Thiết kết mạch phối hợp trỡ kháng dùng một dây chêm

1. ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN
(KC221)
Học kỳ 2, năm học 2019 - 2020
Giản viên hướng dẫn: Thầy Lương Vinh Quốc Danh
Sinh viên thực hiện: Lê Huỳnh Hoàng Khang
MSSV: B1609102
TIỂU NHÓM: 1
ĐẠI HỌC CẦN THƠ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

2. NỘI DUNG
Phần 1: Sinh viên sử dụng phần mềm AWR và
phương pháp một dây chêm (single stub) đầu
cuối ngắn mạch (đầu cuối được nối mass) để
phối hợp trở kháng cho tải 𝑍 𝐿 = 75 (Ω).Cho biết
𝑍0 = 50 (Ω)., tần số 𝑓0 = 915 MHz. Cho biết
tấm mạch in FR-4 (MSUB) có thông số như sau:
H = 1.6 mm, T = 35 µm, Dielectric constant 𝜀 𝑟 =
4.5, Tand = 0.02, conductivity = 5.86𝑥107(S/m).
Vẽ đồ thị biểu diễn đáp ứng VSWR, và 𝑆11 (dB)
theo tần số. Cho biết dải tần số khảo sát là 600
MHz ~ 1.2 GHz.
Phần 2: Tiến hành vẽ mạch PCB layout của
mạch điện thiết kế ở Phần 1 và đo đạc kiểm
chứng tại phòng thí nghiệm. So sánh và nhận xét
kết quả đạt được.

3. NỘI DUNG
• Sơ đồ mạch:
𝑍0 = 50 (Ω)
𝑍 𝐿 = 75 (Ω)
1. Tính toán:
Ta có: 𝑍0 = 50, 𝑍 𝐿 = 75
Trỡ kháng chuẩn hoá:
⇒ 𝑧0 = 1, 𝑧 𝐿 = 1.5
Dẫn nạp chuẩn hoá:
⇒ 𝑦 𝐿 =
𝑧0
𝑧 𝐿
≈ 0.67
2. Xác định trên đồ thị Smith:
Từ 𝑧 𝐿 = 1.5 ta vẽ được đường tròn đẳng S = 1.5,
𝑦 𝑑 là giao điểm của hai đường tròn đẳng S = 1.5
và đẳng g = 1
⇒ 𝑦 𝑑 = 1 + 𝑗0.4
⇒ 𝑦 𝑑
′
= 1 − 𝑗0.4
l
𝑑

4. NỘI DUNG
a) Nghiệm 1: 𝑦 𝑑= 1 + 𝑗0.4
⇒ 𝑌𝑑 = 0.02 + 𝑗0.008
⇒ 𝐵 𝑑 = 0.008
⇒ 𝐵𝑠 = − 0.008
Chọn 𝑅 𝑠0 = 50 Ω
⇒ 𝑏𝑠 =
𝐵𝑠
𝐺𝑠0
= 𝐵𝑠. 𝑅 𝑠0 = −0.4
⇒ y = −𝑗0.4
d là khoảng cách từ 𝑦 𝐿 đến 𝑦 𝑑
⇒ 𝑑 = 0.142𝜆
l là khoảng cách từ y = ∞ đến y = −𝑗0.4
⇒ 𝑙 = 0.19𝜆
0.44𝜆
0 0.25𝜆
𝑧 𝐿 = 1.5𝑦 𝐿 = 0.66
𝑦 = ∞
𝑦 = −𝑗0.4
𝑦 𝑑 = 1 + 𝑗0.4
𝑦 𝑑
′
= 1 − 𝑗0.4

5. NỘI DUNG
Mô phỏng trên AWR:
Hằng số điện môi của dây chêm 𝐸𝑟 = 3.38
𝜆 =
𝑐
𝑓0. 𝐸𝑟
= 178.34 𝑚𝑚
⇒ 𝑑 = 0.142𝜆 = 25.3 𝑚𝑚
⇒ 𝑙 = 0.19𝜆 = 33.9 𝑚𝑚
Ta có: W = 2.967 mm
Chiều dài vật lý = 44.5 mm

6. NỘI DUNG
Mô phỏng trên AWR:

7. NỘI DUNG
Kế quả mô phỏng trên AWR:
Tần số 𝒇 𝟎(GHz) 𝑺 𝟏𝟏 (dB) 𝑽𝑺𝑾𝑹
0.6 -8.636 1.4076
0.7 -12.72 1.4682
0.8 -19.03 1.2347
0.9 -29.45 1.0279
1.0 -21.59 0.9051
1.1 -16.88 0.8497
1.2 -14.49 0.8440

8. NỘI DUNG
Kế quả mô phỏng trên AWR:

9. NỘI DUNG
Quá trình đo đạc thực tế:
Do mạch được mắc một tải cố định ở
ngõ ra vì vậy xem như là mạng một
cửa:
⇒ 𝑆11 = Γ
Ta có: Γ2 =
𝑃 𝑖𝑛
𝑃𝑟
⇒ 𝑆11= Γ =
𝑃 𝑖𝑛
𝑃𝑟
VSWR =
1+ Γ
1+ Γ

10. NỘI DUNG
Kết Quả đo đạc thực tế:
Tần số
𝒇 𝟎(MHz)
𝑷𝒊𝒏(dBm
)
𝑷𝒊𝒏(mW) 𝑷 𝒓(dBm) 𝑷 𝒓(mW) 𝑺 𝟏𝟏 (dB
m)
595 -3.97 0.4 -19.42 0.011 7.725
645 -3.87 0.41 -20.42 0.009 8.275
695 -3.71 0.42 -18.89 0.0129 7.59
745 -3.86 0.411 -17.86 0.0163 7
795 -3.62 0.434 -16.53 0.022 6.455
845 -3.67 0.429 -15.97 0.025 6.15
895 -4.47 0.357 -15.9 0.0257 5.715
Tần số
𝒇 𝟎(MHz)
𝑷𝒊𝒏(dBm
)
𝑷𝒊𝒏(mW) 𝑷 𝒓(dBm) 𝑷 𝒓(mW) 𝑺 𝟏𝟏 (dBm
)
915 -4.44 0.359 -16.18 0.024 5.387
945 -3.91 0.4 -15.75 0.0266 5.92
995 -4.7 0.34 -15.83 0.0261 5.565
1045 -4.38 0.36 -16.35 0.023 5.985
1095 -4.0 0.398 -15.89 0.0257 5.945
1145 -4.3 0.371 -16.35 0.023 6.025
1195 -4.28 0.373 -19.68 0.01 7.7

11. NỘI DUNG
Kết Quả đo đạc thực tế:

12. NỘI DUNG
b) Nghiệm 2: 𝑦 𝑑
′
= 1 − 𝑗0.4
⇒ 𝑌𝑑
′
= 0.02 − 𝑗0.008
⇒ 𝐵 𝑑
′
= −0.008
⇒ 𝐵𝑠
′ = 0.008
Chọn 𝑅 𝑠0 = 50 Ω
⇒ 𝑏𝑠
′ =
𝐵𝑠
′
𝐺𝑠0
= 𝐵𝑠
′. 𝑅 𝑠0 = 0.4
⇒ y = 𝑗0.4
d là khoảng cách từ 𝑦 𝐿 đến 𝑦 𝑑
′
⇒ 𝑑′ = 0.36𝜆
l là khoảng cách từ y = ∞ đến y = −𝑗0.4
⇒ 𝑙′ = 0.31𝜆
0.36𝜆
0.32𝜆
0.06𝜆
0 0.25𝜆
𝑧 𝐿 = 1.5𝑦 𝐿 = 0.66
𝑦 = ∞
𝑦 = 𝑗0.4
𝑦 𝑑 = 1 + 𝑗0.4
𝑦 𝑑
′
= 1 − 𝑗0.4

13. NỘI DUNG
Mô phỏng trên AWR:
Hằng số điện môi của dây chêm 𝐸𝑟 = 3.38
𝜆 =
𝑐
𝑓0. 𝐸𝑟
= 178.34 𝑚𝑚
⇒ 𝑑′ = 0.36𝜆 = 64.2 𝑚𝑚
⇒ 𝑙′ = 0.31𝜆 = 55.3 𝑚𝑚
Ta có: W = 2.967 mm

14. NỘI DUNG
Mô phỏng trên AWR:

15. NỘI DUNG
Kế quả mô phỏng trên AWR:
Tần số 𝒇 𝟎(GHz) 𝑺 𝟏𝟏 (dB) 𝑽𝑺𝑾𝑹
0.6 -13.04 0.685
0.7 -13.15 0.72
0.8 -16.1 0.856
0.9 -30.41 1.015
1.0 -15.57 0.884
1.1 -8.0 0.507
1.2 -4.17 0.247

16. NỘI DUNG
Kế quả mô phỏng trên AWR:

17. THE END
Cảm ơn thầy đã xem bài
Tài liệu tham khảo: Bài giản Kỹ thuật siêu cao tần (thầy Lương Vinh
Quốc Danh)
Link: https://danhlvq.blogspot.com/2019/03/thong-tin-hoc-phan-ky-thuat-
sieu-cao.html