 3: Một số phương pháp hiện thực hóa các bộ chuyể

Bảng 3: Một số phương pháp hiện thực hóa các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp [2] n đổi ngược trở kháng/dẫn nạp [2] 16 16 Bảng 4: Hệ số của bộ lọc Buerworth và Equal Ripple 0.5dB [1] 20 Bảng 5: Tham số mô phỏng của bộ lọc tại một số tần số cộng hưởng 37

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1: Sơ đô mạch điện tổng quát 8

Hình 2: Quy trình thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn 9

Hình 3: Chuyển đổi phần tử cơ bản từ LPF sang HPF, BPF hoặc BSF 11

Hình 4: Đáp ứng của một bộ lọc thông thấp Maximally Flat 12

Hình 5: Đáp ứng của một bộ lọc thông thấp Tchebyschef 13

Hình 6: Đáp ứng của một bộ lọc thông thấp Ellipc 13

Hình 7: Đặc nh của bộ chuyển đổi ngược trở kháng (bên trái) và dẫ Hình 7: Đặc nh của bộ chuyển đổi ngược trở kháng (bên trái) và dẫn nạp (bên phải) n nạp (bên phải) 15 15 Hình 8: Sử dụng Inverter để chuyển đổi tương đương tụ điện và cuộn cảm 15

Hình 9: Ví dụ về việc hiện thực hóa một Admiance Inverter 18

Hình 10: Bộ lọc thông thấp sử dụng Impedance Inverter 19

Hình 11: Bộ lọc thông thấp sử dụng Admiance Inverter 19

Hình 12: Sơ đồ nguyên lý của hai bộ lọc thông thấp tương đương 20

Hình 13: Đặc nh truyền đạt của hai bộ lọc thông thấp tương đương 21

Hình 14: Chuyển đổi LPF → BPF (Admiance Inverter) 23

Hình 15: Chuyển đổi LPF → BPF (Impedance Inverter) 23

Hình 16: Sơ đồ nguyên lý hai bộ lọc thông dải tương đương 24

Hình 17: Đặc tuyến của hai bộ lọc thông dải tương đương 24

Hình 18: Sơ đồ khối bộ lọc thông dải điều hưởng khả trình 26

Hình 19: Mô hình tương đương của diode biến dung SMV1763 (Skyworks) 27

Hình 20: Sơ đồ khối bộ lọc thông dải điều hưởng 28

Hình 21: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng với linh kiện lý tưởng (bước 1) 30

Hình 22: Kết quả mô phỏng S21 của bộ lọc sử dụng linh kiện lý tưởng (bước 1) 31

Hình 23: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng khi sử dụng dây chêm ngắn mạch (bước 2) 32

Hình 24: Kết quả mô phỏng S21 của bộ lọc sử dụng dây chêm ngắn mạch (bước 2) 32

Hình 25: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng (bước 3 – phần 1) 33

Hình 26: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng (bước 3 – phần 2) 34

Hình 27: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng (bước 3 – phần 3) 34

Hình 28: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng (bước 3 – phần 4) 35

Hình 29: Kết quả mô phỏng S21 của bộ lọc (bước 3) 36

Hình 30: bộ lọc thông dải điều hưởng 37 Hình 31

Hình 31: Kết : Kết quả của quả của đường đường S21 tạ S21 tại tần i tần số CH số CH 850Mhz 850Mhz 38 38 Hình

Hình 32: Kết 32: Kết quả quả của đư của đường ờng S21 S21 tại tại tần số tần số CH 65 CH 650MHz 0MHz 39 39

vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm (SDR) Do kênh truyền thông có thể thay đổitrong quá trình hoạt động, việc hiện thực hóa các thiết bị này gặp phải trở ngại trongcông đoạn lọc tín hiệu có ích ra khỏi các tín hiệu nằm ở các dải tần lân cận từ các hệthống xung quanh Có nhiều giải pháp có thể sử dụng để giải quyết vấn đề này, vàmột trong số đó là

một trong số đó là sử dụng các bộ lọc sử dụng các bộ lọc thông dải có thể cấu thông dải có thể cấu hình tần số cộng hưởng.hình tần số cộng hưởng.Bên cạnh đó, tính thực tiễn của các bộ lọc này sẽ được nâng lên rất nhiều nếu đượctrang bị giao diện điều khiển số

2.

2 Lịch sử nghiên cứu Lịch sử nghiên cứu

Bộ lọc tương tự có lịch sử phát triển rất lâu đời, thậm chí từ trước chiến tranh thếgiới thứ II [2] Do tầm quan trọng của thiết bị này trong các hệ thống viễn thông, rấtnhiều các công trình nghiên cứu về phương pháp thiết kế, kỹ thuật điều chỉnh tần sốcộng hưởng, và những kinh nghiệm trong việc hiện thực hóa các bộ lọc đã được đưa

ra Nói riêng trong lĩnh vực các kỹ thuật điều chỉnh tần số cộng hưởng, chúng ta cóthể điểm qua một số công trình nghiên cứu đã được thực hiện:

TroTrong bài bng bài báo [3], B Káo [3], B Kapilapilevicevich đã đề cập th đã đề cập tới nhữới những lý thng lý thuyết cuyết cơ bản và qơ bản và quáuátrình hiện thực hóa một bộ lọc thông dải sử dụng diode biến dung với băngthông cố định và có bù suy hao trong dải thông Bộ lọc trong bài báo sử dụngcác bộ cộng hưởng Step-Impedance kết hợp với các bộ cân bằng đáp ứng tần

số Tham số kỹ thuật:

 Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 1080 ÷ 1440MHz;

 Băng thông 3dB: 60 ± 5MHz;

 Suy hao tại tần số cộng hưởng: 3.5÷5 dB

MộMột bộ lọc thôt bộ lọc thông dảng dải i sử dụsử dụng hang hai bộ i bộ cộcộng hưng hưởnởng LC g LC sosong song song đưng được giợc giớiớithiệu bởi K Jeganathan trong [6] Tuy nhiên, công trình này chỉ đưa ra đượckết quả mô phỏng Các số liệu mô phỏng đạt được như sau:

 Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 170 ÷ 217MHz;

 Băng thông điều chỉnh được;

 Suy hao tại tần số cộng hưởng: < 2dB

Công tCông trình nrình nghighiên cứu [7ên cứu [7], được t], được thực hihực hiện bởi Tện bởi Tatiaatiana Pavlna Pavlenkoenko, tập tru, tập trung vàong vàocác giải pháp điều hưởng bộ lọc thông dải Để minh họa cho công trình của

mình, tác giả đã thiết kế và triển khai một bộ lọc thông dải điều hưởng sửdụng tụ điện điều chỉnh số (DTC) với các tham số kỹ thuật cụ thể:

 Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 370 ÷ 570MHz;

 Băng thông: 50MHz hoặc 100MHz (điều chỉnh được);

 Suy hao tại tần số cộng hưởng: 3.6÷4.6dB với băng thông 50MHz

TroTrong bài báng bài báo [8], táo [8], tác giả đã đưc giả đã đưa ra quá trìa ra quá trình thinh thiết kế, trết kế, triển khiển khai và kết qai và kết quả đouả đođạc hai bộ lọc thông dải điều hưởng sử dụng đi-ốt biến dung với ba bộ cộnghưởng Tham số kỹ thuật cụ thể của từng bộ lọc như sau:

 Bộ lọc thông dải điều hưởng dải tần VHF:

 Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng: 176MHz÷216MHz

 Băng thông: 44MHz

 Suy hao trong dải thông: 3.3dB÷3.7dB

 Bộ lọc thông dải điều hưởng dải tần VHF:

 Dải điều chỉnh tần số cộng hưởng : 476MHz÷698MHz

 Băng thông: 30MHz

 Suy hao trong dải thông: 4.7dB÷6.9dB.

3.

3 Mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vi của đề tài Mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vi của đề tài

Hiểu Hiểu rõ cơ rõ cơ sở lý sở lý thuythuyết về ết về thiếthiết kế t kế bộ lbộ lọc caọc cao tầno tần;;

Nắm bắNắm bắt các phưt các phương pơng pháp thháp thiết kiết kế bộ lọc thôế bộ lọc thông dảng dải điều chi điều chỉnỉnh đượh được tần sốc tần sốcộng hưởng và khả năng số hóa của từng phương pháp;

ThThiết kế sơ đồ ngiết kế sơ đồ nguyuyên lý và mô phỏên lý và mô phỏng đưng được hoạợc hoạt độnt động của bộ lọc thg của bộ lọc thông dảông dảiiđiều chỉnh được tần số cộng hưởng dải tần UHF;

Chế tạChế tạo và căn co và căn chỉnhhỉnh, tối ưu h, tối ưu hóa các thóa các tham số củam số của bộ lọa bộ lọc thônc thông dải đg dải điều hưiều hưởngởngkhả trình dải tần UHF;

ĐưĐưa ra đượa ra được một quc một quy trìny trình tổnh tổng quág quát có tínt có tính thựh thực tế cao về thc tế cao về thiết kế biết kế bộ lọcộ lọcthông dải điều hưởng

4.

4 Tóm tắt đồ án Tóm tắt đồ án

Luận văn bao gồm các nội dung chính như sau:

ChươChương I: ng I: giới giới thithiệu tổnệu tổng quag quan về thn về thiết kiết kế bộ lế bộ lọc cao ọc cao tầntần

 Thiết kế bộ lọc thông thấp sử dụng phương pháp Insertion Loss;

 Kỹ thuật chuyển đổi từ bộ lọc thông thấp sang các dạng bộ lọc khác;

 Lý thuyết và ứng dụng của các bộ biến đổi ngược trở kháng/dẫn nạp;

 Các giải pháp cho việc điều chỉnh tần số cộng hưởng của bộ lọc thông dải; ChươChương II: trng II: trình bàình bày chi tiếy chi tiết về quá trt về quá trình thình thiết kếiết kế, mô phỏn, mô phỏng bộ lọc thg bộ lọc thông dảông dảiiđiều hưởng dải tần UHF, cũng như giải pháp tích hợp giao diện điều khiển số; ChChươương IIIng III: đánh gi: đánh giá á cácác số c số liliệu đo đạc thệu đo đạc thực tế của bộ lọc thực tế của bộ lọc thônông dải điềg dải điềuuhưởng dải tần UHF;

Đề xĐề xuất muất một sột số hưố hướng ớng phát phát triểtriển tron trong tng tương ương lailai

5 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu

Quá trình thực hiện nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ lọc điều hưởng khả trìnhđược tiến hành theo các bước như sau:

NghNghiên ciên cứu vứu về lý tề lý thuyếhuyết tht thiết kiết kế bộ lế bộ lọc caọc cao tầno tần

NghNghiên cứiên cứu các phu các phươnương pháp đg pháp điều ciều chỉnh thỉnh tần số cộần số cộng hưởng hưởng của bng của bộ lọc thộ lọc thôngôngdải

ThThiết kế sơ điết kế sơ đồ nguyồ nguyên lý và mô phên lý và mô phỏng bộ lỏng bộ lọc thọc thông dảông dải điềi điều hưởu hưởng dải tng dải tầnầnUHF

Chế tạChế tạo, đo đo, đo đạc và căn ạc và căn chỉnchỉnh bộ lọh bộ lọc thônc thông dải đig dải điều hưều hưởng dảởng dải tần Ui tần UHF.HF

TíTích hch hợp ợp gigiao dao diện iện điđiều kều khiểhiển sn số.ố

Chương I - Tổng quan về thiết kế bộ lọc cao tần

1.

1 Thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn Thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn

1.1 Tổng quanXét một bộ lọc không tổn hao (lossless), là bộ lọc sử dụng các linh kiện và đườngtruyền không tổn hao, được kết nối với nguồn và tải như minh họa trong

truyền không tổn hao, được kết nối với nguồn và tải như minh họa trong Hình 1Hình 1

Bộ lọc

V S

ZINΓ

Hình 1: Sơ đô mạch điện tổng quát

ĐĐặặt t PPLR  là tỷ số giữa công suất tối đa có thể cấp cho tải của nguồn Pinc với côngsuất thực sự cấp cho tải PLoad  

 P LR=   PPinc

 P  Load

(1)Đối với bộ lọc không tổn hao:

1 −|| Γ  (( ω ))||2   (2)Trong đó, Γ(ω) là hệ số phản xạ

Do Γ(ω) là hàm chẵn của ω và có giá trị nhỏ hơn 1 nên ta có thể biểu diễndưới dạng phân thức theo ω 2 như sau [2]:

   || Γ  (( ω ))||=    M M  ( (ω2))

 M ((ω2))+  N ((ω2)) (3)

 N ((ω2))   (4)Trong phương pháp suy hao chèn, ta sẽ sử dụng hàm  P  LR (( ω )) để đại diện chođáp ứng biên độ của bộ lọc theo tần số

Quy tQuy trình rình thithiết kế bết kế bộ lọc bộ lọc bằng pằng phươhương phng pháp suáp suy hao y hao chèn:chèn:

Đặc tả bộ lọc

Thiết kế nguyên mẫu lọc thông thấp

Hình 2: Quy trình thiết kế bộ lọc bằng phương pháp suy hao chèn

 Trong phương pháp suy hao chèn, chúng ta sẽ dựa trên đặc tả kỹ thuật của

 bộ

 bộ lọc lọc cần cần thiết thiết kế kế để để chọn chọn ra ra kiểu kiểu bộ bộ lọc lọc có có đáp đáp ứng ứng biên biên độ độ phù phù hợphợp(Maximally Flat, Tchebyscheff, Elliptic …) sau đó xác định bậc của bộ lọcrồi cuối cùng xác định giá trị các linh kiện trong bộ lọc

 Trừ bộ lọc thông thấp, để đơn giản hóa quá trình thiết kế, sau khi chọn rakiểu bộ lọc và bậc phù hợp, chúng ta sẽ không trực tiếp đi vào xác định giátrị linh kiện trong bộ lọc mà sẽ đi vào thiết kế nguyên mẫu lọc thông thấprồi chuyển đổi sang dạng bộ lọc cần thiết kế (thông cao, thông dải, chắndải)

dải) Hình 2Hình 2 mô tả quy trình chung khi thiết kế bộ lọc bằng phương pháp mô tả quy trình chung khi thiết kế bộ lọc bằng phương phápsuy hao chèn

1.2 Phương pháp chuyển đổi và chuẩn hóa ChuẩChuẩn hóa cán hóa các tham sc tham số của bộ lố của bộ lọc thôọc thông thấng thấp: để đơp: để đơn giản giản cho qun cho quá trìná trình thiếh thiếtt

kế, trở kháng và tần số thường được chuẩn hóa như sau [2]:

Bảng 1: Chuẩn hóa trở kháng và tần số

STT

Trước chuẩn hóa

 bộ lọc khác có thể thác có thể thực hiện thực hiện theoeo Bảng 2Bảng 2 và và Hình 3Hình 3

Bảng 2: Chuyển đổi từ bộ lọc thông thấp sang các loại bộ lọc khác

Thông cao (HPF)

Thông dải (BPF)

Chắn dải (BSF)

Hình 3: Chuyển đổi phần tử cơ Hình 3: Chuyển đổi phần tử cơ bản từ LPF sang HPF, BPF hoặc BSF bản từ LPF sang HPF, BPF hoặc BSF

Các công thức chuyển trên được tính với Lii, Cii là các giá trị đã chuẩn hóa trở kháng và tần số còn Lii’, Cii’ là các giá trị thực

Trong đó, đối với chuyển đổi:

 LPF-HPF: ωcc là tần số cắt của cả hai bộ lọc

 LPF-BPF và LPF-BSF:

ω 0 = √  ω 1 ω 2 là tần số trung tâmω

1,, ω2 là biên của dải thông

ω 0

1.3 Một số dạng bộ lọc thường được sử dụngTrong phần này, chúng ta sẽ khảo sát một số dạng bộ lọc phổ biến được thiết kế bằng phư

 bằng phương pháp sơng pháp suy hao chuy hao chèn.èn

MaxMaximaimally Flally Flat (Bint (Binomiomial hay Buttal hay Butterwerwortorth): đặc điểh): đặc điểm của m của các bộ lọc dạncác bộ lọc dạnggnày là đáp ứng biên độ trong dải thông có độ phẳng rất cao Đối với một bộlọc thông thấp Maximally Flat:

-60.00 -50.00 -40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00

Frequency (GHz)

   I    n    s    e    r    t    o    n    L    o    s     (

    d   B    )

Hình 4: Đáp ứng của một bộ lọc thông thấp Maximally Flat

EquEqual Rippal Ripple (Tchle (Tchebysebyscheffcheff): đáp ứn): đáp ứng biên độ tg biên độ trong drong dải thôải thông của bộ lng của bộ lọc loạọc loạiinày có dạng gợn sóng So với bộ lọc Maximally Flat cùng bậc thì EqualRipple có độ chọn lọc tần số cao hơn Đối với bộ lọc thông thấp Equal Ripple:

0 0 0 5 5 1 1 1 5 5 2 2 2 5 5 3 3 3 5 5 -80.00

-70.00 -60.00 -50.00 -40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00

Frequency (GHz)

   I    n    s    e    r    t    o    n    L    o    s     (

    d   B    )

Hình 5: Đáp ứng của một bộ lọc thông thấp Tchebyscheff 

EllEllipiptictic: với bộ lọc lo: với bộ lọc loại này đáại này đáp ứng biêp ứng biên độ tronn độ trong toàn dảg toàn dải đều có dạni đều có dạng gợng gợnsóng Ưu điểm của bộ lọc loại này là có độ chọn lọc tần số cao hơn hai loạitrên

trên Hình 6Hình 6 mô tả  mô tả đáp ứng tần số của một đáp ứng tần số của một bộ lọc thông thấp Elliptic bậc 5 tầnbộ lọc thông thấp Elliptic bậc 5 tần

số cắt 1GHz

-140.00 -120.00 -100.00 -80.00 -60.00 -40.00 -20.00 0.00

Frequency (GHz)

   I    n    s    e    r    t    o    n    L    o    s     (

    d   B    )

Hình 6: Đáp ứng của một bộ lọc thông thấp Elliptic

NhữnNhững dạng dạng bộ lg bộ lọc trêọc trên có cn có các đặác đặc điểm c điểm đáng đáng chú ý nchú ý như sahư sau:u:

 Bậc của bộ lọc chính bằng số lượng thành phần phản kháng (tụ điện, cuộncảm đối với bộ lọc thông thấp, thông cao; cặp tụ điện-cuộn cảm mắc songsong hoặc nối tiếp đối với bộ lọc thông dải và chắn dải) sử dụng trong bộlọc Bậc của bộ lọc càng lớn thì khả năng chọn lọc tầng số càng cao, tuynhiên suy hao của bộ lọc cũng sẽ tăng lên.

 Do việc thiết kế bộ lọc bậc cao yêu cầu khối lượng tính toán rất lớn nên trênthực tế thường sử dụng một số phần mềm CAD như Advanced SystemDesign của Agilent hoặc MATLAB để thực hiện việc tổng hợp bộ lọc. Ngoài ra

 Ngoài ra một số một số tài liệu tài liệu như [1] như [1] và [2] và [2] còn cung còn cung cấp bảng cấp bảng tra cứu tra cứu tham sốtham số

để thiết kế bộ lọc

2.

2 Các phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng Các phương pháp điều chỉnh tần số cộng hưởng

2.1 Thiết kế bộ lọc sử dụng các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp2.1.1 Bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp

ĐịnĐịnh nghh nghĩa [3]ĩa [3]: bộ chuy: bộ chuyển đổi trển đổi trở khánở kháng/dg/dẫn nạp lý tưẫn nạp lý tưởnởng là một bốn cựg là một bốn cựcckhông tổn hao, tương hỗ, không phụ thuộc tần số với ma trận truyền đạt códạng:

trong đó,

 K  và J  là hằng số

Z 1,, Y  Y 1 lần lượt là trở kháng và dẫn nạp đầu vào

Z 2,, Y  Y 2 lần lượt là trở kháng và dẫn nạp tải

 Các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp thực tế chỉ có thể thỏa mãntính chất mô tả trong

tính chất mô tả trong Hình 7Hình 7 trên một dải tần số nhất định. trên một dải tần số nhất định

 Với tính chất này, các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp được sửdụng rất phổ biến trong việc thay thế cuộn cảm trong các bộ lọc bằng tụđiện và ngược lại Phương pháp chuyển đổi được miêu tả trong

điện và ngược lại Phương pháp chuyển đổi được miêu tả trong Hình 8Hình 8

2.1.2 Một số phương pháp hiện thực hóa các bộ 2.1.2 Một số phương pháp hiện thực hóa các bộ chuyển đổi ngượcchuyển đổi ngượcCác bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp với các tính chất nêu trên sẽ không

có ý nghĩa nếu không thể hiện thực hóa Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét một

số phương pháp triển khai thực tế của các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp

Bảng 3: Một số phương pháp hiện thực hóa các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫn nạp [2]

Bộ chuyển đổi ngược trở kháng

SSơ ơ đ đồ ồ n nggu uyyêên n llýý TTh haam m ssố   ố  

này là hoàn toàn có thể.

này là hoàn toàn có thể Hình 9Hình 9 mô tả trường hợp hiện thực hóa một mạch điện mô tả trường hợp hiện thực hóa một mạch điện bao

 bao gồm gồm một một AdmittanAdmittance ce Inverter Inverter mắc mắc song song song song với với hai hai tụ tụ điện điện CC11   và và CC22,,trong đó C1 và C2 đều lớn hơn C

-C+C11 -C+C22

CJJ

J=ω*C

Hình 9: Ví dụ về việc hiện thực hóa một Admittance Inverter

2.1.3 Bộ lọc thông thấp sử dụng các bộ chuyển đổi ngượcViệc thiết kế bộ lọc thông thấp sử dụng các bộ chuyển đổi ngược trở kháng/dẫnnạp có thể thực hiện theo các bước như sau:

Bước 1Bước 1: xác đị: xác định cánh các chỉ tic chỉ tiêu kỹ thêu kỹ thuật củuật của bộ lọa bộ lọc thônc thông thấp (g thấp (tần số tần số giới hgiới hạnạndải thông, tần số giới hạn dải chắn và suy hao yêu cầu tại hai tần số đó, độ gợndải thông và dải chắn);

Bước 2: lựBước 2: lựa chọn dạna chọn dạng bộ lọc (Butg bộ lọc (Butterwterworthorth, Tcheb, Tchebyschyscheff hay Eleff hay Elliptliptic), bậic), bậc vàc và

c là tần số giới hạn dải thông;

    L Lii' '  và K ii , j, j là các giá trị có thể tùy biến được chỉ cần thỏa mãn quan hệ trongHình 10

Hình 10;;

    C  C 

ii ' ' 

 và J ii , j, j là các giá trị có thể tùy biến được chỉ cần thỏa mãn quan hệ trongHình 11

Hình 11;;

    g gii là các hệ số phụ thuộc vào loại bộ lọc sử dụng ( là các hệ số phụ thuộc vào loại bộ lọc sử dụng ( Bảng 4Bảng 4 chứa các bộ giá trị chứa các bộ giá trị

gii đối với các bộ lọc Butterworth và Equa Ripple 0.5 dB có bậc nhỏ hơnhoặc bằng 5), có thể tham khảo đầy đủ hơn trong [1];

Hình 11: Bộ lọc thông thấp sử dụng Admittance Inverter

BưBước 4: tiếớc 4: tiến hành hin hành hiện thựện thực hóa các bộ chc hóa các bộ chuyểuyển đổi ngưn đổi ngược thợc theo hướeo hướng dẫnng dẫntrong mục

trong mục 2.1.22.1.2 để thu được bộ lọc thông thấp mong muốn. để thu được bộ lọc thông thấp mong muốn

Bảng 4: Hệ số của bộ lọc Butterworth và Equal Ripple 0.5dB [1]