Thiết kế bộ chia công suất băng X trên công nghệ SIW có độ cách ly cao và phối hợp đầu ra tốt

Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022)

Thiế t kế bô ̣ chia công suấ t băng X trên công nghê ̣
SIW có đô ̣ cách ly cao và phố i hơ ̣p đầ u ra tố t
3
Nguyễn Ngo ̣c Nhâ ̣t Tân1, Bùi Thanh Trà1, Lương Duy Ma ̣nh1, Đỗ Duy Nhấ t2 và Nguyễn Thi Anh
̣
1
Khoa Vô tuyế n điêṇ tử, Đa ̣i ho ̣c Kỹ thuâ ̣t Lê Quý Đôn
2
Phòng Hợp tác Quố c tế và Quản lý lưu ho ̣c sinh QS, Đa ̣i ho ̣c Kỹ thuâ ̣t Lê Quý Đôn
3
Công ty TNHH GIẢ I PHÁ P CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỆT
Email: , , , ,

Tóm tắ t – Công nghệ SIW là một công nghệ mới với tiềm năng lớn
ứng dụng trong các mạch cao tần. Bài báo trin
̀ h bày thiết kế cải
tiế n bộ chia công suất da ̣ng chữ Y, làm việc trong băng tần X trên
công nghệ SIW bằ ng cách khoét thêm khe chữ nhâ ̣t có tác du ̣ng
như mô ̣t vách ngăn tín hiêụ và mắ c thêm điêṇ trở cách ly hấ p thu ̣
tín hiêụ bi ̣ bức xa ̣ ra ngoài giúp cải thiêṇ hê ̣ số cách ly và hê ̣ số
phản xa ̣ ở các cổ ng đầ u ra nhằ m ta ̣o ra bô ̣ chia công suấ t có đô ̣
cách ly cao và phố i hợp tố t giữa các cổ ng, tiến hành mô phỏng và
so sánh kết quả với một số cấu trúc cũ. Kết quả cho thấy sự cải
thiện về mặt tham số so với các cấu trúc bộ chia cũ như hệ số chia
đa ̣t -3,8 dB, hệ số phản xạ ở các cổng và hê ̣ số cách ly nhỏ hơn -10
dB trong toàn bô ̣ dải thông, hệ số cân bằng biên độ, cân bằng pha
gầ n như lý tưởng, dải thông rô ̣ng, FBW 40%.

ông đưa ra cấu trúc đường truyền dưới dạng phẳng bằng

cách chèn các hàng vias kim loại để thay thế các tấm kim
loại, thiết kế này được chế tạo bằng công nghệ mạch in
truyền thống (PCB). Công nghệ SIW đã tận dụng được
những ưu điểm của ống dẫn sóng thơng thường và mạch
dải cũng như khắc phục được các nhược điểm của chúng.

Từ khóa - SIW, bộ chia công suất, băng X, độ cách ly cao.

I.

GIỚI THIỆU

Bộ chia công suất là nền tảng cho các hệ thống mạch
làm việc ở dải siêu cao tần như bộ ghép đi nh
̣ hướ ng, bộ
trô ̣n tầ n , anten cấp nguồn cho mạng dữ liệu,… Bộ chia
công suất là một thiết bị tương hỗ, nó đươ c̣ sử dụng để
chia, cũ n g có thể sử du ṇ g để cô ̣ng công suất tùy vào các
yêu cầu cụ thể. Thiết kế bộ chia cơng suất địi các điều
kiện về tham số như: hệ số chia, hệ số phản xạ riêng tại
các cổng, độ cân bằng biên độ và cân bằng pha, tổ n hao
chèn, hệ số cách ly,…Bài viết này sẽ đánh giá cụ thể về
các tham số trên củ a mô ̣t số cấ u trú c sử dụng công nghệ
SIW và đề xuấ t giả i phá p khắ c phu c̣ khuyế t điể m củ a
cá c cấ u trú c đó. Ống dẫn sóng chữ nhật là cơng nghệ
được sử dụng rộng rãi nhất đối cho các đường truyền
siêu cao tần do các tham số của ma trận tán xạ cho kết
quả rất tốt, tổn hao thấp ở phạm vi sóng siêu cao tần và
chịu được công suất cao. Tuy nhiên lại có nhược điểm
là cấu trúc của nó cồng kềnh và địi hỏi độ chính xác

cao trong lắp ráp cơ khí cũng như gây khó khăn khi tích
hợp chúng với các hệ thống mạch khác trên đường
truyền. Ngược lại, cấu trúc đường truyền mạch dải
(microstrip) lại có kích thước nhỏ gọn, thiết kế đơn giản
trên công nghệ mạch in, dễ dàng lắp ghép với các mạng
chuyển tiếp và giá thành rẻ. Thế nhưng, khi làm việc ở
dải tần số cao lại gây bức xạ đáng kể làm tăng tổ n hao
chèn từ đó làm giảm hiệu suất của bộ chia.
Cơng nghệ SIW đươ c̣ mơ tả như trên Hình 1, lần đầu
tiên được đề xuất vào năm 1994 bởi tác giải F.Shigeki,

ISBN 978-604-80-7468-5

Hình 1: Cấu trúc SIW: (a) mặt bên, (b) mặt trên,
(c) ống dẫn sóng chữ nhật tương đương.

Vớ i cá c ưu điể m của mi ǹ h, SIW đa ̃ đươ c̣ xuấ t hiê ̣n
ngà y cà n g nhiề u trong thư c̣ tế , nhiề u nhà nghiên cũn g
cũn g đã bắ t đầ u nghiên cứ u về công nghê ̣ SIW với nhữn g
cấ u trú c, chứ c năng khá c nhau và cũng đã đa ̣t đươ c̣ mô ̣t
số kế t quả khá khả quan. Trong đó, có nhiề u nghiên cứ u
về bô ̣ chia công suấ t như: sử du ̣ng vòng cô ̣ng hưởng
CSRR (Complementary Split-Ring Resonators) [1] dả i
tầ n 1,0 ÷ 2,5 GHz, OCSRR (Open Complementary SplitRing Resonators) [2] dả i tầ n 4,5 ÷ 6,0 GHz, Half Mode
SIW [3] dả i tầ n 10 ÷ 16 GHz, SIW da ̣ng chữ Y [4] trong
băng tầ n X. Cấ u trú c bô ̣ chia sử du ̣ng vòn g cô ̣ng hưởng
[1], [2] có ki ́ch thướ c 12  12 (mm), hê ̣ số chia đa ̣t được
là -4 dB [1], -4,3 dB [2], hê ̣ số phả n xa ̣ riêng ta ̣i đầ u và o
-13 dB [1], [2], FBW 5,8% [1], 13,7% [2]. Dễ nhâ ̣n thấ y
bô ̣ chia sử du ̣ng vòn g cô ̣ng hưởng [1], [2] có ưu điể m là

ki ́ch thướ c nhỏ go ̣n, đơn giả n, dễ chế ta ̣o. Chúng có cấ u
trú c đố i xứng nên hê ̣ số cân bằ ng biên đô ̣ và pha thấ p,
mức ti n
́ hiê ̣u phả n xa ̣ về khá thấ p. Tuy nhiên, nhược
điể m là băng thông rấ t he ̣p hầ u như chi ̉ hoa ̣t đô ̣ng tố t ở 1
tầ n số (do vòng cô ̣ng hưởng có cấ u ta ̣o như mô ̣t ma ̣ch
lo ̣c), ở ngoà i dả i thông chấ t lươṇ g cá c tham số rấ t kém :

287


Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022)

tổ n hao lớn, hê ̣ số chia thấ p, hê ̣ số phả n xa ̣ riêng và cá ch
ly giữa cá c cổ n g đầ u ra ké m.

II.

1,50 mm
3,30 mm

Cấ u trú c bô ̣ chia sử du ̣ng Half Mode SIW [3] có ki ́ch
thướ c 72,0  43,5 (mm), hê ̣ số chia trung bi ̀nh, tố t nhấ t là
-3,7 ± 0,5 dB (loa ̣i 3) [3], hê ̣ số phản xa ̣ riêng ta ̣i đầ u và o
nhỏ hơn -15 dB, FBW 13,3%, hê ̣ số cân bằng biên đô ̣ nhỏ
hơn 0,5dB, hê ̣ số cân bằ n g pha 73,0 ± 8,0o (loa ̣i 1) [3],
21,5 ± 2,5o (loa ̣i 2) [3], -73,0 ± 2,0o (loa ̣i 3) [3]. Bô ̣ chia
sử du ̣ng HMSIW [3] có ưu điể m là hê ̣ số chia và hê ̣ số
phản xa ̣ ta ̣i đầ u và o tương đố i tố t có cả i thiê ̣n so vớ i cấ u
trú c sử du ̣ng vòn g cô ̣ng hưởng [1], [2], đô ̣ cân bằ ng biên

đô ̣ trong dả i thông nhỏ. Tuy nhiên cấ u trúc nà y có nhược
điể m giố n g vớ i bô ̣ chia sử du ̣ng vòn g cô ̣ng hưởng [1], [2]
là dả i thông khá he ̣p, hê ̣ số phả n xa ̣ riêng ở 2 cổ n g đầ u ra
còn lớn, cá ch ly giữa 2 cổ ng đầ u ra kém . Mă ̣t khá c do
cấ u trú c không đố i xứng nên hê ̣ số cân bằ ng pha và hê ̣ số
cân bằ ng biên đô ̣ còn khá thấ p. Mô ̣t nhươ c̣ điể m nữ a của
bô ̣ chia sử du ̣ng HMSIW [3] so vớ i cấ u trú c sử du ̣ng
vòn g cô ̣ng hưởng [1], [2] là ki ́ch thướ c của nó khá lớn,
chế ta ̣o phức ta ̣p hơn, tố n kém hơn.

1,00 mm

0,80 mm

30,00 mm

ng 1 1,74 mm

12,00 mm

1,60 mm

ng 3

5,00 mm
9,00 mm

19,00 mm
ng 2

10,00 mm
79,20 mm

Hình 2. Cấ u trúc đề xuấ t.
Để khắ c phu ̣c nhược điể m hê ̣ số phản xa ̣ ta ̣i cổ ng đầ u ra
cao, cách ly kém giữa 2 cổ ng đầ u ra, chúng tôi thực hiê ̣n
mô ̣t số thay đổ i so với cấ u trúc bô ̣ chia SIW da ̣ng chữ Y [4].
Cấ u trúc đề xuấ t được mô tả với các kích thước như trên
Hin
̀ h 2. Giải pháp chúng tôi đưa ra là thay đổ i thành vuông
góc sang thành da ̣ng xiên, ta ̣o mô ̣t vách ngăn tiń hiê ̣u giữa 2
cổ ng đầ u ra bằ ng cách thêm khoét mô ̣t khe chữ nhâ ̣t với
kích thước phù hợp, khi đó sẽ có tín hiê ̣u bi ̣ bức xa ̣ ở thành
của khe chữ nhâ ̣t do ở đây cấ u trúc có da ̣ng hở, vi vâ ̣y chúng
tôi mắ c thêm điêṇ trở cách ly để hấ p thu ̣ các tiń hiê ̣u bi ̣ bức
xa ̣ ra ngoài.

Bô ̣ chia SIW da ̣ng chữ Y [4] có ki ́ch thướ c 20  20
(mm), hê ̣ số chia đa ̣t -3,5 dB trong dả i 8 ÷ 12 GHz, hê ̣
sớ phả n xa ̣ đầ u và o nhỏ hơn -10 dB trong dả i 8 ÷ 12
GHz và nhỏ hơn -20 dB trong dả i 9,5 ÷ 11,0 GHz, hê ̣ sớ
cá ch ly lớ n hơn -7 dB, FBW 40%. Qua kế t quả ở trên có
thể thấ y, cấ u trú c bô ̣ chia SIW da ̣ng chữ Y [4] có hê ̣ số
chia khá cao, hê ̣ số phả n xa ̣ ta ̣i đầ u và o thấ p, đa ̃ khắ c
phu c̣ đươ c̣ nhươ c̣ điể m dả i tầ n he ̣p củ a bô ̣ chia sử du ṇ g
vòn g cô ̣ng hưở ng [1], [2] và bô ̣ chia sử du ṇ g HMSIW
[3], do có cấ u trú c đố i xứ ng nên cấ u trú c bô ̣ chia SIW
da ̣ng chữ Y [4] có hê ̣ số cân bằ ng biên đô ̣ và cân bằ ng
pha tố t . Tuy nhiên nhươ c̣ điể m củ a cấ u trú c nà y là hê ̣
số phả n xa ̣ ta ̣i 2 cổ n g đầ u ra và hê ̣ số cá ch ly còn khá

cao (lớ n hơn -7 dB).
Ta có thể thấ y cấ u trú c bô ̣ chia SIW da ̣ng chữ Y [4]
cả i thiê ̣n đươ c̣ nhữn g tham số so vớ i nhữ ng cấ u trú c
trướ c [1], [2], [3] như hê ̣ số chia cao, hê ̣ số phả n xa ̣ ta ̣i
đầ u và o thấ p, dả i thông rô ̣ng, hê ̣ số cân bằ ng biên đô ̣ và
cân bằ ng pha tố t . Tuy nhiên nhươ c̣ điể m chung củ a cấ u
trú c bô ̣ chia SIW da ̣ng chữ Y [4] cũ n g như bô ̣ chia sử
du ṇ g vòn g cô ̣ng hưởng [1], [2] và bô ̣ chia sử du ṇ g
HMSIW [3] là hê ̣ số phả n xa ̣ ta ̣i cá c cổ n g đầ u ra cao,
cá ch ly giữ a 2 cổ n g đầ u ra ké m . Để khắ c phu c̣ nhươ c̣
điể m đó, chú ng tôi xin đề xuấ t cấ u trú c bô ̣ chia công
suấ t có đô ̣ cá ch ly cao và phố i hơ p̣ đầ u ra tố t đươ c̣ cả i
tiế n từ cấ u trú c bô ̣ chia SIW da ̣ng chữ Y [4] bằ ng cá ch
thay đổ i từ thà nh vuông gó c sang thà nh da ̣ng xiên,
khoé t thêm khe chữ nhâ ̣t và mắ c thêm điê ̣n trở cá ch ly
mu c̣ đi ́ch là ha ̣n chế ti ń hiê ̣u từ cổ n g 2 truyề n sang
cổ n g 3 cũ n g như phả n xa ̣ trở về cổ n g 2, kế t quả là hê ̣ số
cá ch ly và hê ̣ số phả n xa ̣ ở cá c đầ u ra đươ c̣ cả i thiê ̣n
đá n g kể . Trong bà i bá o nà y chú ng tôi khả o sá t trong
băng tầ n X vớ i tầ n số trung tâm 10 GHz, chấ t nề n sử
du ṇ g là Rogers 4350B (30-mil) vớ i ε r = 3,48, sử du ṇ g
phầ n mề m thiế t kế 3D CST và kiể m tra la ̣i kế t quả trên
ADS.
Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: trong
phần II, chúng tôi mô tả cấ u trúc đề xuất. Trong phần III,
chúng tôi đá nh giá kế t quả đa ̣t được. Sau đó chúng tôi
kế t luâ ̣n bà i bá o kè m lờ i cả m ơn ở phầ n IV.

ISBN 978-604-80-7468-5

XÂY DỰNG CẤU TRÚC VÀ MÔ PHỎNG

Thứ nhấ t, viê ̣c thay đổ i sang thành da ̣ng xiên sẽ ha ̣n chế
được tin
́ hiê ̣u phản xa ̣ trở về khi sử dụng chế độ cộng công
suấ t. Thứ hai, khoét thêm khe chữ nhâ ̣t nhằ m thay đổ i cấ u trúc
của trường, do khe chữ nhâ ̣t có bề rộng he ̣p nằ m dọc theo
đường truyề n sóng nên khi sử dụng để chia công suấ t gầ n như
sẽ không có ảnh hưởng gi;̀ còn khi sử dụng theo chiề u ngược
la ̣i, khe chữ nhât có tác dụng như vách ngăn ha ̣n chế tiń hiê ̣u từ
cổ ng 2 về cổ ng 3. Cuố i cùng, mắ c thêm điêṇ trở để hấ p thụ
năng lượng rò rỉ, mục đić h là để cải thiêṇ hê ̣ số cách ly giữa
cổ ng 2 và cổ ng 3.
1. Nghiên cứu bô ̣ chia SIW chưa lắ p tapper
ng 3

1,10 mm

ng 1

1,60 mm

11,50 mm

1,50 mm

n
ng 2

Hình 3. Cấ u trúc 1.

Cấ u trúc bô ̣ chia chưa lắ p tapper được mô tả với các kić h
thước như trên Hin
̀ h 3. Hin
̀ h 4 thể hiêṇ kế t quả tham số S
khi thay đổ i n.
(n = 20)
(n = 19)

Tham sô S (dB)

(n = 20)
(n = 19)
(n = 20)
(n = 19)

n sô (GHz)

Hình 4. Kế t quả của cấ u trúc 1 khi thay đổ i n.
Sau khi điề u chin̉ h hê ̣ số chia hầ u như không có thay đổ i

288


Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022)

gi,̀ hê ̣ số phản xa ̣ ta ̣i đầ u vào thấ p hơn ta ̣i tầ n số trung tâm,
dải thông được tăng đáng kể .

Sau khi điề u chin̉ h hê ̣ số truyề n bằ ng phẳ ng hơn, giá tri ̣
ta ̣i tầ n số trung tâm được cải thiên,

̣ dải thông được mở rô ̣ng,
hê ̣ số phản xa ̣ ta ̣i đầ u vào giảm.

2. Nghiên cứu tapper

3. Lắ p ghép bô ̣ chia hoàn chin̉ h

ng 1

ng 2

1,50 mm
3,30 mm

0,80 mm

30,00 mm

ng 1 1,74 mm

(a)

12,00 mm

1,60 mm

5,00 mm
19,00 mm

d

ng 2

10,00 mm

w2

w

79,20 mm

w1

Hình 7. Bô ̣ chia hoàn chin̉ h.

p

Sau khi nghiên cứu, điề u chin̉ h các bô ̣ phâ ̣n, chúng tôi
tiến hành chắ p ghép các bô ̣ phâ ̣n la ̣i với nhau để thu được
cấ u trúc bô ̣ chia hoàn chin̉ h với các kích thước được mô tả
trên Hiǹ h 7. Mô phỏng, kiể m tra kế t quả bằ ng phầ n mề m
CST. Giá tri ̣tham số S và cấ u trúc trường được thể hiêṇ lầ n
lượt ở Hiǹ h 8 và Hình 9.

Tham sô S (dB)

(b)
Hình 5. Cấ u trúc tapper.
Do cá c cổ ng đầ u và o khá bé không thể mắ c trư c̣
tiế p và o cấ u trú c đườ ng truyề n da ̣ng SIW nên ta cầ n

lắ p thêm mô ṭ đoa ̣n tapper để thay đổ i từ cấ u trú c
SIW thà n h cấ u trú c ma ̣ch dả i. Cấ u trú c và ki ́ ch thướ c
củ a tapper đươ c̣ mô tả trên Hi ̀n h 5. Vi ̀ đầ u và o cố
đi ̣nh 50 Ω nên ta cố đi nh
̣ w2 = 1,74 mm. Chi ̉ thay đổ i
cá c tham số w, w1, d, p.
Bảng 1. Tham số tapper.
w
w1
d
p
(1)
11,50 mm 4,63 mm
1,00 mm
1,50 mm
(2)
12,00 mm 3,30 mm
0,80 mm
1,50 mm
Ban đầ u khở i ta ̣o bô ̣ tham số (1), sau khi mô phỏn g
và kiể m tra, nhâ ̣n thấ y hê ̣ số truyề n không bằ ng phẳ n g,
đă ̣c biê ̣t ta ̣i tầ n số trung tâm, hê ̣ số truyề n nhỏ hơn -1
dB vi ̀ vâ ̣y đò i hỏi cầ n phả i điề u chi ̉nh. Sau quá tri ̀nh
thay đổ i cá c tham số , chú ng tôi cho ̣n đươ c̣ bô ̣ tham số
(2) đa ̣t kế t quả tố i ưu nhấ t, hê ̣ số truyề n tương đố i bằ ng
phẳ n g, dả i thông rô ̣ng hơn củ a bô ̣ tham số (1), ta ̣i tầ n số
trung tâm hê ̣ số truyề n đa ̣t -0,5 dB, mứ c ti ń hiê ̣u phả n
xa ̣ về thấ p, phố i hơ p̣ ở đầ u và o tố t . Giá tri ̣ cá c tham số
củ a bô ̣ tham số (1) và bô ̣ tham số (2) đươ c̣ mô ta ở
Bả n g 1. Kế t quả mô phỏn g đươ c̣ thể hiê ̣n ở Hi ̀nh 6.

Log(Cân

ng biên đô (dB))

n sô (GHz)

n sô (GHz)
(1)
(2)

Cân

ng pha (đô)

Tham sô S (dB)

(1)
(2)

n sô (GHz)
(1)

n sô (GHz)

(2)

S21 (dB)

Hình 8. Kế t quả mô phỏng bô ̣ chia hoàn chin̉ h.

Các tham số cơ bản tố t, hê ̣ số chia ta ̣i tầ n số trung tâm 3,8 dB, hê ̣ số phản xa ̣ đầ u vào nhỏ hơn -15 dB trong dải từ
7,8 ÷ 11,5 GHz, ta ̣i tầ n sớ trung tâm đa ̣t -26 dB, hê ̣ số cân
bằ ng biên đô ̣ và pha gầ n như lý tưởng. Tuy nhiên có thể
nhiǹ thấ y rõ nhược điể m là hê ̣ số phản xa ̣ riêng ta ̣i đầ u ra và
hê ̣ số cách ly còn khá cao -7,5 dB và -6,7 dB.

n sô (GHz)

Hiǹ h 6. Kế t quả tapper ban đầ u và sau điề u chin̉ h.

ISBN 978-604-80-7468-5

ng 3

289


Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022)

(a) Kích thích tiń hiê ̣u ta ̣i cổ ng 1

(b) Kić h thích tiń hiê ̣u ta ̣i cổ ng 2
Hình 10. Mô phỏng EM của bô ̣ chia cải tiế n.
Qua cấ u trúc trường thể hiêṇ ở Hình 10, có thể thấ y khe
chữ nhâ ̣t như mô ̣t vách ngăn không cho tiń hiê ̣u từ cổ ng 2 đi
qua, đẩ y điể m phản xa ̣ về phiá cổ ng 1 từ đó sẽ giảm được
tiń hiê ̣u phản xa ̣ về cổ ng 2 cũng như truyề n sang cổ ng 3 như
vâ ̣y sẽ giảm được hê ̣ số phản xa ̣ ta ̣i cổ ng đầ u ra và tăng đô ̣
cách ly giữa 2 cổ ng đầ u ra, tuy vẫn còn tiń hiê ̣u đi được về
cổ ng 3 nhưng xét về đô ̣ lớn thì có thể bỏ qua. Mă ̣t khác tiń

hiêụ đi vào từ cổ ng 1 gầ n như không có ảnh hưởng gi.̀ Trong
khi cho tiń hiê ̣u vào từ cổ ng 1, cấ u trúc trường trong bô ̣ chia
gầ n như không thay đổ i, như vâ ̣y các tham số về chia công
suấ t như hê ̣ số chia, hê ̣ số phản xa ̣ đầ u vào ta ̣i cổ ng đầ u vào,
băng thông, đô ̣ cân bằ ng biên đô ̣ và pha sẽ không thay đổ i.
Kế t quả các tham số trên được biể u diễn ở Hình 11.

(b) Kích thích tiń hiê ̣u ta ̣i cổ ng 2
Hin
̀ h 9. Mô phỏng EM của bô ̣ chia.

4.

Tham sô S (dB)

Có thể thấ y tiń hiê ̣u vào từ cổ ng 2 bi ̣ phản xa ̣ về cổ ng 3
đây là nguyên nhân chiń h dẫn đế n hê ̣ số phản xa ̣ ta ̣i cổ ng
đầ u ra và hê ̣ số cách ly khá cao. Để khắ c phu ̣c nhược điể m
này, chúng tôi thực hiêṇ khoét mô ̣t khe chữ nhâ ̣t có tác du ̣ng
như vách ngăn khi kić h thić h tiń hiê ̣u ta ̣i cổ ng 2 và cổ ng 3,
không có ảnh hưởng gì khi kić h thić h tiń hiê ̣u ta ̣i cổ ng 1. Do
ở phầ n khe chữ nhâ ̣t cấ u trúc ma ̣ch hở sẽ có các tiń hiê ̣u bức
xa ̣, rò rỉ ra bên ngoài nên cầ n kế t hợp mắ c điên trở cách ly
để hấ p thu ̣ các tiń hiê ̣u rò rỉ đó và cấ u trúc này tương tự như
cấ u trúc bô ̣ chia công suấ t Wilkinson [5].
Cấ u trúc cải tiến khắ c phu ̣c nhược điểm

Tiến hành khoét khe chữ nhâ ̣t và lắ p điêṇ trở cách ly ta
được cấ u trúc như Hiǹ h 2. Với khe chữ nhâ ̣t phải đảm bảo
kić h thước sao cho chiề u dài đủ lớn để hiǹ h thành vách ngăn

không cho tiń hiê ̣u từ cổ ng 2 đi qua; chiề u rô ̣ng phải đủ nhỏ
để không làm ảnh hưởng đến bô ̣ chia khi cho tiń hiê ̣u vào
cổ ng 1 và đủ lớn để tiń hiê ̣u từ cổ ng 2 không bức xa ̣ qua
khe; ngoài ra chiề u rô ̣ng còn phải phù hợp với kích thước
điê ̣n trở có giá tri ̣đã cho ̣n. Cho ̣n khe chữ nhâ ̣t có kích thước
9,0  1,0 (mm) và điê ̣n trở có giá tri 39
̣ Ω.

n sô (GHz)

Hình 11. Kế t quả cải thiê ̣n tham số của bô ̣ chia cải tiế n.
So sánh với kết quả trước khi cải tiến, bô ̣ chia vẫn giữ
được ưu điểm là hê ̣ số chia tố t, dải thông rô ̣ng, đô ̣ cân bằ ng
biên đô ̣ và pha tố t, hê ̣ số phản xa ̣ đầ u vào tố t (có cải thiêṇ
thêm). Ngoài ra, đã khắ c phu ̣c được nhược điểm là hê ̣ số phản
xa ̣ ta ̣i đầ u ra và hê ̣ số cách ly thấ p. Hê ̣ số phản xa ̣ ta ̣i đầ u ra
nhỏ hơn -10 dB trong dải tầ n 7,5 ÷ 11,5 GHz và ta ̣i tầ n số
trung tâm đa ̣t -20,7 dB, còn hê ̣ số cách ly nhỏ hơn -10 dB
trong dải tầ n 7,5 ÷ 12,5 GHz và ta ̣i tầ n số trung tâm đa ̣t -19,8
dB. Như vâ ̣y hê ̣ số phản xa ̣ và hê ̣ số cách ly ở mức cho phép
trong toàn bô ̣ dải thông và rấ t tố t ta ̣i tầ n số trung tâm (10
GHz). Trong khi đó các tham số còn la ̣i vẫn được đảm bảo
như hê ̣ số chia, phố i hợp đầ u vào tố t, dải thông khá rô ̣ng.
III.

Sau quá triǹ h nghiên cứu, điề u chin̉ h và cải tiến, hoàn
thiêṇ cấ u trúc, tiế n hành cha ̣y mô phỏng trường điêṇ từ để
kiể m tra kế t quả các tham số của bô ̣ chia trên CST và xác
nhâ ̣n la ̣i trên phầ n mề m Keysight ADS 2019 Update1. Cấ u
trúc được sử du ̣ng để cha ̣y mô phỏng trên CST và ADS

được mô tả trên Hình 2 và Hin
̀ h 12. Kế t quả so sánh được
thể hiêṇ ở Hiǹ h 13.

(a) Kích thích tiń hiê ̣u ta ̣i cổ ng 1

ISBN 978-604-80-7468-5

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

290


Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022)

ng 3

Hê ̣ số cách ly
(dB)

-

-

-

> -7

< -10

Dải thông
(FBW)

5,8%

13,7%

12,5%

40%

40%

Tầ n số trung
tâm (GHz)

1,54

5,39

12,8

10

10

-

-

0,5

≈0

≈0

≈0

≈0

20 
20

52,2 
30,0

ng 1

ng 2

Hin
̀ h 12. Mô phỏng kiể m tra kế t quả trên ADS.

Tham sô S (dB)

Biên
đô ̣
(dB)
Hê ̣ sô
cân

bằ ng

ADS
CST

Pha
(đô ̣)

21,5 ±
2,5 (loa ̣i
2)
-

-73,0 ±
2,0 (loa ̣i
3)

n sô (GHz)

Hin
̀ h 13. Kế t quả của cấ u trúc đề xuấ t.
Như kế t quả được thể hiêṇ ở Hiǹ h 13, bô ̣ chia đã đa ̣t
được các tham số khá tố t như hê ̣ số chia -3,8 dB, hê ̣ số phản
xa ̣ ta ̣i đầ u vào nhỏ hơn -15 dB trong dải tầ n 7,5 ÷ 11,5 GHz
ta ̣i tầ n sớ trung tâm đa ̣t -33,5 dB, hê ̣ số phản ta ̣i đầ u ra nhỏ
hơn -10 dB trong dải tầ n 7,5 ÷ 11,5 GHz, hê ̣ sớ cách ly giữa
2 cổ ng đầ u ra nhỏ hơn -10 dB trong dải tầ n 7,5 ÷ 12,5 GHz,
hê ̣ sớ cân bằ ng biên đô ̣ và cân bằ ng pha gầ n như lý tưởng,
dải thơng 7,5 ÷ 11,5 GHz với tầ n số trung tâm 10 GHz,
FBW 40%.

Kích thước
toàn ma ̣ch
(mm)

IV.

[2]

[3]

[4]

Nghiên
cứu
này

Phân loa ̣i

CSRR

OCSRR

HMSIW

SIW
chữ Y

Cấ u
trúc đề

xuấ t

Hê ̣ số chia
(dB)

-4

-4,3

-3,7 ±
0,5

-3,5

-3,8 ±
0,1

Hê ̣ số phản
xa ̣ đầ u vào
(dB)

< -13

< -13

< -15

< -10

< -15

Hê ̣ số phản
xa ̣ đầ u ra
(dB)

-

-

-

> -7

< -10

ISBN 978-604-80-7468-5

72,0 
43,5

KẾT LUẬN

Trong bài báo này, chúng tôi đã đề xuấ t cấ u trúc bô ̣ chia
công suấ t siêu cao tầ n băng X có đô ̣ cách ly cao và phố i hợp
đầ u ra tố t sử du ̣ng công nghê ̣ SIW được cải tiế n từ bô ̣ chia
công suấ t SIW da ̣ng chữ Y cơ bản nhằ m tâ ̣n du ̣ng ưu điể m
của nó về hê ̣ số chia, hê ̣ số phản xa ̣ đầ u vào, đô ̣ cân bằ ng
biên đô ̣, đô ̣ cân bằ ng pha tố t và băng thông rô ̣ng. Bằ ng cách
thay đổ i sang da ̣ng xiên giảm mức tiń hiê ̣u phản xa ̣ về các
cổ ng đầ u ra, ta ̣o ra vách ngăn tiń hiê ̣u từ cổ ng 2 truyề n qua

cổ ng 3 giúp tăng hê ̣ số cách ly bằ ng cách khoét thêm khe
chữ nhâ ̣t và cuố i cùng, mắ c điê ̣n trở cách ly để hấ p thu ̣ hế t
các tiń hiê ̣u bức xa ̣ do cấ u trúc ở thành khe chữ nhâ ̣t gây
nên. Qua đánh giá kế t quả mô phỏng của cấ u trúc đề xuấ t có
thể thấ y cấ u trúc bô ̣ chia đề xuấ t có đô ̣ cách ly cao, phố i hợp
tố t ở các cổ ng đầ u ra, hê ̣ số cách ly và hê ̣ số phản xa ̣ ta ̣i các
cổ ng đầ u ra nhỏ hơn -10 dB trong cả dải thông, trong khi đó
các chỉ tiêu còn la ̣i vẫn đảm bảo như hê ̣ số chia đa ̣t -3,8 dB,
phố i hợp đầ u vào tố t, dải thông rô ̣ng (FBW 40%) và hê ̣ số
cân bằ ng biên đô ̣ và cân bằ ng pha gầ n như lý tưởng. Kích
thước của ma ̣ch khá lớn tuy nhiên có thể giảm bằ ng cách
giảm đô ̣ dài các đoa ̣n đường truyề n hoă ̣c thay đổ i chấ t nề n.

Bảng 2. So sánh tham số của các cấ u trúc.
[1]

12  12

Bảng 2 đã triǹ h bày, so sánh kế t quả đa ̣t được của mô ̣t số
công triǹ h trước về bô ̣ chia công suấ t và của cấ u trúc đề
xuấ t. Từ kế t quả trên cho thấ y những ưu điể m của nghiên
cứu này so với các công triǹ h trước như hê ̣ số chia khá tố t,
bằ ng phẳ ng trong toàn bô ̣ dải thông, phố i hợp tố t ta ̣i các
cổ ng vào ra, dải thông rấ t rô ̣ng, hê ̣ số cân bằ ng biên đô ̣ và
cân bằng pha gầ n như lý tưởng, cuố i cùng là cách ly tố t giữa
các cổ ng đầ u ra. Như vâ ̣y, cấ u trúc đề xuấ t đã đa ̣t được
những chỉ tiêu đề ra.

Từ cấ u trú c trường thể hiê ̣n ở Hi ̀nh 10 có thể thấ y khi
ki ́ch thích tín hiê ̣u ta ̣i cổ n g 2 gầ n như không có ti ́n hiê ̣u

đi về cổ n g 3, điề u nà y chứng minh bô ̣ chia có đô ̣ cá ch ly
cao, ngoà i ra cấ u trú c bô ̣ chia là ki ́n, hoà n toà n không có
ti ́n hiê ̣u bứ c xa ̣ ra ngoà i, điề u nà y se ̃ đả m bả o cho quá
triǹ h hoa ̣t đô ̣ng không có ả nh hưởng tương hỗ giữ a cá c
phầ n tử siêu cao tầ n gây ra sai số trong thư c̣ tế , tăng chấ t
lươṇ g của hê ̣ thố ng siêu cao tầ n.

Công trình

12 
12

LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi cơng ty TNHH
GIẢ I PHÁ P CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỆT.

291


Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] D. K. Choudhary and R. K. Chaudhary, "A compact SIW based filtering
power divider with improved selectivity using CSRR," 2017 Progress in
Electromagnetics Research Symposium - Fall (PIERS - FALL), 2017, pp.
1334-1337, doi: 10.1109/PIERS-FALL.2017.8293337.
[2] M. Danaeian, A. Moznebi, K. Afrooz, & A. Hakimi, (2017).
Miniaturized filtering SIW power divider with arbitrary power-dividing
ratio loaded by open complementary split-ring resonators. International
Journal of Microwave and Wireless Technologies, 9(9), pp. 1827-1832.

doi:10.1017/S175907871700071X.
[3] B. Liu, B. Tian, Z. Xie, S. Xu and P. Chen, "A novel image transition
in half mode substrate integrated waveguide power divider
design," Proceedings of 2011 Cross Strait Quad-Regional Radio
Science and Wireless Technology Conference, 2011, pp. 621-624, doi:
10.1109/CSQRWC.2011.6037027.
[4] S. Kurudere, “DESIGN OF SUBSTRATE INTEGRATED WAVEGUIDE
BASED BANDPASS FILTERS AND POWER DIVIDERS”, Master's
thesis, Department of Electrical and Electronics engineering, The graduate
school of Engineering and Science of Bilkent University, 2013.
[5] T. Torgersen, “THEORY”, Wilkinson Power Divider A Miniaturized
MMIC Lumped Component Equivalent, T.Torgersen. Norwegian
University of Science and Technology: Institutt for elektronikk og
telekommunikasjon, 2009, pp. 5-13.
[6] S. H. Shehab, N. C. Karmakar and J. Walker, "Substrate-IntegratedWaveguide Power Dividers: An Overview of the Current Technology,"
in IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 62, no. 4, pp. 2738, Aug. 2020, doi: 10.1109/MAP.2019.2943308.

ISBN 978-604-80-7468-5

292