Luận văn Thu gọn kích thước và cải thiện băng thông mạch Wilkinson (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Thu gọn kích thước và cải thiện băng thông mạch Wilkinson (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN LONG ĐIỀN THU GỌN KÍCH THƯỚC VÀ CẢI THIỆN BĂNG THÔNG MẠCH WILKINSON NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 S K C0 0 3 6 1 1 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN LONG ĐIỀN THU GỌN KÍCH THƯỚC VÀ CẢI THIỆN BĂNG THÔNG MẠCH WILKINSON NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2012
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN LONG ĐIỀN THU GỌN KÍCH THƯỚC VÀ CẢI THIỆN BĂNG THÔNG MẠCH WILKINSON NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Hướng dẫn khoa học: TS. PHAN HỒNG DƯƠNG Tp. Hồ Chí Minh, năm 2012
4. Lời cam đoan Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2012 Trần Long Điền i
5. Lời cảm ơn Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, nay học viên đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp cao học của mình. Để có được thành quả này, học viên đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ và giúp đỡ tận tình từ thầy cô, gia đình, cơ quan và bạn bè. Học viên xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phan Hồng Phương, người đã tận tình và trực tiếp hướng dẫn học viên thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn đến tất cả quý Thầy, Cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh đã trang bị cho học viên những kiến thức rất bổ ích, quý báu để học viên tiến hành nghiên cứu đề tài này. Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn quí Thầy, Cô Trường Trung Cấp Kinh Tế Kỹ Thuật Long An đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho học viên rất nhiều trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm luận văn. Và xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp, gia đình, bạn bè đã giúp đỡ cho học viên rất nhiều, đã tạo cho học viên niềm tin và nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn! ii
6. Mục Lục Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục Lục iii Tóm tắt luận văn vi Danh sách các hình viii Danh sách các bảng xiv Danh sách các chữ viết tắt xv Chương 1 Tổng quan 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 2 1.3. Mục tiêu và giới hạn của đề tài 9 1.4. Phương pháp nghiên cứu 10 1.5. Nội dung luận văn 10 Chương 2 Cơ sở lý thuyết 12 2.1. Lý thuyết đường truyền vi dải và ứng dụng của đường truyền cộng hưởng 12 2.1.1. Cấu trúc đường vi dải đơn 12 2.1.2 Ứng dụng của đường truyền cộng hưởng 14 iii
7. 2.2. Mạch Wilkinson 19 2.2.1 Mô hình và cấu trúc mạch Wilkinson 19 2.2.2 Ma trận tán xạ [S] mạch Wilkinson 19 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 24 2.2.4 Ưu khuyết điểm của mạch 24 2.2.5 Ứng dụng thực tế 25 Chương 3 Thiết kế và mô phỏng cải tiến kích thước mạch Wilkinson 26 3.1. Giới thiệu sơ lược về mạch Wilkinson truyền thống 26 3.2. Thiết kế và mô phỏng mạch Wilkinson truyền thống 27 3.2.1 Phần mềm hỗ trợ và yêu cầu 27 3.2.2 Các bước thiết kế và mô phỏng 28 3.3. Thiết kế và mô phỏng mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 30 3.3.1 Cơ sở lý thuyết của việc rút gọn chiều dài 30 3.3.2 Phần mềm hỗ trợ và yêu cầu 33 3.3.3 Các bước thiết kế và mô phỏng 34 3.4. Thiết kế và mô phỏng mạch Wilkinson dùng delta stub 36 3.4.1 Chứng minh sự tương đương giữa delta stub với stub chữ nhật 36 3.4.2 Phần mềm hỗ trợ và yêu cầu 39 3.4.3 Các bước thiết kế và mô phỏng 39 3.5. So sánh các thông số ma trận tán xạ của mạch Wilkinson 41 Chương 4 Thiết kế và mô phỏng cải tiến băng thông mạch Wilkinson 47 4.1. Cơ sở lý thuyết 47 4.1.1 Phân tích mode chẵn, mode lẻ 48 iv
8. 4.1.2 Tính toán các tham số của ma trận tán xạ 50 4.1.3 Thiết kế thực nghiệm và các trường hợp đặc biệt 51 4.2. Phần mềm hỗ trợ và yêu cầu 55 4.3. Các bước thiết kế và mô phỏng 56 4.3.1 Tính toán thiết kế và mô phỏng 56 4.3.2 Kết quả mô phỏng 56 4.3.3 Nhận xét 57 Chương 5 Thi công, đo đạc và đánh giá 60 5.1. Thi công 60 5.2. Đo đạc 61 5.2.1 So sánh kết quả đo đạc và mô phỏng mạch Wilkinson truyền thống 64 5.2.2 So sánh kết quả đo đạc và mô phỏng Mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 65 5.2.3 So sánh kết quả đo đạc và mô phỏng mạch Wilkinson dùng delta stub 66 5.3. So sánh kết quả đo đạc và mô phỏng mạch Wilkinson ghép hai tầng 70 5.4 Đánh giá 72 Chương 6 Kết luận và hướng phát triển của đề tài 73 6.1. Kết luận 73 6.1.1. Các kết quả đã đạt được trong đề tài 73 6.1.2. Hạn chế 73 6.2. Hướng phát triển của đề tài 74 Tài liệu tham khảo 75 v
9. Tóm tắt luận văn Luận văn này mô tả phương pháp cải tiến để thiết kế mạch chia công suất Wilkinson. Mạch Wilkinson tồn tại hai vấn đề chính cần nghiên cứu đó là rút gọn kích thước và tăng băng thông của mạch. Việc cải tiến kích thước dựa trên sự rút ngắn chiều dài của đường truyền vi dải khi sử dụng stub và delta stub (tại tần số f0=2.4GHz) mà vẫn đáp ứng được tần số mong muốn. Luận văn cũng đưa ra phương pháp để mở rộng băng thông của bộ chia công suất hoạt động ở hai tần số f1=1.5GHz; f2=3.3GHz. Các mạch được thiết kế và tối ưu bằng phần mềm CST, sau đó được chế tạo sử dụng dải dẫn đồng với chất nền FR4 có hằng số điện môi 4.6 bằng phương pháp ăn mòn mạch in, rồi được đo đạc bằng máy ZVB8 Vector Network Analyzer và được so sánh với kết quả mô phỏng. Các kết quả mô phỏng và đo đạc cũng như các cải tiến phát triển được mô tả chi tiết trong luận văn. vi
10. Abstract This thesis describes an improved methodology for designed Wilkinson power divider. Wilkinson power divider has two key issues for study: reducing size and increasing bandwidth of the divider. The improvements based on shortening length of the microstrip line using the stub and delta stub (at frequency f0=2.4GHz) that was maintained frequency response. This thesis also provides a method for bandwidth extension of the power divider (- 3dB) operating both 1.5GHz and 3.3 GHz. These dividers were designed and optimized using CST Microwave studio software, then fabricated using copper microstrip lines with a FR4 substrate (dielectric constant εr=4.6) by etching printed circuit boards, then measured with a Vector Network Analyzer ZVB8 and these experimental results were compared to the CST simulation. The results of simulation and measurement as well as the details of these development improvements are described. . vii
11. Danh sách các hình Hình 1.1: Mô hình và bản phác thảo của mạch Wilkinson truyền thống 2 Hình 1.2: Bộ ghép với cấu trúc đồng trục cân bằng và mạch tương đương 3 Hình 1. 3: Đáp ứng bộ ghép công suất với cấu trúc đồng trục cân bằng 3 Hình 1. 4: Mạch thực tế cùng kết quả đo và mô phỏng của S11, S21, S31 4 Hình 1. 5: Thiết kế Wilkinson mới theo đề xuất của Stephen Horst 5 Hình 1. 6: Mạch rút gọn dạng đối xứng – tất cả các trở kháng đã được chuẩn hóa 5 Hình 1. 7: Mạch tương đương của một mạch tích hợp 5 Hình 1. 8: Mạch chia sử dụng tapped line 6 Hình 1. 9: Các kết quả mô phỏng 6 Hình 1. 10: Mạch đề xuất của B. Zhou 7 Hình 1. 11: Thi công thực tế của mạch sử dụng delta stub 7 Hình 1. 12: Các kết quả mô phỏng 7 Hình 1. 13: Mạch thi công thực tế 8 Hình 1. 14: Kết quả mô phỏng các tham số S 8 Hình 1. 15: Mạch thiết kế bằng phần mềm ADS 9 Hình 1. 16: Tham số S21 của mạch thiết kế ở hai dải tần số 9 Hình 2. 1: Cấu trúc đường vi dải đơn 12 Hình 2. 2: Đường truyền  /4 17 Hình 2. 3: Mạch chia công suất Wilkinson 19 viii
12. Hình 2. 4: Mạch tương đương của mạch chia công suất Wilkinson 19 Hình 2. 5: Mạch tương đương Wilkinson để phân tích mode chẵn, lẻ 20 Hình 2. 6: Phân tích mode chẵn 20 Hình 2. 7: Phân tích mode lẻ 22 Hình 2. 8: Mạch gắn tải phối hợp ở cửa 1,2 và nguồn tín hiệu ở cửa 3 23 Hình 2. 9: Hở mạch điện trở nối đất giữa cửa 1 và 2 23 Hình 2. 10: Mặt trước - ứng dụng của mạch Wilkinson trong antenna dãy 64 thành phần 25 Hình 2. 11: Mặt sau - mạch Wilkinson trong antenna dãy 64 thành phần 25 Hình 3. 1: Tính toán vi dải với công cụ linecal 28 Hình 3. 2: Kích thước mạch Wilkinson truyền thống sau khi cân chỉnh 28 Hình 3. 3: Kết quả mô phỏng mạch Wilkinson truyền thống 29 Hình 3. 4: Đường truyền  /4cần rút gọn 30 Hình 3. 5: Vi dải sau khi rút gọn 30 Hình 3. 6: Phân tích mode lẻ của đường truyền  /4 30 Hình 3. 7: Mạch tương đương khi phân tích mode lẻ 31 Hình 3. 8: Đường truyền với tải ZL 31 Hình 3. 9: Mạch tương đương khi phân tích mode chẵn 32 Hình 3. 10: Tụ điện với mạch vi dải tương đương 33 Hình 3. 11: Rút ngắn đường truyền  /4bằng cách dùng tụ điện 34 Hình 3. 12: Tụ điện tương đương với vi dải 34 Hình 3. 13: Mô hình tương đương của đường truyền  /4 khi dùng stub chữ nhật 34 ix
13. Hình 3. 14: Kích thước mạch Wilkinson sử dụng stub chữ nhật sau khi tối ưu 35 Hình 3 .15: Kết quả mô phỏng mạch Wilkinson sử dụng stub chữ nhật 35 Hình 3. 16: Mô hình mạch Wilkinson sử dụng delta stub 37 Hình 3. 17: Hình dạng của delta stub 37 Hình 3. 18: Mạch tương đương của delta stub 37 Hình 3. 19: Kích thước mạch Wilkinson sử dụng delta stub sau khi tối ưu 39 Hình 3. 20: Kết quả mô phỏng mạch Wilkinson sử dụng delta stub 40 Hình 3. 21: Hệ số phản xạ S11 42 Hình 3. 22: Hệ số truyền đạt S21=S31 43 Hình 3. 23: Hệ số cách ly S23=S32 43 Hình 3. 24: Hệ số phản xạ S22=S33 43 Hình 3. 25: Hệ số VSWR 44 Hình 3. 26: Mạch Wilkinson truyền thống với chất nền FR4 có εr=4.5 44 Hình 3. 27: Mạch Wilkinson truyền thống với chất nền FR4 có εr=4.6 44 Hình 3. 28: Mạch Wilkinson truyền thống với chất nền FR4 có εr=4.7 45 Hình 3. 29: Mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật với chất nền FR4 có εr=4.5 45 Hình 3. 30: Mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật với chất nền FR4 có εr=4.6 45 Hình 3. 31: Mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật với chất nền FR4 có εr=4.7 45 Hình 3. 32: Mạch Wilkinson dùng delta stub với chất nền FR4 có εr=4.5 46 Hình 3. 33: Mạch Wilkinson dùng delta stub với chất nền FR4 có εr=4.6 46 Hình 3. 34: Mạch Wilkinson dùng delta stub với chất nền FR4 có εr=4.7 46 Hình 4. 1: Mạch ghép tầng bộ chia công suất Wilkinson băng kép 47 x
14. Hình 4. 2: Phân tích mạch chia công suất dạng (a) mode chẵn (b) mode lẻ 48 Hình 4. 3: Mạch thiết kế thực nghiệm đã đơn giản hóa 52 Hình 4. 4: Mạch ghép tầng với trường hợp θ=0.25π; Z1e=Z2e; Z1o=Z2o=Z0 52 2 Hình 4. 5: Mạch ghép tầng với trường hợp Z0=1; Z2o=Z1o tan  53 Hình 4. 6: Mạch ghép tầng với trường hợp Z0=1; Z1o=Z1e=Za; Z2e=Zbe; Z2o=Zbo và 3 2 2 ZZZZZbo a bo cot bo a 0 54 Hình 4. 7: Mạch ghép tầng với trường hợp Z1o=Z1e=Z1; Z2o=Z2e=Z2 54 Hình 4. 8: Mạch Wilkinson hoạt động tại hai tần số f1=1.5GHz và f2=3.3GHz sau khi tinh chỉnh 56 Hình 4. 9: Kết quả mô phỏng mạch Wilkinson hai tầng 56 Hình 4. 10: Các tham số tán xạ của mạch Wilkinson hai tầng với f1=1.5GHz 57 Hình 4. 11: Các tham số tán xạ của mạch Wilkinson hai tầng với f2=3.3GHz 58 Hình 4. 12: Hệ số VSWR của mạch Wilkinson hai tầng với f1=1.5GHz 58 Hình 4. 13: Hệ số VSWR của mạch Wilkinson hai tầng với f2=3.3GHz 58 Hình 4. 14: Mạch Wilkinson ghép hai tầng với chất nền FR4 có εr=4.5 59 Hình 4. 15: Mạch Wilkinson ghép hai tầng với chất nền FR4 có εr=4.6 59 Hình 4. 16: Mạch Wilkinson ghép hai tầng với chất nền FR4 có εr=4.7 59 Hình 5. 1: Thi công thực tế mạch Wilkinson truyền thống 60 Hình 5. 2: Thi công thực tế mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 60 Hình 5. 3: Thi công thực tế mạch Wilkinson dùng delta stub 60 Hình 5. 4: Thi công thực tế mạch Wilkinson ghép hai tầng 61 Hình 5. 5: Máy đo Rohde and Schwarz ZVB8 61 xi
15. Hình 5. 6: Các đại lượng đo được của máy Rohde and Schwarz ZVB8 62 Hình 5. 7: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson truyền thống 64 Hình 5. 8: So sánh hệ số phản xạ S11 của mạch Wilkinson truyền thống 64 Hình 5. 9: So sánh hệ số truyền đạt S21 của mạch Wilkinson truyền thống 64 Hình 5. 10: So sánh hệ số cách ly S32 của mạch Wilkinson truyền thống 64 Hình 5. 11: So sánh hệ số phản xạ S22 của mạch Wilkinson truyền thống 65 Hình 5. 12: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 65 Hình 5. 13: So sánh hệ số phản xạ S11 của mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 65 Hình 5. 14: So sánh hệ số truyền đạt S21 của mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 65 Hình 5. 15: So sánh hệ số cách ly S32 của mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 66 Hình 5. 16: So sánh hệ số phản xạ S22 của mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 66 Hình 5. 17: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson dùng delta stub 66 Hình 5. 18: So sánh hệ số phản xạ S11 của mạch Wilkinson dùng delta stub 66 Hình 5. 19: So sánh hệ số truyền đạt S21 của mạch Wilkinson dùng delta stub 67 Hình 5. 20: So sánh hệ số cách ly S32 của mạch Wilkinson dùng delta stub 67 Hình 5. 21: So sánh hệ số phản xạ S22 của mạch Wilkinson dùng delta stub 67 Hình 5. 22: Hệ số phản xạ S11 69 Hình 5. 23: Hệ số truyền đạt S21 = S12 = S13 = S31 69 Hình 5. 24: Hệ số cách ly S32 = S23 69 Hình 5. 25: Hệ số phản xạ S22 = S33 70 Hình 5. 26: Sơ đồ kết nối để đo đạc mạch Wilkinson ghép hai tầng 70 Hình 5. 27: So sánh hệ số phản xạ S11 của mạch Wilkinson ghép hai tầng 70 Hình 5. 28: So sánh hệ số truyền đạt S21 của mạch Wilkinson ghép hai tầng 71 xii
16. Hình 5. 29: So sánh hệ số cách ly S32 của mạch Wilkinson ghép hai tầng 71 Hình 5. 30: So sánh hệ số phản xạ S22 của mạch Wilkinson ghép hai tầng 71 xiii
17. Danh sách các bảng Bảng 1. Các thông số ma trận tán xạ của mạch Wilkinson truyền thống 29 Bảng 2. Các thông số ma trận tán xạ của mạch Wilkinson dùng stub chữ nhật 36 Bảng 3. Các thông số ma trận tán xạ của mạch Wilkinson sử dụng delta stub 40 Bảng 4. So sánh các thông số ma trận tán xạ của mạch Wilkinson một tầng 41 Bảng 5. Các thông số ma trận tán xạ của mạch Wilkinson hai tầng 57 Bảng 6. Bảng các loại hiệu chỉnh của máy ZVB8 62 Bảng 7. Bảng so sánh các tham số tán xạ của mạch Wilkinson một tầng 68 Bảng 8. Bảng so sánh các tham số tán xạ của mạch Wilkinson ghép hai tầng 72 xiv
18. Danh sách các chữ viết tắt ADS: Advanced Design System CST: Computer Simulation Technology DCS: Digital Communication System GSM: Global System for Mobile Communications GPS: Global Positioning System PCS: Personal Communication Services TEM: Transverse ElectroMagnetic UMTS: Universal Mobile Telecommunications System VSWR: Voltage Standing Wave Ratio WLAN: Wireless Local Area Network xv
19. 1. Tổng quan Chương 1 Tổng quan 1.1. Đặt vấn đề Trong xu hướng bùng nổ của kỹ thuật viễn thông trên thế giới, nhất là các kỹ thuật mới về thông tin vệ tinh, vi ba, quang học, và siêu cao tần là vấn đề cơ sở rất quan trọng để các nhà nghiên cứu: phân tích, thiết kế các thiết bị hoặc khảo sát các hiện tượng ghép nối và đặc tính chọn lọc theo tần số của các thiết bị hoạt động ở tần số siêu cao, đồng thời cũng là công cụ đắc lực hỗ trợ cho việc nghiên cứu sâu về linh kiện và mạch, nhất là công nghệ vi mạch siêu cao tần. Trong các hệ thống viba, mạch chia (hoặc kết hợp)_coupler là một trong những thành phần quan trọng. Mạch coupler dùng để chia một tín hiệu thành nhiều tín hiệu khác có năng lượng yếu hơn, hoặc kết hợp nhiều tín hiệu thành một tín hiệu có năng lượng lớn hơn. Người ta thường sử dụng các coupler trong hệ thống thu vệ tinh hoặc trong các hệ thống của máy dao động ký quang điện tử Những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của các chuẩn thông tin di động, dẫn đến nhu cầu lớn về việc thiết kế các thiết bị vừa có kích thước nhỏ vừa có băng thông rộng và có thể làm việc ở các chuẩn thông tin GSM khác nhau, gồm có: GSM850 (824-894MHz), GSM900 (880-956MHz), GPS (1564 – 1583MHz), DCS (1710-1880MHz), PCS (1850-1990MHz), UMTS (1920- 2170MHz), WLAN (2400- 2484MHz) . Các yêu cầu này là động lực cho việc nghiên cứu mạch ghép và chia công suất. Tuy nhiên, chúng ta biết rằng một mạch có kích thước nhỏ thì băng thông không thể rộng, và ngược lại. Do đó, chúng ta phải hài hòa theo mục đích thiết kế để có được mạch tương đối nhỏ và băng thông tương đối rộng. Một phương pháp khác là dùng loại vật liệu đặc biệt hoặc nghiên cứu để tìm ra cấu trúc đặc biệt, tuy nhiên phương pháp này cũng có một số khó khăn trong quá trình mô phỏng và chế tạo. 1
20. 1. Tổng quan Xuất phát từ thực tiễn này, đề tài tập trung vào phân tích, thiết kế, cải tiến và mô phỏng mạch Wilkinson vì tính ứng dụng cao của nó trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật. Học viên dựa trên ý tưởng của mạch Wilkinson truyền thống [1] để thực hiện. Do kích thước của mạch Wilkinson truyền thống còn lớn, khó tích hợp vào những thiết bị yêu cầu kích thước nhỏ gọn và băng thông của mạch còn hẹp. Nên trong quá trình thực hiện học viên đã đề ra các ý tưởng để nâng cao chất lượng mạch Wilkinson như: làm tăng băng thông của mạch, cải tiến kiểu dáng của mạch nhằm làm tăng hệ số cách ly giữa hai cổng ra, rút gọn kích thước của mạch và đặc biệt là có thể thi công được trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam. Vì vậy học viên đã lựa chọn đề tài của mình là “Thu gọn kích thước và cải thiện băng thông mạch Wilkinson”. Mô hình và bản phác thảo của mạch Wilkinson truyền thống được thể hiện trên Hình 1.1. Hình 1.1: Mô hình và bản phác thảo của mạch Wilkinson truyền thống 1.2. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu Bộ ghép và chia công suất được sử dụng rộng rãi trong bộ khuếch đại cao tần, bộ khuếch đại vi sóng tuyến tính, các mạch kiểm tra và các hệ thống cao tần khác. Năm 1960, Wilkinson mô tả một bộ kết hợp công suất N-way lai được thực hiện với đường dây truyền tải như đường dây đồng trục. Tuy nhiên băng thông của nó hẹp, băng thông hữu ích là ít hơn 20% trong khi VSWR ≤ 1.1 và cách ly > 20dB vì thế 2
21. 1. Tổng quan nó không đáp ứng cho nhiều ứng dụng. Hai bài báo của Taub đã mô tả hiệu suất về mặt lý thuyết của bộ kết hợp công suất lai này [2], [3]. Nhiều phương pháp đã được trình bày để mở rộng băng thông của bộ kết hợp công suất thông thường này, Sidney David đã thảo luận về một phương pháp làm tăng băng thông của loại thiết bị này đó là hở mạch đường dây truyền tải 1/4 bước sóng tại một vị trí đặc biệt trong thiết bị [4]. Những năm sau, Cohn đã giới thiệu một kỹ thuật đa phần làm tăng đáng kể băng thông của bộ kết hợp này, đưa ra công thức thiết kế chi tiết và các bảng chia đôi [5], đồng thời Tetarenko đã đề nghị sử dụng các đường truyền dẫn giảm dần theo cấp số nhân và phân bố một cách tuyến tính các điện trở dọc theo chiều dài của côn [6]. Qingxin Guo,Yanjun Ma and Jilong Ju đã giới thiệu một bộ ghép/chia công suất lớn với mạch bù. Điện trở cách ly giữa hai cổng chia trong bộ chia công suất Wilkinson được thay bằng một cấu trúc đồng trục cân bằng. Với cấu trúc đồng trục này, băng thông của nó sẽ rộng hơn ba lần [7]. Các thành phần này rất hữu ích có thể được sử dụng bộ kết hợp công suất của máy phát hình băng UHF với các dải tần số từ 470MHz đến 860MHz. Hình 1.2: Bộ ghép với cấu trúc đồng trục cân bằng và mạch tương đương Hình 1. 3: Đáp ứng bộ ghép công suất với cấu trúc đồng trục cân bằng 3
22. S K L 0 0 2 1 5 4