I. Thiết kế mạch khuyếch đại công suất cho hệ thống FMCW radar
Luận văn tập trung vào thiết kế mạch khuyếch đại công suất hai tầng băng X, phục vụ cho hệ thống FMCW radar. Mục tiêu chính là đạt được công suất đầu ra 18 dBm tại điểm nén 1 dB và độ lợi 14 dB. Các linh kiện chính được sử dụng bao gồm transistor FSX027WF, substrate IS680-3.45, và các linh kiện SMD. Phần mềm mô phỏng như ADS và Momentum được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế. Kết quả thực nghiệm được đo đạc bằng các thiết bị như Vector Network Analyzer và Spectrum Analyzer R&S.
1.1. Yêu cầu thiết kế
Mạch khuyếch đại công suất cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cụ thể như công suất đầu ra 18 dBm, độ lợi 14 dB, và input/output return loss nhỏ hơn -10 dB. Các thông số này đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống FMCW radar trong các ứng dụng thực tế như đo khoảng cách và tốc độ.
1.2. Linh kiện và phần mềm hỗ trợ
Các linh kiện chính bao gồm transistor FSX027WF, substrate IS680-3.45, và các linh kiện SMD như tụ điện và điện trở cao tần. Phần mềm mô phỏng ADS và Momentum được sử dụng để thiết kế và tối ưu hóa mạch. Các công cụ này giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của thiết kế trước khi tiến hành sản xuất thực tế.
II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Luận văn dựa trên các lý thuyết cơ bản về hệ thống radar, tần số điều chế, và tín hiệu radar. Các phương trình radar được sử dụng để tính toán công suất cần thiết cho mạch khuyếch đại. Lý thuyết đường dây truyền sóng và hiện tượng sóng đứng được áp dụng để thiết kế các mạch phối hợp trở kháng và đường dây chặn cao tần.
2.1. Phương trình radar
Phương trình radar được sử dụng để tính toán công suất phát cần thiết dựa trên khoảng cách và độ lợi anten. Công thức này giúp xác định công suất đầu ra của mạch khuyếch đại để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống FMCW radar.
2.2. Lý thuyết đường dây truyền sóng
Lý thuyết đường dây truyền sóng được áp dụng để thiết kế các mạch phối hợp trở kháng và đường dây chặn cao tần. Các hiện tượng như sóng đứng và hệ số phản xạ được phân tích để tối ưu hóa hiệu suất của mạch khuyếch đại công suất.
III. Thiết kế và thực nghiệm
Quá trình thiết kế mạch khuyếch đại công suất bao gồm các bước từ mô phỏng đến thi công thực tế. Mạch được mô phỏng trên phần mềm ADS và Momentum để đảm bảo các thông số kỹ thuật. Sau đó, mạch được thi công và đo đạc bằng các thiết bị như Vector Network Analyzer và Spectrum Analyzer R&S. Kết quả thực nghiệm được so sánh với kết quả mô phỏng để đánh giá hiệu suất của thiết kế.
3.1. Mô phỏng mạch
Mạch khuyếch đại công suất được mô phỏng trên phần mềm ADS và Momentum. Các thông số như độ lợi, công suất đầu ra, và hệ số phản xạ được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất hoạt động của mạch. Kết quả mô phỏng được sử dụng làm cơ sở cho quá trình thi công thực tế.
3.2. Thi công và đo đạc
Mạch được thi công trên substrate IS680-3.45 và các linh kiện SMD. Kết quả thực nghiệm được đo đạc bằng các thiết bị như Vector Network Analyzer và Spectrum Analyzer R&S. Các kết quả này được so sánh với kết quả mô phỏng để đánh giá hiệu suất và độ chính xác của thiết kế.
IV. Kết luận và hướng phát triển
Luận văn đã thành công trong việc thiết kế và thi công mạch khuyếch đại công suất cho hệ thống FMCW radar. Các kết quả thực nghiệm cho thấy mạch đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật như công suất đầu ra 18 dBm và độ lợi 14 dB. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu tổn hao và nâng cao hiệu suất của mạch.
4.1. Kết quả đạt được
Mạch khuyếch đại công suất đã đạt được các thông số kỹ thuật như công suất đầu ra 18 dBm, độ lợi 14 dB, và input/output return loss nhỏ hơn -10 dB. Các kết quả thực nghiệm khớp với kết quả mô phỏng, chứng tỏ tính khả thi của thiết kế.
4.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển trong tương lai bao gồm tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu tổn hao và nâng cao hiệu suất của mạch. Ngoài ra, việc nghiên cứu các linh kiện mới và công nghệ sản xuất tiên tiến cũng là một hướng đi quan trọng để cải thiện hiệu suất của hệ thống FMCW radar.
