- NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ KHUẾCH ĐẠI TẠP ÂM THẤP TÍN HIỆU SIÊU CAO TẦN BĂNG X. - Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, thực tế dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Bạch Gia Dương.. - Các số liệu, kết luận của luận văn là trung thực, dựa trên sự nghiên cứu những mô hình, kết quả đã đạt được của các nước trên thế giới và trải nghiệm của bản thân, chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước khi trình bày bảo vệ trước. - Phƣơng pháp nghiên cứu. - Nội dung nghiên cứu. - 4.1 Nghiên cứu lý thuyết. - 4.2 Thiết kế bộ khuếch đại tạp âm thấp. - CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VỀ BỘ KHUẾCH ĐẠI TẠP ÂM THẤP X. - 1.1 Khái niệm bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA. - 1.2 Vị trí bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA. - 1.3 Lý thuyết cơ bản về tạp âm đối với mạng hai cửa. - 1.4 Hệ số tạp âm. - 1.6 Hạn chế trong các phƣơng pháp tối ƣu hóa tạp âm thông thƣờng. - 1.7 Hệ số tạp và nhiệt độ. - 1.10 Các thông số quan trọng của mạch khuếch đại LNA. - 1.10.1 Hệ số tạp âm Noise Figure. - a) Tạp âm nhiệt (Thermal Noise. - d) Hệ số tạp âm Noise Figure (NF. - 1.10.2 Hệ số khuếch đại. - CHƢƠNG II – CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BỘ KHUẾCH ĐẠI TẠP ÂM. - 2.1 Cơ sở lý thuyết về thiết kế mạch siêu cao tần. - 2.1.3 Hệ số phản xạ. - 2.1.4 Hệ số sóng đứng. - 2.2.4 Đo các hệ số truyền. - 2.2.5 Xác dịnh các hệ số phản xạ. - 2.3 Phối hợp trở kháng. - 2.3.1 Phối hợp trở kháng dùng phần tử tập trung. - 2.3.2 Phối hợp trở kháng dải hẹp bằng những đoạn dây dẫn sóng mắc liên tiếp. - 2.3.2.1 Phối hợp trở kháng bằng đoạn dây một phần tƣ bƣớc sóng. - 2.3.2.2 Phối hợp trở kháng bằng đoạn dây có chiều dài bất kỳ Error! Bookmark not defined.. - 2.3.2.3 Phối hợp trở kháng bằng hai đoạn dây mắc nối tiếp. - 2.3.3 Phối hợp trở kháng dùng dây chêm. - 3.1.2 Lựa chọn tranzitor hỗ trợ thiết kế. - 3.2 Thiết kế và mô phỏng mạch khuếch đại. - 3.2.1 Phƣơng pháp phối hợp trở kháng. - 3.2.2 Tính toán mô phỏng thiết kế. - 3.2.2.1 Phối hợp trở kháng cho lối vào Z in. - 3.2.2.2 Phối hợp trở kháng cho lối ra Z out. - 3.2.2.3 Phối hợp trở kháng cho mạch khuếch đại. - 3.3 Chế tạo và đo đạc mạch khuếch đại. - Tín hiệu thu được phải là các tín hiệu vô tuyến, biên độ tín hiệu thu được thường rất nhỏ, trong môi trường đầy tạp âm, sóng nhiễu. - Chính điều này dẫn đến việc phát triển bộ Khuếch đại tạp âm thấp (LNA – Low Noise Amplifier), với yêu cầu ngày càng nhỏ gọn, hệ số khuếch đại cao hơn là rất cần thiết.. - Bài toán thiết kế, ứng dụng Bộ khuếch đại tạp âm thấp tại băng tần X trở nên cấp thiết và có ý nghĩa quan trọng. - Chính vì vậy, quyển luận văn “Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp âm thấp tín hiệu siêu cao tầnbăng X” sẽ trình bày và cố gắng làm rõ hơn các nguyên lý thiết kế, tìm hiểu mô phỏng, cách thức thi công mạch cứng bộ LNA băng X.. - Đề tài luận văn “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ khuếch đại tạp âm thấp tín hiệu siêu cao tần băng X ” có hai mục tiêu lý thuyết và thực tiễn:. - Về lý thuyết:. - Trình bày tổng quan về bộ khuếch đại tạp âm thấp;. - Trình bày cơ sở lý thuyết thiết kế bộ khuếch đại tạp âm thấp.. - Mô phỏng thiết kế đo đạc thông số bộ khuếch đại tạp âm thấp hoạt động ở băng tần X dùng phần mềm ADS 2009;. - Thực thi chế tạo,đo đạc sản phẩm thực tế mạch khuếch đại tạp âm thấp.. - Để thực hiện chuyên đề trên, phương pháp nghiên cứu được sử dụng gồm:. - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết. - cập nhật và xử lý tài liệu liên quan về thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp;. - nghiên cứu phần mềm mô phỏng mạch siêu cao tần ADS 2009;. - Phương pháp mô phỏng: Trên cơ sở thiết kế đã có thực hiện mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng ADS, sau khi đạt chỉ tiêu kỹ thuật sẽ tiến hành chế tạo sản phẩm thực tế mạch khuếch đại tạp âm thấp băng X;. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Sử dụng phương pháp quan sát khoa học để tìm hiểu mạch khuếch đại tạp âm thấp đã có trên cơ sở đó thiết kế mạch khuếch đại tạp âm thấp băng X với các thông số Gain, NF, phối hợp trở kháng tốt hơn.. - Nội dung nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết. - Nghiên cứu về tổng quan bộ khuếch đại tạp âm thấp;. - Nghiên cứu kỹ thuật phối hợp trở kháng trong kỹ thuật siêu cao tần - Nghiên cứu phần mềm mô phỏng ADS và tranzitor SPF 3043 4.2 Thiết kế bộ khuếch đại tạp âm thấp. - Thiết kế và mô phỏng mạch khuếch đại tạp âm thấp băng X - Thiết kế layout cho mạch khuếch đại. - Chương 1: Tổng quan về bộ khuếch đại tạp âm thấp X. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế bộ khuếch đại tạp âm thấp Chương 3: Mô phỏng và thực thi mạch. - LNA là chữ viết tắt của Low Noise Amplifier, là bộ khuếch đại tạp âm thấp.. - Biên độ các tín hiệu phát bằng vô tuyến đến phía đầu thu nhận được thường rất nhỏ.. - Chính vì vậy cần có bộ khuếch đại tạp âm thấp để nhằm thu được các tín hiệu nhỏ chính xác.. - Chính tạp âm này ảnh hưởng rất nhiều trong quá trình thu và khôi phục lại tín hiệu dữ liệu,. - Việc khuếch đại thông thường giúp khuếch đại công suất tín hiệu, nhưng đồng thời cũng khuếch đại tạp âm. - Chính vì vậy, bộ LNA được dùng để khuếch đại tín hiệu cần thiết để đạt được một độ lợi Gain (G) tốt nhất, đồng thời hạn chế tối đa khuếch đại Tạp âm (Noise).. - Bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA là rất cần thiết trong hệ thống thông tin di động đặc biệt là bộ phận thu (Receiver).. - Vị trí LNA đặt càng gần anten thu càng tốt, vì khi đó, tín hiệu vô tuyến thu được từ anten – tín hiệu rất yếu (về công suất. - sẽ được khuếch đại thông qua LNA. - Đồng thời, với thiết kế đặc biệt, LNA sẽ khuếch đại công suất tín hiệu với mức tạp âm là tối ưu. - Lúc này hệ số tạp âm Noise Figure (NF) sẽ là thấp nhất. - Từ đây, dựa vào công thức Friiss hệ số tạp âm NF toàn máy thu sẽ là thấp nhất, do ảnh hưởng nhiều nhất từ tầng khuếch đại đầu tiên.. - Hình 1.1 Sơ đồ khối một phần bộ thu phát tín hiệu vô tuyến. - Mục này trình bày bản thiết kế khái lược tạp âm trong mạng hai cửa. - Việc tập trung xây dựng mô hình hệ tạp âm loại này có thể giúp đơn giản hóa rất nhiều việc phân tích, qua đó giúp ta hiểu rõ được ưu nhược điểm bên trong của bộ thiết kế.. - Hình 1.2 Mô hình tạp âm hai cửa 1.4 Hệ số tạp âm. - Hệ số tạp âm là đại lượng rất quan trọng trong việc xác định tạp âm của hệ thống nói chung và máy thu nói riêng, thường được kí hiệu là F. - Để định nghĩa và hiểu rõ tầm quan trọng của đại lượng này, ta xem xét một mạng tạp âm 2 cửa (tuyến tính) lối vào gồm có nguồn dẫn nạp Ys và nguồn dòng tạp âm song song i s . - Nếu chỉ quan tâm tới tạp âm tại lối vào lối ra, ta cũng không cần thiết phân tích quá kỹ nguồn tạp âm gây ra bên trong mạng 2 cửa. - Kết quả là, có thể xác định được tiêu chuẩn thiết kế thỏa mãn hiệu năng nhiễu lí tưởng.. - Hệ số tạp âm được định nghĩa bởi:. - Hệ số tạp âm dùng để đo sự suy giảm phẩm chất trong tỉ số tín/tạp của hệ và tỉ lệ thuận với độ suy giảm phẩm chất này. - Nếu một hệ thống (mạng 2 cửa) bản thân nó không gây nhiễu, thì tổng công suất tạp âm lối ra phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn tạp âm lối vào và do đó, hệ số tạp âm là bằng 1.. - Trong hình 1.2, tạp âm được coi là lối vào của mạng 2 cửa không gây nhiễu nên ta có thể tính đươc giá trị của hệ số tạp. - Để tính toán trực tiếp dựa trên phương trình (1.1), chúng ta cần thực hiện hai bước: Thứ nhất đo tổng công suất tạp âm ở lối ra, sau đó bước thứ hai là chia kết quả nhận được cho công suất tạp âm gây ra bởi nguồn lối vào