Microondas 3º ITT-ST. Tema 2: Circuitos pasivos de microondas. Pablo Luis López Espí

Transcripción

1 Microondas 3º ITT-ST Tema 2: Circuitos pasivos de microondas Pablo Luis López Espí

2 Dispositivos pasivos recíprocos 1 Dispositivos de una puerta: Conectores de microondas. Terminaciones y cargas adaptadas. Dispositivos de dos puertas: Transiciones. Atenuadores. Desfasadores. Alimentaciones y bloqueos de continua. Redes de adaptación con stubs. Dispositivos de tres puertas: Divisores/combinadores de potencia. Dispositivos de cuatro puertas: Acopladores direccionales

3 Dispositivos de dos puertas Transiciones Atenuadores Desfasadores Redes de adaptación Alimentaciones y bloqueos de continua

4 Transiciones entre líneas Transiciones guía de onda coaxial El conductor interno del coaxial se interna en la guía de onda para excitar el modo fundamental. SWR típico 1.15:1 1.25:1 3

5 Transiciones entre líneas (II) Transiciones guía de onda guía de onda Pueden servir para cambiar la sección transversal de una guía (rectangular-rectangular o cilíndrica-cilíndrica) o para variar el tipo de guía de onda (rectangular-cilíndrica) Adaptación entre modos guía rectangular guía cilíndrica 4

6 Atenuadores 5 Los atenuadores son componentes que reducen la potencia de la señal, en una cantidad previamente prefijada, absorbiendo o reflejando parte de su energía y disipándola en forma de calor. Existen dos tipos de atenuadores: fijos y variables. Los atenuadores que reducen la potencia por efecto Joule se conocen como atenuadores disipativos. Entre las propiedades del atenuador debe estar la adaptación de las puertas de entrada y salida. De igual modo, un atenuador ideal no debe introducir cambios o distorsión de fase en el sistema en el cual se inserta. 0 γ γ [ S] = 0

7 Atenuadores en coaxial y microstrip 6 Atenuadores mediante redes simétricas en T y en PI T [ T ] [ S] R R R Y Y Y ZY+ 2ZY Y 2Z+ 2 ZY Y+ 2Z = ZY+ Y 2Z ZY+ 2ZY+ Y+ 2Z ZY+ 2Z Y 2 = 2 2 ZY+ 2ZY+ 2Z+ Y+ 2 2 Z Y + 2Z Y Si se impone la condición de adaptación: Y 2Z 1 Z = 2 [ S] 1 Z 0 1 = 1+ Z 1 0

8 Atenuadores en coaxial y microstrip 7 Ejemplo de diseño de atenuador en T L (db) 3 db 5 db 10 db Z 0,171 0,280 0,519 1/Y 2,838 1,646 0,704 Π [ S] Z 2 1 2Y + ZY Z 2 = 2 2 ZY + 2ZY + Z + 2Y Y + ZY Z 2Y 1 Y = [ S] 2 1 Y 0 1 Y = + 1 Y 0 1+ Y 20 db 0,818 0,202

9 Atenuadores en coaxial y microstrip Atenuadores fijos para cable coaxial 8 Atenuadores variables para cable coaxial

10 Atenuadores en coaxial y microstrip (II) 9

11 Atenuadores en guía de onda Atenuadores de lámina resistiva Atenuadores que incorporan un dieléctrico con pérdidas 10

12 Atenuadores en guía de onda (II) Atenuadores rotatorios i 1 = 10log cos θm ( ) 4 L db 11

13 12 Atenuadores en guía de onda (III)

14 Desfasadores recíprocos Un desfasador puede construirse simplemente mediante un tramo de línea de transmisión sin pérdidas. Para lograr un desfasador variable se modifica la longitud de la línea o la velocidad de propagación en la misma. E g Z g d Z 0, α=0, β Z L 13 [ S] jβ d 0 e = jβ d e 0

15 14 Desfasadores coaxiales

16 15 Desfasadores coaxiales (II)

17 16 Desfasadores coaxiales (III)

18 Desfasadores coaxiales (IV) Desfasadores variables: 17

19 Desfasadores coaxiales (V) Desfasadores variables: 18

20 Desfasadores coaxiales (VI) Desfasadores paso alto paso bajo: 19

21 Desfasadores coaxiales (VII) Desfasadores paso alto paso bajo: 20

22 Desfasadores coaxiales (VIII) Desfasadores basados en líneas cargadas: ZL son cargas reactivas. 21

23 Desfasadores coaxiales (IX) Desfasadores basados en híbridos en cuadratura: ZL son cargas reactivas. Ancho de banda de una octava 22

24 Desfasadores coaxiales (X) Desfasadores basados en híbridos en cuadratura: 23

25 Desfasadores coaxiales (XI) Desfasadores de 180º con anillo híbrido: 24

26 Desfasadores coaxiales (XII) Desfasadores de 180º con anillo híbrido: 25

27 Desfasadores en guía de onda Varían el dieléctrico que rellena la guía o su sección transversal para variar la velocidad de propagación y, por tanto, el desfase que sufre la señal. También se construyen mediante híbridos y cortocircuitos móviles Model VPS12E VPS08E Frequency range, GHz Output wavegui de WR-42 WR-28 Waveguide flange UG-595U UG-599/U Phase shift range, o Insertion loss, db VSWR VPS06E VPS04E WR-22 WR-15 UG-383/U UG-385/U VPS03E WR-10 UG-387/Umod VPS02E WR-06 UG-387/Umod

28 Desfasadores en guía de onda (II) Desfasador con cambio de dieléctrico Desfasador Con híbrido 27

29 28 Desfasadores en guía de onda (III)

30 Alimentaciones y Bloqueos de continua 29

31 Alimentaciones y Bloqueos de continua (II) 30

32 31 Adaptadores con stubs