MEDICION DE ATENUACIÓN SOBRE FILTROS MICROSTRIP DISEÑADA POR EL MÉTODO DE ROZENBROCK

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1 MEDICION DE ATENUACIÓN SOBRE FILTROS MICROSTRIP DISEÑADA POR EL MÉTODO DE ROENBROCK J. García, L. Álvarez, W. Castaño. Universidad Nacional Se Manizales Campus La Nubia, Vía Aeropuero Manizales, Colombia. RESUMEN - En este artículo se scribe el diseño, la construcción y la medición la atenuación una línea transmisión microstrip o microtira. Se construyeron líneas microstrip frecuencias corte 4 MHz y 7MHz. Las mediciones sempeño se realizaron con un analizador RF en la banda entre 3KHz y 1.3GHz. En la medición nsidad potencia se muestran las frecuencias corte l filtro realizado con líneas microstrip. ABSTRACT - In this article the sign, construction and attenuation measurement of a communication microstrip les are scribed. Microstrip les by cut-off frequencies between 4 MHz and 9MHz were constructed. The measurements of performance with an RF generator vice at frequencies between 3KHz and 1.3GHz were ma. In the measurement of power nsity, the cut-off frequencies of the filter with microstrip les are shown.

2 MEDICION DE ATENUACIÓN SOBRE FILTROS MICROSTRIP DISEÑADA POR EL MÉTODO DE ROENBROCK J. García, L. Álvarez, W. Castaño. Universidad Nacional Se Manizales Campus La Nubia, Vía Aeropuero Manizales, Colombia. Resumen.- En este artículo se scribe el diseño, la construcción y la medición la atenuación una línea transmisión microstrip o microtira. Se construyeron líneas microstrip frecuencias corte 4 MHz y 7MHz. Las mediciones sempeño se realizaron con un analizador RF en la banda entre 3KHz y 1.3GHz. En la medición nsidad potencia se muestran las frecuencias corte l filtro realizado con líneas microstrip. Abstract. - In this article the sign, construction and attenuation measurement of a communication microstrip les are scribed. Microstrip les by cut-off frequencies between 4 MHz and 9MHz were constructed. The measurements of performance with an RF generator vice at frequencies between 3KHz and 1.3GHz were ma. In the measurement of power nsity, the cut-off frequencies of the filter with microstrip les are shown. I. Introducción Entre los diversos tipos líneas transmisión (como el cable coaxial y la guía onda) se encuentran otras conocidas como son las microstrips. Estas últimas constan una serie segmentos material conductor positados sobre un sustrato dieléctrico a su vez dispuesto sobre otra láma conductora que sirve tierra. Cada uno los segmentos la microstrip se caracterizan geométricamente por su ancho W y por su longitud l (fig.1). Basados en microstrips se puen fabricar dispositivos como filtros. La síntesis un filtro se pue realizar por el método optimización la Función Objetivo F. En el caso un filtro pasabajo, esta función se escribe la forma [1]: F V = V n + l f = f i f n + 1 n 1 f = f i f 1 ( f ) ( mínimo pérdidas Γ= ) ( 1 Γenk ( fi ) ) ( máximo pérdidas Γ 1) Γ enk i banda banda rechazo paso La función objetivo está restrgida a los anchos las pistas, mientras que las longitus las mismas se buscan manera tal que la función se mimice. Esta optimización la función objetivo se realiza acuerdo con el algoritmo Rozenbrock []. + (1) En la ecuación (1), Γ enk es el coeficiente reflexión l k-ésimo segmento, dado por: U ( k ) ref o Γ en = = = Γ = Γ ( jϕ ) exp Γ U c + o () (k ) Don la impedancia cada segmento se calculó mediante la ecuación recursiva: + j tgα ( k 1) = (3) ( k ) ( k 1) ( k ) ( + j tgα ) y α es el splazamiento fase dada la longitud la microstrip. Por otro lado la impedancia característica cada segmento se calculó usando la ecuación [1], el cual es una aproximación [4]: = W ε * H ε II , ,735 W * H,836 Fase Experimental Los parámetros que se varían para mimizar la función objetivo son las longitus los segmentos mientras que los parámetros que se troducen son: el número segmentos K la línea, las frecuencias límite las bandas paso y rechazo que se notan respectivamente: FHP, FKP, FH y FK., el número pasos y el número iteraciones cada paso, las impedancias entrada y carga. Los parámetros las microstrips fabricadas se stetizan en la tabla 1. Nótese que las tres microstrips se fabricaron en fibra, acuerdo con los resultados obtenidos en [3]. La figura muestra las tres microstrips fabricadas. Se efectuó la medición atenuación transmisión y nsidad potencia. Estas medidas se realizaron con el HP-RF NETWORK ANALIER en el rango trabajo entre 3KHz y 1.3GHz. (4)

3 Figura 1. Geometría una microstrip. Corte transversal una microstrip con un dieléctrico espesor H, ancho W y espesor l conductor central (a) (b) Figura. Microstrips. (a) De izquierda a recha: M4, M7 y M8. (b) Montaje para ensayos transmisión y potencia. III. Medidas transmisión y nsidad potencia. Después calibrado el analizador con un cable estándar tipo N 5Ω, para las medidas transmisión, cluyendo la nsidad potencia, se dispuso el montaje mostrado en la figura (b) con cada una las microstrips. Para la nsidad potencia se usó un generador RF con un rango entre 5MHz y 1MHz al que se conectó la microstrip y seguido a ella el analizador en don para cada frecuencia se midió la nsidad espectral en db. En la figuras 3, 4 y 5 se muestran las gráficas obtenidas para cada uno los prototipos. Se midió el tiempo retardo la señal transmitida y en todos los casos se obtuvo un valor 1ns. IV. Resultados y Conclusiones Para que un medio transmisión, como en este caso la microstrip, presente un buen sempeño en la transmisión guiada ondas electromagnéticas, es necesario que su coeficiente reflexión tienda a cero cuando su impedancia carga sea 5 Ω. En ese caso, ocurre un acople. Amás la impedancia entrada be aproximarse a la impedancia carga, puesto que los cálculos están hechos para estos valores (Impedancia característica igual a la impedancia carga e igual a 5 Ω ). En [3] se mostró que las líneas construidas en fibra vidrio son mucho más efectivas. Prueba ello es que ahora los tres prototipos (M4, M7 y M8) ajustan con los valores ancho banda con respecto a los teóricos. Se vuelve a consirar el retardo fase no relevante si se consira que el tiempo retardo para todos es el mismo e igual a 1 ns. El valor la impedancia característica los segmentos icial y fal que van conectados al analizador y a cada uno los patrones o al generador RF según la medición que se quiera hacer, coci para estos dos segmentos, pues según la ecuación (5) la impedancia característica cada segmento sólo pen l ancho l segmento y l espesor l dieléctrico. Un aspecto que se mejoró forma apreciable con respecto a los prototipos realizados en [3] fue la forma en que se

4 realizaron las conexiones para las microstrips. Nótese que se hicieron estos termales lo suficientemente pequeños para ser spreciado con respecto a la longitud onda las señales a consirar, amás que una las termales está conectada directamente a la microstrip. Por último cabe señalar que aunque estas son microstrips abiertas y la dispersión l campo electromagnético es gran, no se requiere concentrar este campo por medio microstrips apantalladas. TABLA 1. Parámetros las microstrips. H= 1.6 mm, t =.1 mm, Impedancia Característica = 5 Ohms. Sustrato M4: Fibra M7: Fibra M8: Fibra Número segmentos K y sus longitus (mm) FHP FKP FH FK V. Referencias [] L. Alvarez, G. Castellanos: Design and Simulation of Low Pass Filters for UHF Based on Microstrip Les. phys. stat. sol. (b), 315 (). [3] L. Alvarez, J. Garcia. Caracterización De Un Filtro Microstrip Diseñada Por El Método De Rozenbrock. (1). [4] C. Balanis. Advanced electromagnetic engeerg [5] R. Feick, W. Grote, H. Hristov, Criterios y procedimientos para mediciones propagación electromagnética, [6] G. A Deschamps Microstrip Microwave Antennas Presentado en el tercer simposio sobre antenas USAF dbm -1 - Tira 4 ( ) Frecuencia (MHz) Figura 3. (Función transferencia l filtro) para la microstrip M Tira 7 ( ) [1] V. I Kaganov, Proyectirovanie transistornyx padioperedatchikov s primieniem EVM, Radio y Svyaz F recuencia ( M Hz ) Figura 4. (Función transferencia l filtro) para la microstrip M7.

5 dbm -1 Tira 8 ( ) Lucero Álvarez, es Magister en Física la Universidad Nacional Colombia (). Es actualmente Profesor Asociado en la Universidad Nacional Colombia Se Manizales, en los cuales se sempeña como docente y director en el área Física Electromagnética. Es covestigador l proyecto PROPELA (Applied Electromegnetic Propagation). lalvarez@manizales.unal.edu.co - Frecuencia (MHz) Figura 5. (Función transferencia l filtro) para la microstrip M8. [7] H.Gutton, G.Baissot, Flat aerial for Ultra high frecuencies. Patente francesa # , [8] A. Delgado Inteligencia artificial y mirobots. ECO ediciones. Segunda edición [8] D. Roddy y J. Coolen. Electronic Comunications. Cuarta Edicion. Prentice Hall. [9] C. Balanis Antenna Theory and Design [1] H. H. Rosenbrock, An automatic method for fdg the greatest or least value of a function, Comp. J., 3, pp , (196). [11] Manual para Ingenieros y tecnicos en electronica, diagramas, curvas, tablas y graficas, Kaufman Milton, McGraw-Hill [1] T. Rappaport, Wireless Communications, Prentice- Hall, New York, VI. Autores Julio César Garcia Alvarez, es Magister en Ingeniería Electrónica y Computadores la Universidad los Ans (). Es Ingeniero electrónico la Universidad Nacional Colombia (1998). Es actualmente Instructor Asociado en la Universidad Nacional Colombia Se Manizales, en los cuales se sempeña como docente y director en las áreas Telecomunicaciones y Telemática. Es director l proyecto PROPELA (Applied Electromegnetic Propagation). wg_julces@hotmail.com