Luận án Nghiên cứu phát triển bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục siêu cao tần

 SMA với ống trụ cộng hưởng. Ở Hình 2-12a, 
thực hiện kết nối giữa gần đáy của hộp cộng hưởng (gần điểm ngắn mạch) với tâm của 
đầu cáp đồng trục vào/ra. Trong phương pháp này, người ta thiết kế đầu dò hình tròn, 
 42 
hàn vào tiếp điểm trung tâm của đầu vào/ra. Đường kính của đầu dò sẽ làm thay đổi hệ 
số ghép điện từ trường. Hình 2-12c, đầu dò được uốn song song với trụ cộng hưởng và 
hàn tiếp đất. Ở Hình 2-12b, sử dụng dây đồng hàn nối giữa lõi đầu nối và ống trụ cộng 
hưởng, điểm tiếp điện nằm gần điểm ngắn mạch (điểm gần đáy của ống cộng hưởng). 
Hình dạng của dây được hiệu chỉnh theo hệ số ghép nối giữa hốc cộng hưởng cuối và 
các đầu nối vào/ra. Ngoài ra chiều cao của điểm hàn so với điểm nối đất cũng ảnh hưởng 
đến hệ số này. Trong Hình 2-13, ghép giữa đầu dò và hốc cộng hưởng được biểu diễn 
bằng hệ số điện cảm tương hỗ MS, Cj là tụ điện ký sinh do tính không liên tục tại điểm 
giao nhau giữa đường đồng trục đầu vào tới ống trụ cộng hưởng cũng như sự tích điện 
trong chính vòng đầu dò. Tổng hai phần tử này được biểu diễn tương đương giá trị điện 
nạp G nối song song với mạch LC – mạch tương đương của một hốc cộng hưởng. 
Ms Ms
(a) 
(b) 
Hình 2-13: Mô hình tương đương của ghép vào/ra [63]. a) Sơ đồ tương đương biểu 
diễn dưới dạng hệ số ghép tương hỗ. b) Sơ đồ tương đương 
 Mô hình tương đương của bộ lọc hốc cộng hưởng 
Ví dụ về topo một bộ lọc hốc cộng hưởng có 10 bậc, các hốc cộng hưởng ghép với 
nhau bằng vách có tính chất điện cảm, hai cặp hốc cộng hưởng 3-5 và 5-7 ghép chéo với 
nhau bởi đường ghép mang tính chất điện dung. Như đã trình bày trong Chương 1, Hình 
1-3 là sơ đồ của bộ lọc thông thấp mẫu gồm các phần tử điện nạp g. Sau đó áp dụng hàm 
chuyển đổi để chuyển thành mạch thông dải như Hình 1-5. Sau khi tính toán, tổng hợp 
bộ lọc cho topo như Hình 2-14a. Kết hợp các điều kiện này, ta có bộ lọc tương đương 
như Hình 2-14b. 
is
G
S11
 43 
1
2 3
4 5
6 7
9
10
8
C35 C57
(a) 
 (b) 
Hình 2-14: a) Ví dụ về topo của bộ lọc có bậc 10. B). Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc 
tương ứng 
2.2. Mô hình hóa và thiết kế bộ lọc hốc cộng hưởng không khí ứng dụng 
trong máy thu phát LTE-A sử dụng hai đường ghép chéo kiểu C. 
Trong phần này trình bày nội dung nghiên cứu mô hình hóa và thiết kế bộ lọc thông 
dải hốc cộng hưởng sử dụng trong khối thu/phát vô tuyến (RRU-TRX) của các trạm phát 
sóng di động LTE-A. Chỉ tiêu kỹ thuật của bộ lọc phát LTE Band 3 bao gồm: Hệ số 
phản xạ < -10dB@1805-1880 MHz, độ gợn trong băng thông < 0.1dB, suy hao do chèn 
< 2dB, độ dốc ≥ 40 dB@ 1795 Mhz. 
 Tổng hợp bộ lọc hốc cộng hưởng LTE 
Sử dụng đáp ứng Chebyshev tổng quát để tổng hợp bộ lọc nhằm đạt được độ dốc bộ 
lọc tốt. Từ phân tích các tham số đặc tính truyền đạt và phản xạ (
21S , 11S ) trong dải thông 
và dải chắn, thực hiện tổng hợp bộ lọc bao gồm tìm ma trận ghép giữa các hốc cộng 
hưởng với đầu vào [64, 65] gồm: Hệ số phẩm chất Qu, hệ số phản xạ, hệ số tổn hao 
trong và độ gợn trong dải thông, độ dốc tại tần số cắt. Kết quả xác định được cấu hình 
bộ lọc gồm bậc của bộ lọc, vị trí điểm TZ0, cách sắp xếp các hốc cộng hưởng. 
Bậc của bộ lọc: 
+ Băng thông tương đối: 
75
FBW 0,04
1842,5
+ Hàm ánh xạ tần số: 
, 1 1795 1842,5 1,425
0,04 1842,5 1795
 
 44 
Tần số/MHz
Đ
ộ
 s
u
y
 h
ao
/d
B
S21/dB
S11/dB
Hình 2-15: Đáp ứng tham số S sau tối ưu 
(a) 
s 1
2
3
4 5
6 7
8 9
10 11
L
Nguồn, tải
Đường liên kết chính
Đường liên chéo
(b) 
Hình 2-16: a) Ma trận ghép sau tối ưu. b) Topo của bộ lọc 
S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 L
S 0 1.115 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1.1145 0 0.9352 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0.935 0 0.6268 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0.6268 0 0.5603 0 -0.1 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0.5603 0 0.6477 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0.6477 0 0.5316 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 -0.1 0 0.5316 0 0.5423 0 0 0 0 0
7 0 0 0 0 0 0 0.5423 0 0.5406 0 -0.08 0 0
8 0 0 0 0 0 0 0 0.5406 0 0.6416 0 0 0
9 0 0 0 0 0 0 0 0 0.6416 0 0.6248 0 0
10 0 0 0 0 0 0 0 -0.08 0 0.6248 0 0.9352 1.1145
11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.9352 0 0
L 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.1145 0
Ma trận ghép (CM)
 45 
+  
0,1/1010 1 0,023 
+ Bậc của bộ lọc 
40/1010 1
a cosh
0,023
n 10,17
a cosh 1,425
 Chọn n = 11 
Có một vài công cụ tính toán ma trận ghép, như: Dedale-HF, CMS, Coupling Matrix 
OptimizerTrong đó có hai chiến lược để khởi tạo tối ưu ma trận ghép là: Hệ số ghép 
đường chéo chính thiết lập giảm dần từ 1 đến 0, ma trận đối xứng. Nếu topo dạng tam 
giác, tối ưu độ lệch tần số trung tâm (giá trị đường chéo chính) trước, tối ưu hệ số ghép 
chính sau (
ijM ). Nếu topo dạng chữ nhật, thứ tự ưu tiên tối ưu các bước tối ưu thực hiện 
ngược lại. Sau khi đạt được đặc tuyến truyền đạt và hệ số phản xạ trong dải thông, thì 
thực hiện bước tối ưu đặc tuyến về độ dốc. Thực hiện tối ưu, xây dựng và thêm dần các 
điểm TZ0 sao cho đạt được chỉ tiêu kỹ thuật đã đặt ra. Kết quả được đặc tuyến như Hình 
2-15. Từ hình này ta thấy cần có 2 điểm TZ0 ở hai bên của dải thông. Để thực hiện được 
thì cần có 2 đường ghép chéo điện dung kiểu tứ giác hoặc 4 đường ghép chéo kiểu tam 
giác (2 đường kiểu L và 2 đường kiểu C) hoặc 3 đường ghép chéo (1 đường kiểu C tứ 
giác, 1 đường kiểu L tam giác và 1 đường C kiểu tam giác). Do hốc cộng hưởng hình 
vuông, rất thuận tiện khi sử dụng ghép kiểu tứ giác. Do đó, ta chọn topo của bộ lọc như 
Hình 2-16b, các hệ số trong ma trận ghép thu được như Hình 2-16a. 
 Thiết kế, mô phỏng và đánh giá 
Sau khi tìm được ma trận ghép ở trên, bước tiếp theo là thực hiện ma trận này bằng 
cấu trúc vật lý. Bước một là dựng mô hình hốc cộng hưởng chữ nhật có trụ cộng hưởng 
tròn xếp đồng tâm như Hình 2-17. Nhằm đơn giản hóa trong thiết kế và sắp xếp hốc 
cộng hưởng theo topo nên lựa chọn hốc cộng hưởng có hình chữ nhật. Bước hai là tính 
toán kích thước hốc đơn được tính toán, tối ưu tại tần số mong muốn (với độ dài trong 
khoảng từ λ/8 λ/4), trụ cộng hưởng có một đầu ngắn mạch tại tâm của đáy trụ, hốc 
có cộng hưởng có độ dày thành 2mm, vật liệu của toàn bộ hốc cộng hưởng có tính chất 
dẫn điện tốt (mạ bạc). 
Tiếp theo là tính toán đường kính ngoài của trụ cộng hưởng d và đường kính trong 
của khoang cộng hưởng D. Lựa chọn kích thước hai đường kính theo mối quan hệ về 
trở kháng đặc tính của cáp đồng trục sau: 
 46 
c
0
r
D60
Z ln
d

 (2.20) 
(a) (b) (c) 
Hình 2-17: a) Mô hình 3D của 1 hốc cộng hưởng; b) Mô hình cắt dọc của hốc cộng 
hưởng; c) Sơ đồ tương đương của hốc đơn (giả sử hốc không tổn hao RS = 0) 
Trong đó, Z0 là trở kháng đặc tính của hốc cộng hưởng đồng trục; Dc là đường kính 
đường tròn ngoại tiếp của khoang cộng hưởng. 
Hệ số phẩm chất không tải của bộ lọc hốc cộng hưởng đồng trục trong khoảng 3200 
– 3600. Để tối ưu Qu, trở kháng đặc tính Z0 được chọn bằng 76Ω. Vì vậy, kích thước 
chiều rộng của khoang cộng hưởng hình vuông D = 30mm, d = 12mm (tương ứng đường 
kính ngoài Dc = 30√2 cm). Nếu biết trước Qu, mô phỏng hốc đơn ở chế độ Eigenmode, 
tính toán và tối ưu kích thước để đảm bảo Qu và tần số cộng hưởng trong. Do kích thước 
của hốc cộng hưởng tỉ lệ thuận với Qu nhưng bộ lọc thường bị giới hạn kích thước vật 
lý nên cần tối ưu hóa kích thước mà vẫn đảm bảo Qu tối thiểu (thường là 3200 – 3600). 
Bước thứ tư là thiết kế đường tiếp điện. Lựa chọn kiểu điện cảm bằng cách sử dụng 
cấu trúc bao gồm một lõi dây dẫn của cáp đồng trục, lõi này được gắn trực tiếp với trụ 
cộng hưởng bằng. Có thể tìm vị trí gắn lõi dây bằng phương pháp “độ trễ nhóm”. Mô 
hình thiết kế trong Hình 2-18. Tần số cộng hưởng 𝜔0 = √𝐿𝐶, trong đó L và C là điện 
cảm và điện dung của mạch tương đương của hốc đầu và hốc cuối của bộ lọc hốc. Hệ 
số phẩm chất ngoài 𝑄𝑒 = 
𝜔0𝐶
𝐺
. Trong đó, G là dẫn nạp của đường truyền tiếp điện. Độ 
trễ nhóm lớn nhất là tại tần số cộng hưởng tại 
0  : 
e
d 0
0
4Q
  

. Tính toán 
eQ 19,26 , ta có, d 6,656ns tại 0f 1,8425GHz . Mô phỏng mô hình như Hình 2-18a 
để tìm độ trễ nhóm, quét chiều cao điểm tiếp điện, lập bảng giá trị độ trễ nhóm tương 
ứng, chiều cao của tiếp điểm tương ứng tìm được probH 8,34mm . Vị trí này là giá trị 
gần đúng, và có thể bị thay đổi trong quá trình tinh chỉnh bộ lọc. 
 47 
(a) (b) 
Hình 2-18: (a) Thiết kế tiếp điện đầu vào/ra của bộ lọc; (b) Sơ đồ mạch tương đương 
của ghép đầu vào và hốc cộng hưởng đầu tiên 
(a) (b) 
Hình 2-19: (a) Cấu trúc ghép kiểu điện cảm giữa hai hốc cộng hưởng. (b) Cấu trúc 
ghép kiểu điện dung trong topo hình tứ giác 
Bảng 2-1: Độ rộng băng tần ghép giữa hai hốc cộng hưởng 
STT 
Cấu trúc ghép hốc 
(i-j) Mij 
CBWij 
(MHz) 
1 1-2 0,94 70,14 
2 2-3 0,63 47,01 
3 3-4 0,56 42,02 
4 4-5 0,65 48,58 
5 5-6 0,53 39,87 
6 6-7 0,54 40,67 
7 7-8 0,54 40,55 
8 8-9 0,64 48,12 
9 9-10 0,62 46,86 
10 10-11 0,94 70,14 
11 3-6 -0,10 7,50 
12 7-10 -0.08 6,00 
 48 
Bước thứ năm là tính toán thiết kế các đường ghép giữa hai hốc cộng hưởng cạnh 
nhau và chéo nhau theo topo đã có ở trên. Cấu trúc vật lý đường ghép kết giữa hai hốc 
cộng hưởng kiểu điện cảm trong Hình 2-19a, kiểu điện dung trong Hình 2-19b. Ta có 
giá trị độ rộng băng tần ghép giữa hai hốc cộng hưởng trong Bảng 2-1. 
Bộ lọc hoàn chỉnh 11 hốc trong Hình 2-20, với kích thước thiết kế trong Bảng 2-2. 
Hình 2-20: Bộ lọc hốc cộng hưởng TX hoàn chỉnh 
Kết quả mô phỏng bộ lọc trước khi tối ưu tinh chỉnh có thể thấy là đường đặc tuyến 
chưa đạt yêu cầu (
11S 10dB và 21S 1dB trong dải thông) như Hình 2-11. Giá trị độ 
trễ nhóm phụ thuộc vào chiều cao của điểm tiếp điện, cụ thể là 
d tăng khi fH giảm. Tần 
số trung tâm của từng hốc đơn bị xê dịch do ảnh hưởng qua lại của điện từ trường giữa 
hai hốc cạnh nhau nên chiều dài của ốc tinh chỉnh self-screw cũng phải được điều chỉnh 
lại. Các lưu ý khi thiết lập tối ưu bộ lọc hốc gồm: Thuật toán tối ưu sử dụng là CMA 
Evolution Strategy, mục tiêu (Goals) cần đạt được gồm S11 < -14dB trong khoảng 
1803MHz – 1882MHz, S21 > - 1dB trong khoảng 1803MHz – 1882MHz, S21 < -90dB 
trong dải tần RX (từ 1710 – 1785MHz). Số vòng thực hiện tối ưu khoảng 3000. 
Bảng 2-2: Các kích thước thiết kế của bộ lọc TX 
Tên tham số thiết kế bộ lọc Giá trị 
Bậc bộ lọc 11 
Kích thước 1 hốc cộng hưởng (chiều dài chiều rộng 
 chiều cao) 
30mm 30mm 
32mm 
Độ rộng vách giữa hai hốc cộng hưởng Từ 11 đến 
17mm 
Chiều cao của trụ cộng hưởng 24,5mm 
Bán kính ngoài của ống trụ cộng hưởng 6mm 
Bán kính trong của ống trụ cộng hưởng 5mm 
Độ dày của vách ngăn hốc cộng hưởng cạnh nhau 2mm 
 49 
Tên tham số thiết kế bộ lọc Giá trị 
Độ dày của đường nối giữa hai trụ cộng hưởng 3mm 
Chiều cao của điểm tiếp điện 9,3mm 
Tần số / GHz
0
-2
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-17,32
1,7959 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,8948
S21
B
iê
n
 đ
ộ
 /
d
B
(a) 
Tần số / GHz
0
-2
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-17,32
1,7959 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,8948
S11
B
iê
n
 đ
ộ
 /
d
B
(b) 
Hình 2-21: Kết quả mô phỏng các tham số tán xạ trước tối ưu. a) Đồ thị biên độ hệ số 
truyền đạt S21. b) Đồ thị biên độ hệ số phản xạ S11 
Tối ưu bộ tham số (gồm chiều dài của các vít, độ rộng vách ghép, chiều cao đường 
tiếp điện) với mục tiêu ở trên. Trong đó, việc tối ưu này áp dụng thuật toán “tiến hóa” 
được hỗ trợ bởi phần mềm mô phỏng EM. Sau khi tối ưu, đáp ứng của bộ lọc thu được 
trong Hình 2-22 tham số. Tần số trung tâm đã đạt 1842,5Mhz, độ rộng băng tần 78MHz, 
tổn hao trong dải thông dưới 1dB, độ lọc bỏ tín hiệu trong dải 1710–1785Mhz đạt -
85dB, hệ số phản xạ trong dải thông đạt dưới -11dB. Như vậy, bộ lọc hốc cộng hưởng 
bậc 11 có 4 điểm TZ0 đã được thiết kế (mỗi bên dải thông có 2 điểm và đối xứng nhau), 
mô phỏng và tối ưu. Thủ tục tổng hợp bộ lọc từ các đặc tính kỹ thuật yêu cầu, các bước 
thiết kế bộ lọc hốc cộng hưởng cũng được mô tả một cách chi tiết. Các kết quả mô phỏng 
đã đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của bộ lọc, sẵn sàng đưa vào ứng dụng thực tế trong hệ 
thống LTE và các sản phẩm thương mại khác. 
 50 
Tần số /GHz
B
iê
n
 đ
ộ
/d
B
-0,60dB@1,8425GHz
-0,71dB@1,880GHz-0,64dB@1,805GHz
-33,32dB@1,795GHz
-80,04dB@1,785GHz
-44,46dB@1,890GHz
-79,73dB@1,90GHz
 (a) 
Tần số /GHz
B
iê
n
 đ
ộ
/d
B
(b) 
Hình 2-22: a) Kết quả mô phỏng S21(dB). b) Kết quả mô phỏng S11(dB) sau khi tinh 
chỉnh, tối ưu 
2.3. Thiết kế bộ Duplexer có hốc cộng hưởng lục giác ứng dụng trong trạm 
thu phát gốc LTE-A 
Trong trạm thu phát gốc, thường sử dụng bộ song công (Duplexer). Nó có vai trò 
không chỉ dùng để lọc tín hiệu tại dải tần mong muốn mà còn cách ly máy phát và máy 
thu [1]. Về cấu tạo, bộ Duplexer bao gồm hai bộ lọc thông dải được kết nối với nhau 
bằng chạc tiếp giáp chữ T (T – junctions) trong Hình 2-23. Bộ Duplexer được chế tạo 
bằng một số công nghệ khác nhau như ống dẫn sóng, hốc cộng hưởng đồng trục, vi dải 
và on-chip [66, 67]. Mặc dù công nghệ vi dải dễ dàng cho việc tích hợp và sản xuất, 
nhưng hệ số phẩm chất Q thấp gây ra tổn hao do chèn cao và cách ly không tốt. Vì vậy, 
trong trạm thu phát gốc, người ta sử dụng bộ Duplexer công nghệ hốc cộng hưởng. 
 51 
Trong phần này, tác giả mô tả thiết kế bộ Duplexer hốc cộng hưởng đồng trục sử dụng 
trong trạm thu phát gốc LTE-A (eNodeB) có đáp ứng kiểu Chebyshev. Trong đó, hốc 
cộng hưởng có dạng lục giác và trụ cộng hưởng đồng trục có dạng tròn. Việc sử dụng 
thiết diện lục giác đều để đảm bảo tối đa hóa thể tích của hốc đơn khi so sánh với hình 
vuông có cùng độ dài của cạnh. Thể tích hốc tăng, dẫn đến hệ số phẩm chất không tải 
tăng lên, giảm được suy hao. Đồng thời tận dụng tốt các cạnh lục lăng trong việc sắp 
xếp các hốc xen kẽ, giảm được vật liệu dư thừa, giảm khối lượng Duplexer, tránh gây 
lãng phí. Vật liệu của toàn bộ phần tử trong hốc cộng hưởng đều là kim loại dẫn điện tốt 
(kim loại mạ bạc),. Chỉ tiêu kỹ thuật của bộ Duplexer trong Bảng 2-3. 
Bộ lọc TX
Bộ lọc RX
 Chạc tiếp giáp 
chữ T
Tín hiệu từ máy phát TX
Tín hiệu đến máy thu RX
Ăng ten
Hình 2-23: Sơ đồ khối bộ Duplexer 
Bảng 2-3: Yêu cầu kỹ thuật của bộ Duplexer trong hệ thống eNodeB Band 3 
STT Tham số đặc tính Yêu cầu kỹ thuật 
1 
Tuyến TX 
Dải tần 1805 – 1880 MHz 
2 Độ gợn trong dải thông ± 1 dB 
3 Suy hao trong băng ≤ 1,2dB 
4 Suy hao ngoài băng @1710-1785 Mhz ≥ 90dB 
5 Suy hao do phản xạ ≤ -10dB 
6 
Tuyến RX 
Dải tần 1710 – 1785 MHz 
7 Độ gợn trong dải thông ± 1 dB 
8 Suy hao trong băng ≤ 1,2dB 
9 Suy hao ngoài băng @1805-1880 Mhz ≥ 90dB 
10 Suy hao do phản xạ ≤ -10dB 
11 Cách ly 
TX - RX 
Cách ly giữa 2 tuyến ≥ 90dB 
 Phân tích, lựa chọn topo của bộ lọc 
Tính bậc của bộ lọc tương tự Mục 2.2. Lựa chọn bậc của bộ lọc TX và RX đều bằng 
nhau và bằng 11. Ngoài ra, nhằm tăng tính chọn lọc trong dải chắn, giảm nhiễu và giao 
 52 
thoa [66], bổ sung các đường ghép chéo kiểu C hoặc L để tạo điểm không của hàm 
truyền như mô hình trong Mục 2.1.3. Với yêu cầu về đặc tính kỹ thuật trong Bảng 2-3 
ở trên, thiết lập các đặc tính giới hạn (màu xanh và đỏ) trên công cụ phần mềm. Thêm 
dần các điểm TZ0 để đảm bảo yêu cầu tối thiểu về độ dốc. Kết quả thu được nhu Hình 
2-24. Từ đây ta có, bộ lọc TX cần có 4 điểm TZ0 (3 điểm bên trái dải thông, 1 điểm bên 
phải dải thông; bộ lọc RX cần kết quả tổng hợp bộ lọc 4 điểm TZ0 (1 điểm bên trái dải 
thông, 2 điểm bên phải dải thông). 
Tần số /MHz
B
iê
n
 đ
ộ
/d
B
S21
S11
(a) 
Tần số /MHz
B
iê
n
 đ
ộ
/d
B
S21
S11
(b) 
Hình 2-24: Đồ thị các đặc tính của các bộ lọc theo sơ đồ mạch nguyên lý. a) Hệ số 
phản xạ và hệ số truyền đạt của bộ lọc TX; b) Hệ số phản xạ và hệ số truyền đạt của 
bộ lọc RX 
Từ đó, có thể đưa ra một số lựa chọn gồm: TX gồm 3 ghép chéo kiểu C với topo 
tam giác và 1 ghép chéo kiểu L với topo tam giác hoặc 2 ghép chéo kiểu C với topo tam 
giác và 1 ghép chéo kiểu C với topo tứ giác. RX gồm 2 ghép chéo kiểu C với topo tam 
giác và 1 ghép chéo kiểu L với topo tam giác hoặc 1 topo ghép chéo kiểu C với topo tứ 
 53 
giác và 1 ghép chéo kiểu L với topo tam giác. Từ đó, nghiên cứu sinh lựa chọn Topo 
của bộ lọc trong Hình 2-25. 
s 1
2 3
4
5
6
7
8
9
10
11
L
s 1
2 3
4
5
6
7
8
9
10
11
L
Nút tải, nguồn
Đường liên kết chính
Liên kết chéo kiểu C
Liên kết chéo kiểu L
 (a) (b) 
 Hình 2-25: a) Topo bộ lọc TX; b) topo bộ lọc RX 
 Phân tích thuộc tính và tính toán kích thước hốc cộng hưởng đơn. 
Tìm kích thước của hốc cộng hưởng đồng trục có thành hốc hình lục lăng, giữa tâm 
là trụ tròn cộng hưởng tại tần số trung tâm f0,TX = 1,8425 GHz, f0,RX = 1,7475GHz. Nếu 
trụ không phải hình tròn thì sẽ làm xuất hiện các điện tích ký sinh tại các góc cạnh, làm 
tăng cương độ điện trường, giảm công suất chịu đánh thủng, tăng suy hao tín hiệu... Hốc 
cộng hưởng đơn được thiết kế sao cho trở kháng đặc tính chuẩn hóa (Z0) là 76 để hệ 
số phẩm chất Q của hốc cộng hưởng đạt lớn nhất. Trở kháng đặc tính hốc được tính theo 
công thức cáp đồng trục 
c
0
r
D60
Z ln
d

 (2.21) 
Trong đó, Dc là đường kính trong của đường tròn ngoại tiếp đi qua các cạnh của lục 
giác; d là đường kính ngoài của ống trụ cộng hưởng. 
1
Ốc điều chỉnh
Trụ cộng hưởng
Vật liệu khí
Thành khoang 
cộng hưởng
C
Zo βh
 Hình 2-26: Mặt cắt và mô hình tương đương hốc cộng hưởng đơn 
Đường kính trong của hốc D được ước lượng từ kích thước cho phép của bộ lọc và 
tổn hao trong băng IL. Kích thước D càng lớn, kích thước tổng của bộ lọc càng lớn, tổn 
hao trong băng IL càng thấp, Q càng cao. Thông thường lựa chọn kích thước dựa vào 
dữ liệu thiết kế đầu và kích thước cho phép. Ở đây, nghiên cứu sinh chọn đường kính 
 54 
Dc = 34,7mm, kích thước cạnh của khoang hốc cộng hưởng 𝐷 = 𝐷𝑐 . √3/2 = 30cm, 
đường kính ngoài của ống cộng hưởng sau tối ưu d = 10mm để hệ số Q không tải yêu 
cầu. Chiều cao của ống cộng hưởng được xác định trong dải từ 50% của một phần tư 
bước sóng (λ/8) đến 80% của một phần tư bước sóng [66]. 
Mô hình 3D của hốc đơn được biểu diễn trong Hình 2-26 và các kích thước thiết kế 
được liệt kê trong Bảng 2-4. 
Bảng 2-4: Bộ tham số kích thước chi tiết của bộ cộng hưởng đơn 
Tham số Bộ lọc 
TX 
Bộ lọc 
RX 
Đường kính đường tròn ngoại tiếp qua các 
cạnh của khoang cộng hưởng (mm) 
34,7 34,7 
Chiều cao khoang cộng hưởng (mm) 32 32 
Đường kính ngoài của trụ cộng hưởng (mm) 10 9 
Chiều cao của trụ cộng hưởng (mm) 28 28 
Đường kính của đỉnh trụ cộng hưởng (mm) 13 10 
Đường kính cắt trụ cộng hưởng (mm) 8 7 
 Mô phỏng bộ lọc LTE-A và duplexer 
a) 
b) 
Hình 2-27: a) Bộ lọc TX; b) Bộ lọc RX. 
 55 
Bảng 2-5: Kích thước chi tiết ốc tinh chỉnh sau tối ưu 
Kích thước tinh chỉnh bộ lọc RX (mm) Kích thước tinh chỉnh bộ lọc TX (mm) 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 11 4,932 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 2 4,570 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 9 4,180 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 4 4,541 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 7 4,037 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 6 4,534 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 5 4,041 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 8 4,956 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 3 4,159 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 11 4,921 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 1 5,151 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 1 5,631 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 2 4,390 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 3 4,947 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 4 4,454 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 5 4,744 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 6 4,180 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 7 4,763 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 8 4,308 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 9 4,044 
Chiều dài đinh ốc hốc thứ 10 4,300 Chiều dài đinh ốc hốc thứ 10 5,060 
Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 1-2 15,4 Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 1-2 15,4 
Chiều dài đinh ốc ghép hốc 1-2 18 Chiều dài đinh ốc ghép hốc 1-2 16 
Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 3-4 13 Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 3-4 13 
Chiều dài đinh ốc ghép hốc 3-4 15 Chiều dài đinh ốc ghép hốc 3-4 10 
Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 5-6 13 Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 5-6 13 
Chiều dài đinh ốc ghép hốc 5-6 15 Chiều dài đinh ốc ghép hốc 5-6 10 
Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 7-8 13 Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 7-8 13 
Chiều dài đinh ốc ghép hốc 7-8 15 Chiều dài đinh ốc ghép hốc 7-8 10 
Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 8-9 
13 
Chiều rộng cửa sổ ghép hốc 9-
10 13 
Chiều dài đinh ốc