Thiết kế bộ lọc ba băng tần mới có thể điều khiển độc lập cho ứng dụng truyền thông không dây

Kỹ thuật điều khiển & Điện tử

THIẾT KẾ BỘ LỌC BA BĂNG TẦN MỚI CÓ THỂ ĐIỀU KHIỂN

ĐỘC LẬP CHO ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY

Nguyễn Đức Uyên^1*, Lê Vĩnh Hà²

Tóm tắt: Bài báo giới thiệu một phương pháp thiết kế mới bộ lọc đa băng có thể

điều khiển độc lập được dựa trên đường truyền vi dải cải tiến. Cấu trúc bộ cộng

hưởng đoạn chêm hình chữ thập được kết hợp thành một bộ cộng hưởng nửa bước

sóng đồng nhất để đạt được một bộ lọc ba băng tần có tính chọn lọc cao. Vị trí của

mỗi dải thông có thể được điều chỉnh độc lập bằng cách thay đổi chiều dài của

đường vi dải, tương ứng. Một bộ lọc vi ba ba băng tần đã được chế tạo và thử

nghiệm. Các kết quả thử nghiệm cho thấy tiệm cận với kết quả mô phỏng. Bộ lọc

được thiết kế có những ưu điểm đơn giản trong quy trình lựa chọn dải thông độc

lập, cải thiện tính chọn lọc.

Từ khoá: Bộ lọc; Đường truyền; Đoạn chêm; Dải thông.

1. GIỚI THIỆU

Công nghệ thông tin không dây hiện đại đã không ngừng phát triển, các tiêu chuẩn

truyền thông mới đã xuất hiện, và việc phân chia tài nguyên phổ tần đã ngày càng mở rộng

nhanh chóng. Bộ lọc đa băng tần là một trong những thiết bị quan trọng không thể thiếu

trong các hệ thống thông tin đa tần số, nó đã và đang được quan tâm nghiên cứu một cách

nghiêm túc, rộng rãi. Điểm mấu chốt trong các thiết bị hiện tại là bộ lọc đa băng tần nhỏ

gọn, chi phí thấp, tích hợp dễ dàng, và hiệu suất cao. Các dịch vụ phổ biến nhất, chẳng hạn

như Wi-Fi, WiMax, nhận dạng tần số vô tuyến (RFID), 4G, v.v., đã được giới thiệu [1].

Do đó, các thiết bị truyền thông đa băng (như antennas, bộ khuếch đại, bộ lọc trộn, v.v.) đã

được phát triển [2-4]. Một trong những thành phần giới hạn chính của hệ thống là các bộ

lọc đa băng tần hiệu suất cao [5]. Các học giả đã được khuyến khích để thiết kế và chế tạo

các bộ lọc băng thông siêu rộng và nhiều băng tần. Một số bộ lọc hai, ba băng đã được

thiết kế bằng cách khai thác cộng hưởng hai chế độ [6-7], tuy nhiên, thiết kế này vẫn còn

khá phức tạp. Kỹ thuật đơn giản nhất để triển khai một bộ lọc đa băng là kết nối các bộ lọc

khác nhau để có một bộ lọc đa băng tần [8]. Nhà thiết kế cũng có thể chèn một bộ lọc chặn

dải vào một bộ lọc băng rộng để thu được một bộ lọc nhiều băng [9]. Một số ví dụ có thể

được tìm thấy chẳng hạn như các bộ cộng hưởng vòng hở với đoạn chêm hở mạch, các bộ

cộng hưởng trở kháng bậc, và các đường feed vi dải ghép song song [10-14], mặc dù

phương pháp này đơn giản, nhưng cấu trúc thiết kế của bộ lọc này lớn do được ghép các

bộ lọc khác nhau lại, tổn hao chèn cũng lớn và chúng rất khó điều chỉnh độc lập cho mỗi

dải thông dự kiến.

Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu một bộ lọc ba băng nhỏ gọn cho việc nhận

dạng tần số vô tuyến (RFID) và các ứng dụng không dây. Bộ lọc sử dụng các bộ cộng

hưởng hình chữ nhật với đoạn chêm hình chữ thập và một bộ cộng hưởng nửa bước sóng

đồng nhất.

Bộ lọc đề xuất đã đạt được ba dải thông khác nhau được điều khiển độc lập trong phạm

vi từ 1.8~2.2 GHz cho WLAN/4G, 2.4~2.7 GHz cho Wifi/RFID, và 3.4~3.6 GHz cho các

ứng dụng WiMAX và mạng 4G/5G. Lý thuyết của bộ lọc được giải thích trong phần 2.

Sau đó, bộ lọc được đề xuất được mô phỏng bằng phần mềm HFSS và được chế tạo bằng

công nghệ mạch in hai lớp. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm được trình bày trong phần 3

và phần 4, tương ứng. Và phần cuối cùng là kết luận.

86

N. Đ. Uyên, L. V. Hà, “Thiết kế bộ lọc ba băng tần … ứng dụng truyền thông không dây.”

Nghiên ccứu khoa học công nnghhệ

Hình

1

. Cấu tr

ú

c trên HFFS

S

15.0 của bộ lọc

2. CẤU TRÚC C

rúc của bộ lọc đưược đề xuất đđược trìn

đ

ề xuất với cáác bộ cộn

A BỘ LỌC

bày trong hình 1. C

được điều chỉnh độ

ải được thiết kế trên

hao 0.000

ọc bao gồm bộ cộng hưởng b

ên là bộ cộng hưởnng hình chữ nhật đoạ chêm hình chữ thậ

ửa bước sóng. Cấuu t úc vòng lặp mở ược sử dụng để ghé

ộng hưởng làm cho ạch nhỏ gọn.

g

hưởng đđoạạn chêm.

Ủ

C

Cấu

số tính

t

hh

ấ

u trúc bộộ l

lập, độ lựựa chọn cao

ột chất nnề với hằn

ọọc có mộtt

nnăng nổi bật như: bba

b

ăng tần

h thấp. Bộ lọc vi

08 mm à tang tổ

h 1, bộ

d

ải thôn

gg

c

,,

gg

nhỏ gọn

số điện

Như đã trình

Trước t

hưởng

các bộ

,

mm

đơn giản và giá thhà

ôi 2.2,

n

d

mm

nn

c

hiều dày 0.

55

v

nn

99.

b

ày trong hì

nn

l

ê

n ngoài vvà

bbên trong.

i

nn

pp

và sau đđó l

àà

bộ cộngg

n

r

đđ

pp

các tín hhiệ

u

RF giữa

cc

o

m

Hình 2. Cấu trrúc của bộ cộng hưởn

Mạch tương đươơn chế độ l (b); Mạ

ng hưởng đoạn cchê

ng hưở g đoạn cchê

m hở mạch. Nhưư đ

g

đoạn chêm hình ch

ữ

thập (a));

g

ẻ

ch tương đương chế đđộ chẵn (cc).

A. Bộ c

ộ

m

Bộ c

đoạn ch

ộ

êê

n

m

đ

ề xuất là một biến t

hh

ể của bộ cộng hưởn

xứng tựự n iên tron

ộng hưởởng này [12]

ủủa chế độ chẵn và chế độ lẻ, tươơng ứng.

gg

..

ư

ợc thể hiện trong hình 2a, cấu trúc đố

để phân tích ch độ chẵn lẻ cho bộ

h tương đđương c

i

h

hình 2a có thể được áp dụụn

Hình 2b và hình c chỉ ra mmạ

a) Phân tích với chế độ lẻ

Các tín hiệu RF đi vàào hai phần đối xứ

nhau. ết quả là, điện áp th được b ng khôn

xứng đ ản mạch như troon

phương trình (1)

g

ế

c

2

c

nn

g có độ lớn bằng

tại mặt ph ng O-O

ó, dẫn nạp đầu và

ư

nnhau và nngược chiềuu

K

u

ằ

gg

ẳẳ

’

oo

tạo ra mmột điểm đố

được tthể hiện bởii

ii

oo

g

hình 2(b), do

đđ

:

877

Tạp chí

N

ghiên c

ứ

u KH&CNN q

u

ân sự, Số 56, 08 - 22018

Kỹ thuật điều khiển & Điện tử

ꢀ

ꢅ

ꢀ

ꢁꢂ,ꢃꢄꢄ

=

(1)

ꢋ

2

ꢆꢇꢈꢉ ꢊ ^ꢌꢍ

Trong đó, chiều dài điện của bộ cộng hưởng là  = L_là hằng số lan truyền phức của

tín hiệu RF trong đường vi dải.

Điều kiện cộng hưởng là Y_in,odd= 0. Do đó, tần số cơ bản cho cộng hưởng ở chế độ lẻ

được thể hiện bởi phương trình (2):

(

)

2ꢉ − 1 ꢏ

ꢎ

ꢃꢄꢄ

=

(2)

2ꢐ

_ꢑꢒ

ꢓ

ꢔꢕꢕ

Trong đó, n = 1, 2… là số nguyên biểu thị hài của bộ lọc, c là vận tốc ánh sáng trong

không gian tự do, _efflà hằng số điện môi của vật liệu chất nền [13]. Qua đó thấy rằng, tần

số ở chế độ lẻ không phụ thuộc vào chiều dài của đoạn chêm hình chữ thập (L_b, L_c).

b) Phân tích chế độ chẵn

Từ mạch tương đương chế độ chẵn của bộ cộng hưởng đoạn chêm như được biểu diễn

trong hình 2(c), dẫn nạp đầu vào được thể hiện bởi phương trình (3).

(

⁄

)

ꢛꢜ ꢝꢙꢞ ꢟ ꢛ ꢠꢜ ꢝꢙꢞꢟ

ꢙ

ꢡ

(

⁄ )

ꢣꢤꢘ ꢦꢅꢂ ꢧ

ꢥ

ꢗꢘ ꢚ

ꢨ

ꢙ

ꢥ

(

⁄

ꢙ

)

ꢛꢜ ꢢꢜ ꢝꢙꢞ ꢟ ꢛ ꢝꢙꢞꢟ

ꢙ

ꢡ

ꢀ

=

(3)

ꢁꢂ,ꢔꢖꢔꢂ

(

⁄

ꢙ

(

ꢛꢜ ꢝꢙꢞ ꢟ ꢛ ꢠꢜ ꢝꢙꢞꢟ

ꢙ

ꢡ

(

⁄ )

ꢣꢘ ꢘ ꢦꢅꢂ ꢧ

ꢥ

ꢌꢩꢗꢚ

ꢨ

ꢙ

ꢥ

⁄

ꢙ

)

ꢛꢜ ꢢꢜ ꢝꢙꢞ ꢟ ꢛ ꢝꢙꢞꢟ

ꢙ

ꢡ

Điều kiện cộng hưởng là Y_in,even= 0. Do đó, tần số cộng hưởng cơ bản cho cộng hưởng

chế độ chẵn được thể hiện bởi phương trình (4):

ꢂꢪ

ꢎ

=

(4)

ꢔꢖꢔꢂ

(

)

ꢬ

ꢒ

ꢫ ꢤꢨꢫ ꢤꢫ

ꢙ

ꢡ

ꢥ

ꢭꢮꢮ

Từ công thức (4), có thể nhận thấy rằng chiều dài L_bvà L_ccủa đoạn chữ thập chỉ ảnh

hưởng đến tần số chế độ chẵn, không ảnh hưởng ở chế độ lẻ và có thể được điều chỉnh độc

lập để đạt được tần số cộng hưởng của dải thông mong muốn.

B. Bộ cộng hưởng nửa bước sóng

Bộ cộng hưởng nửa bước sóng là một cấu trúc đơn giản được mô tả chi tiết trong [5].

Tần số cộng hưởng của cấu trúc nửa bước sóng được tính bằng

ꢪ

ꢎ =

ꢯ

(5)

ꢨꢫ

ꢬ

ꢒ

ꢭꢮꢮ

Trong đó, L là chiều dài vật lý của bộ cộng hưởng.

3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Hình 3. Cấu trúc hình học của bộ lọc ba băng thông đề xuất.

88

N. Đ. Uyên, L. V. Hà, “Thiết kế bộ lọc ba băng tần … ứng dụng truyền thông không dây.”

Nghiên

ccứu khoa học công nnghhệ

Phầ

phần m

hình 3.

n

ề

ĐĐ

n

này bao gồm thiếết

k

ế ba băng thông ccủa bộ lọc

v

à mô ph

c đường vi dải được thể hiện cchi tiết tron

ọc có trở k áng đặc ính 50Ω.

ỏỏng cấu ttrúcc dựa trênn

m HFSS

.

Cấu trúcc v

ớ

i chiều dài của c

áá

gg

ường truyền đầu vvà

oo

và đầu ra của bộ

l

tt

a) Thiết kế băng thông

n số cộng hưởng mmong muốn của bộ lọọc được tính bằng:

Tầầ

ꢪ

(

)

ꢎ

ꢰꢌ

=

= 1.8~2.2ꢹꢺꢻ

(6))

ꢨꢫ

ꢬ

ꢭꢮꢮ

ꢒ

ꢙ

ꢪ

(

)

ꢎ _ꢨ

=

= 2.4~2.7ꢹꢺ

ꢻ

(7))

ꢰ

(

)

ꢬ

ꢒꢒ

ꢨ ꢨꢫ ꢤꢫ ꢤꢨꢫ

ꢲ

ꢳ

ꢸ

ꢭꢮꢮ

ꢪ

(

))

ꢎ

=

= 3.2~3.5ꢹꢺꢻ

(8))

ꢰꢱ

(

)

ꢬꢬ

ꢒ

ꢫ ꢤꢨꢫ ꢤꢫ

ꢙ

ꢴ

ꢶ

ꢭꢮꢮ

Tron

1mm.

Các

2), tần s

g

đó, ꢐ_ꢅ= ꢐ_ꢌ+ 22ꢐ_ꢨ+ 2ꢐ_ꢱ+ ꢵ + ꢷ đ

ư

ợc cố định khoảng 550mm vớới chiều rộngg

t

ần số f₀₁, f₀₂, f₀₃tưươ

cộng hưởng nửa bư

ng trình 4).

ả mô p ỏng

uả mô p ỏng ảnhh h

, hình 5 và hình 6.

à dấu tam iác đánh dấu biểu diễn f₀₁, f₀₂, f₀₃tươngg

n

g ứng với tần số

cc

ộng hưởng chế độ lẻ cơ bản (pph

ưư

ơng trìn

hh

ốố

ớớc sóng (phương t

rình 5) và tần số cộn hưởng cơ

gg

ơ

bbản chế độộ

lẻ (phươ

b) Kết q

uu

hh

Kết

qq

h

ư

ởng của L₃, L₆, v

àà

L₈về đáp ứng tần s

ố

của bộ lọ

g vạch lliề

ứng.

c

nn

c

được th

với hìnhh

ểể

hiện tro

n

g hình

ình tròn

4

T

rong các hình này, các đườ

nn

vuông,

hh

v

m

gg

H

Hìn

h

4. Ảnh hưởng củ

a

L₃lên băngg thông.

Hìình 5. Ảnh hưởng củ

aa

L₆lên băngg thông.

899

Tạp chí

N

ghiên c

ứ

u KH&CNN q

u

ân sự, Số 56, 08 -

2018

Kỹ thuậật điều khiiển & Điện tửử

Hìình 6. Ảnh hưởng củ

a

L₈lên băngg thông.

trúc bên ngoài thì

a nó là băng thông f₀₃ít bị thaay

ưởng nửa bbước són bên troong lại tạo r

n, tần số cộng hưở g f₀₂troong phạm v

của cấu trúc nửa b ớc sóng đđồ g nhất v

Từ

h

ình 4 nhận thấy rằằng tăng chi u dài cấ

ề

u

ủ

t

ần số cộnng hưởng c

ơơ

bản chế độ lẻ f₀₁

khi đó,

băng th

(2.4~2.

g

ộ

iảm, và ch

ếế

độ chẵn cơ bản c

đđổi. Trongg

t

ần số c

ng hưởngg c

ủ

a cấu trúc cộng

h

g

aa

ii

àà

ô

ng thư hai f₀₂củủa bộ lọc. Tuy nhi

) GHz phụ thuộc và toàn bộ chiều dà

c tính theo phươngg tr nh (7) [5].

nh hưởn của chiềều ài bộ cộng hưởng thứ hai (L₆) trên các

hiện tr ng mô phhỏ g ở hình 5. Có th nhận thấy ằng, khi L₆càng llớn thì tần s

ởng thứ hai (f₀₂) cà

ay đổi và thứ ba ccố

ố cộng ưởng củaa b

ng đoạ chêm hìnnh

chọn bằng cách đđiề

và đượ tính theoo p

ởi chiều dài L₈tănng l

ào đối v i các dải th

ể tóm tắ rằng bộ lọ

u dài của đường ttru

thể của ộ cộng hhư

ng hưở g của bộộ c

g chế độ ch

hiều dài LL₃, liên quann tới chiề yy

ê

i

n

7

o

ưư

nn

như đư

ợợ

ìì

Và

được th

cộng h

không t

ả

g

o

d

băng thônng

k

khác nhauu

ể

n

ểể

r

ốố

ư

n

g nhỏ, trong khi các tần số cộng hư

ở

ng thứ nnhấ gần nhưư

t

hh

đ

định.

Tần

s

h

n

ă

ng thông thứ ba f₀₃phụ thuộc vào kích

hữ thập.. Tần số ó thể được ddịch chu

chỉnh độc lập kích thước của đường tr

ương trình (8). N ư thể hiện trong hìn

n L₈lần lượt là 7 6mm; 8.6mm và 9.6 mm, và kkhô

t

hước tổnng thể của b

ển trong m t phạm v

yền đoạạn hêm hìn

6, chỉ ccó f₀₀₃bị giả

g có ản

ộộ

ii

hh

mm

cộng hư

rộng tù

chữ thậ

xuống

hưởng

ở

c

cc

y

m

ộ

c

ộ

y

u

h

p

c

h

b

nn

ê

.

n

hh

ớ

ô

ng khác được mô

p

hỏng trong hình 6.

Có t

vào chi

dài tổn

tần số c

h

t

c

ba băng tần có th

ể

được thiết kế với c

áá

c dải thônng

ập. Sự thhay đổi chiề

chữ thập bên ngoài không ảnnh ưởng tớ

c sóng bên trong (h nh 5). MMặc dù cả ha

n và cộng hưởng chế độ lẻ đều bị ảnh hưởng lẫẫn hau bằn

dài tổng thể L_a(hì h 4), lúc đầ khi tha

p

phụ thuộcc

ề

y

ền của bộ cộng h

ng đoạn chêm hìn

ng hưởn nửa bư

ư

h

ớớ

ởng theo c

á

ch độc

l

uu

g

ộ

b

n

c

ở

h

ii

ộ

g

ìì

ii

ng hưở

u chỉnh

ẵ

n

gg

cách đi

ềề

u

nn

u

đổi L₈đ

ể

thu được f₀₃như th

ể

hiện trong hình 6

4. THIẾT KẾ BỘ LỌC

ần với cấu trúc n ỏ gọn được đđề xuất v

m bộ cộộng hưởn đoạn chêm chữ thậ

hợp với bộ cộng hưởng nnửa bước sónng bên t ong và ghépp lỏng n

nguồn c p đầu vào/ đầu raa. T n số tru g tâm c a ba băng t ông yêu

z, và f₀₃= 3.3 GHHz Sử dụng quy trìn thiết kế với sự hỗ t

. Kích thước vật lý của các đường vi dải được tối ưu hóa

ng. Các giá trị tối ưu hóa được thể hiệ

rong hìnhh 8.

..

Một

b

ộ lọc vi ba ba bănng

t

h

à

thiết kếế v

bên ngooài được kế

hiêng khhôn độ giữ

ầu là f₀₁GHz, f₀

ợ của phầần

ể tối đa

trong bảản

ớ

ới cấu trúcc

cơ bản

cc

ủa bộ l

ọ

c đề xuấtt g

ồ

g

p

tt

r

g

aa

ấ

ầ

nn

ủ

h

c

=

2

22

= 2.7 G

H

.

r

m

ềm thiết

a tổn ha

I, và đápp

t

oo

kế HFS

S

đ

h

o

phản xạ S₂₁ở tần số cộng hhư

ứng mô phỏng được thể hi

ở

nn

g

iện

ệ

t

90

T h

NN. Đ. Uyên, L. V. Hà,, “Thiết kế bộ lọc ba băăng tần … ứng dụng truuyền thôngg không dây.””

Nghiên ccứu khoa học công nnghhệ

Bảng

Đơn vị

11. Kích thước vật lý củủa bộ lọc ba băng tần.

Ký hi

ệ

u

Giá trị

1.52

1.00

0.70

3.05

0.508

11.9

9.10

Ký hiệu

Gi

á

trị

00

Đơn vị

mm

w

mm

L₃

L₄

L₅

L₆

L₇

L₈

6

7

1

6

9

..

w₁

w₂

d

..

mm

4

.6

55

90

60

mm

..

mm

h

..

mm

L₁

L₂

..

mm

Sau

lớp chi

ꢓ_ꢯ= 2.

k

hi tối ưu hoá, bộ llọc được thiết kế nhỏ

hí thấp chất lượngg t t, chất n n là Ro

và độ dày 0.508 m . Hình 8 đưa ra ả

ế như trong bảng

nt N52455A. Các

ử nghiệ thu đư

truyền không c

, 2.93, vvà 3.58 G z, tươngg ứng, giú

g

ọn được chế tạo với quy trìnhh m

ers RT/Duroid 5880 với hằngg số điện mô

h của bộ lọc ba băn được chếế t o với cá

. Bộ lọc được chế t o đã đượcc đ bằng b

ết quả đo đđược thể hiện lại ttro g hình 8

c hoàn toàn phù h p với cácc y u cầu k

a ba băng t n với v trí của ccác tần số tạ

cải thiệ cả hai sưườ của mỗii

ạạch in haii

p

ố

ề

g

ii

22

m

n

1

g

ạạ

cc

tham số hình học được thiếết

phân tí h mạng ector Aggil

Các kết quả mô phỏng vvà t

thuật c a bộ lọc đề ra, 5 đđiể

1.78, 2

k

oo

ộộ

c

V

e

k

nn

..

h

m

ợ

ủ

ợ

êê

ỹỹ

ủủ

mm

ầ

p

ầ

ị

ii

.25, 2.6

H

n

nn

băng thôông.

h

7

Hình 7. Ảnh củaa bộ lọc ba băng được chế tạo.

Hình 8. Kếtt q

u

ả so sán

h

của bộ

l

ọc ba băng

tần được tthiết kế.

911

Tạp chí

N

ghiên c

ứ

u KH&CNN q

u

ân sự, Số 56, 08 - 22018

Kỹ thuậật điều khiiển & Điện tửử

Kết

cùng hì

S₂₁đượ

hiện cá

q

uả mô phỏng và đđo đạc cuối cùng củ

h 9. Các đường néét ứt màu hồng và

mô phỏ g của bộộ l c trong hi các đ

kết quả o đạc.

a

sản phẩm

àu xanh lá cây thể h

ờng liền màu xanh

đ

ược chế tạo đượcc c

ện các thha

ương và

h

ỉ ra tron

số S₁₁v

u nâu thểể

gg

àà

n

đ

ọọ

đ

m

i

dd

i

m

c

n

đđ

k

ưư

m

à

cc

H

ình 9. Kết quả soo sá

2 trình bày một số

ao chèn (S₁₁) và tổổn hao phản xạ (S₂₁), băng thông pphân đoạ

n

h của bộ lọc ba băng tần được thiết kế sau khi tốối

ết quả đoo chi tiết ủa bộ lọc. BBên cạnh ác thôngg s

được xáác

ư

u.

Bản

g

ố

k

c

n

ố

phổ biế

nn

của tổn

hh

đ

định bởi:

ꢽꢽꢾ

ꢱꢄꣁ

( ))

9

ꢼꢽꢾ =

ꢎ

ꢰ

ộ

h

Và đ lựa chọn K_Sđượcc cho bởi:

ꢽꢾ

ꢨꢨꢰꢄꣁ

ꢿ_ꣀ

=

(10))

ꢽꢾꢾ

ꢱꢱꢄꣁ

Tron

g

đó, BW_3dBvà BWW₂_0dBlà băng thông t

ạ

i S₂₁=-3dB và S₂₁=-

n trong bă g thông đđược cải th

nhỏ thì sự suy hao goài dải ccà

chế tạo (suy hao của bộ kết nnối

g 2. Tổn hao chèn t t hơn troong dải thôn

ung tâm, độộ lựa chọ cao K_S.32 tron

cả các ddải thông có độ rộng llần lượt l 4.8%, 4..0 và 4.5

ất, thứ ai và thứ ba. Bộ lọc thiết kế đ ợc so sánnh ới các b

i, dải thông, tổn hao chèn, tổn hao phả xạ, băngg th ng 3 dB

ưa ra tronng bảng

2

0dB, tươơng ứng và f₀

ện khi K_S

g tốt.

cáp đượcc

0

là tần s

ố

trung t

u này có nghĩa là vvù

ết quả đo được củủa

h) được tóm tắt vvà t

và thứ hai và nhỏỏ h

g thứ ba, trong khii tấ

g với bă g tần thứứ n

g tự (hằng số điện

ớc) và so sánh đượợc

â

m của băăng thông.

g chuyển tiếp càn

ộ lọc ba ăng đượ

ích xuất trong bả

n 1dB tại tần số t

Đ

ộ lựa ch

ọ

gg

n

i

n

→1. Đi

ề

n

nn

Các

kk

b

c

/

hiệu chỉ

thứ nhấ

n

tt

r

n

r

ố

gg

ơ

n

=

2

gg

dải thô

n

t

à

%

%%

tương ứ

nn

n

h

ư

v

ộộ

lọc tươ

nn

mô

ô

nn

ô

,,

kích th

ưư

đ

33.

B

ảng 2. Kết quả đo c

ủ

a bộ lọc ba băng tần

..

Thông s

ốố

hiệu su

ấ

t

K

Ký

h

iệu Đơ

n

vị

BBăng thứ nhất Băng

t

hứ hai BBă g thứ ba

n

Tần số t

r

ung tâm

f₀

G

dB

%

-

Hz

2.08

0.78

60

4.8

2.8

2.

3..5

2

7

2

3.31

1

30

4.5

2.32

Tổn ha

o

chèn

I

L

Tổn ha

o

phản xạ

ạạ

R

RL

2

Phân đo

n băng t

chọn

hông

F

B

BW

4.

.0

Tính lự

a

K

K_S

3..

0

92

N

,

T h

. Đ. Uyên L. V. Hà,, “Thiết kế bộ lọc ba băăng tần … ứng dụng truuyền thôngg không dây.””

Nghiên cứu khoa học công nghệ

Bảng 3. Bảng so sánh một số công trình đã công bố.

Công

trình

[4]

[10]

[11]

Băng thông

(GHz)

2.4/3.5/5.2

1.8/2.7/3.3-4.8

2.45/3.5/5.25

2/2.7/3.3

Tổn hao chèn

(dB)

0.99/1.24/2.46

2.2/2.1/1.3

2/2.4/1.7

Tổn hao phản xạ

(dB)

FBW (%)

20/40/10

>15

18/16/13

60/22/30

5.6/7.6/5.8

2.5/1.7/5

Bài báo

0.78/3.5/1

4.8/4.0/4.5

4. KẾT LUẬN

Bài báo này giới thiệu và đưa ra một phương pháp mới trong việc thiết kế một bộ lọc

ba băng tần đường truyền vi dải hiệu suất cao bằng cách sử dụng cấu trúc cộng hưởng

đoạn chêm hình chữ thập, có tính chọn lọc cao và có thể điều khiển độc lập tần số cho

từng dải thông của bộ lọc tương ứng đạt được. Các kết quả mô phỏng được xác minh bằng

thực nghiệm trên phần mềm Ansoft HFSS 15.0 và đo đạc trên bộ phân tích mạng Vector

Agilent N5245A. Bộ lọc ba băng tần được chế tạo cho các ứng dụng

WLAN/RFID/Bluetooth và công nghệ truyền thông hiện đại 4G/5G. Kỹ thuật được đề

xuất này hứa hẹn sẽ thiết kế các bộ lọc đa băng tần với nhiều băng thông nhỏ gọn về kích

thước và có chi phí thấp, tính độc lập và tuỳ chọn băng thông dễ hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. G. Hueber; and R. B. Staszewski, “Multi-Mode/Multi-Band RF Transceivers for

Wireless Communications: Advanced Techniques, Architectures, and Trends”, New

Jersey: Wiley, 2011, pp. 1-81.

[2]. Chao Zhu, Ruizhe Huang, Shuxi Gong, “Design of a compact tripleband antenna for

Bluetooth/WLAN/WiMAX applications”,Antennas Propagation & EM Theory

(ISAPE) 2012 10th International Symposium on, pp. 183-185, 2012.

[3]. C. Yunsung, et. al, "A Dual Power-Mode Multi-Band PowerAmplifier With Envelope

Tracking for Handset Applications," IEEE Trans on Microwave Theory and

Techniques, vol. 61, no. 4, pp.1608-1619, April 2013.

[4]. Bo Liu and Yimin Zhao, “Compact Tri-Band Passband Filter for WLAN and

WiMAX Using Tri-Section Stepped-Impedance Resonators”, Progress In

Electromagenetics Research Letters, vol.45, pp. 39-44, 2014.

[5]. J. S. Hong and M. J. Lancaster, “Microwave filter for RF/microwave applications.”

New York. Wiley, pp 78-80, pp 18-21, 2001.

[6]. GL. Zhu and K. Wu, “A Joint Field Circuit Model of Line-to-Ring CouplingStructures

and Its Application to the Design of Microstrip Dual-Mode Filters and Ring

Resonator Circuits,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 47, no. 10, Oct. 1999,

pp. 1938-1948.

[7]. R.J. Mao and X.H. Tang, “Novel Dual-Mode Passband Filters Using Hexagonal

Loop Resonators,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol.54, no. 9, Sept. 2006,pp.

3526-3533.

[8]. H. Miyake, S. Kitazawa, T. Ishizaki, I. Yamada, and Y. Nagatomi, "A miniaturized

monolithic dual band filter using ceramic lamination technique for dual mode portable

telephones," 1997 IEEE MTTS Int. Microwave Symp. Dig., pp.789 792, 1997.

[9]. L.C. Tsai and C.W. Hsue, Dual band passband filters using equallength coupled serial

shunted lines and Z transform technique, "IEEE Trans. Microw. Theory Tech.,

vol.52, no.4, pp.1111- 1117, April 2004.

[10]. Chen, W.-Y., M.-H. Weng, S.-J. Chang, H. Kuan, and Y.-H. Su, “A new tri-band

bandpass filter for GSM, WiMAX and ultra-wideband responses by using asymmetric

93

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018

Kỹ thuật điều khiển & Điện tử

stepped impedance resonators,” Progress In Electromagnetics Research, Vol. 124,

365–381, 2012.

[11]. Chen, F. C. and Q. X. Chu, “Design of compact tri-band bandpass filters using

assembled resonators,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 57, 165–171, 2009.

[12]. Xuehui GUAN, Zhewang MA, Peng CAl, Yoshio KOBAYASHI, Tetsuo ANADA,

and Gen HAGIWARA, "Synthesizing Microstrip Dual Band Passband Filters Using

Frequency Transformation and Circuit Conversion Technique", IEICE Trans.

Electron., vol. E89 C, no. 4 April 2006, pp. 459 502.

[13]. X. Y. Zhang, J.-X. Chen, Q. Xue, and S.-M. Li, “Dual-Band Bandpass Filters Using

Stub-Loaded Resonators”, Microwave and Wireless Components Letters, IEEE, Vol.

17, no. 8, pp. 583 - 585, 2007.

[14]. Pozar, D. M. "Microwave engineering”, New York: J. Wiley & Sons, 4th ed., 2011.

ABSTRACT

DESIGNING A NEW CONTROLABLE TRI-BAND FILTER

FOR WIRELESS COMMUNICATION APPLICATION

In the article, a new design method for multi- band filters that can be controlled

based on improved micro-bandpass is introduced. The cross-shaped stub loaded

resonator structure is combined into a uniform half wavelength resonator to achieve

a highly selective triple-band filters. The position of each passband can be

independently corrected by properly changing the length of a microstrip lines,

respectively. A triple-band microwave filter has been manufacture and tested. The

experiment results showed asymptomatic with simulation results. The designed filter

has the advantages of simple process in selecting the individual passband, improved

selectivity.

Keywords: Filter; Transmission lines; Stub-loaded; Passband.

Nhận bài ngày 08 tháng 6 năm 2018

Hoàn thiện ngày 08 tháng 7 năm 2018

Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 8 năm 2018

Địa chỉ: ¹Trường Cao đẳng Phát thanh truyền hình I - Phủ Lý, Hà Nam;

²Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.

^*E-mail: [email protected].

94

N. Đ. Uyên, L. V. Hà, “Thiết kế bộ lọc ba băng tần … ứng dụng truyền thông không dây.”