UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja
ESCUELA DE ELECTRÒNICA Y TELECOMUNICACIONES TELECOMUNICACIONES Microondas Atenuador PI
Estudiantes:
Roger Emilio Alvarado Ochoa Ronald Pineda
Docente: Ing. Marco Morocho
Loja – Ecuador Ecuador 2015
OBJETIVOS:
Realizar los cálculos para el diseño, simulación y la implementación de un atenuador en Pi para con una atenuación de 6 dB. Determinar los parámetros S de la matriz de dispersión del circuito atenuador en Pi.
INTRODUCCION: 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. El atenuador que se va a realizar en este trabajo es de tipo PI.
ATENUADOR EN PI Un atenuador tipo Pi (π), es un cuadripolo resistivo que tiene la estructura de la figura 1, el estudio de este
circuito puede realizarse de varios modos, al que se le tienen que calcular los resistores para que suministren la atenuación nominal, es dual al atenuador tipo T; es decir se lo estudia igual que en la red en T, la de la simetría.
Diseño del Atenuador
Figura 1. Circuito Atenuador PI
Especificaciones: RL =50Ω Atenuación = 6 dB
Análisis Matemático: dB =20log Vout/Vin 6 dB =20log Vout/Vin
= 10 −/
= 1,9953 Cálculos para R
Cálculo de la atenuación
Para
= 1,9953 Tenemos:
1,9953(50R 50R RR) = 50R 50R 50R RR = 50R/1,9953 50R 50R RR = 25,0589R RR = 25,0589R - 50R 50R
= - 24,9411 - Remplazando la ecuación 2 en la 1
R( 24,9411R 50R 50R 50R) 50 = R (R 50) ( 24,9411R 50R 50R 50R ) ) 50 = R (R R (25,0598R 50) 25,0598R (25,0598R ) 50 = R R50R 25,0598R (25,0598R) 50 = RR 75,0598R ) 50 = RR(R(25,0598R 75,0598) ) 50 = ( R(25,0598R 75,0598) 25,0598R = 50(R 75,0598) 25,0598R/50 = R 75,0598 0,501178R -R = 75,0598 R = 75,0598 0,49882 = , Remplazando
Ren la ecuación 2 150,4747R = - 24,9411(150,4747) - 50R 150,4747R 50R = 3753 100,4747R = 3753 3753 R = 100,4747
= , Una vez que se ha calculado los valores de las resistencias R 1 y R 2, podremos determinar los parámetros S, como se indica a continuación:
Z = (++)+R Z = ,(,+) ,+,+ +150,4747 , Z = , +150,4747
Z = 181,96Ω En el parámetro
S
ZL = 181,96 50 = 0.5688 S = ZZin Z 181,9650 in
L
S = S
37,3527(150,4747 50) Req = 37,3527150,474750 7488,27 Req = 237,8274 = 31,48Ω 31,48 50 V = V = 31,48150,4747 ∗ 50150,4747 50 = 31,48 ∗ 181,95 200,4747 = (0,1730)(0,2494) = 0,04314 Como es simétrico por lo tanto también es recíproca, por lo tanto para el parámetro
S es:
S = S MATRIZ [S] 0.5688 0.04314 S = 0.04314 0.5688 Simulaciones Simulación resistencias calculadas
Figura 2. Simulación Circuito Atenuador PI
Figura 3. Simulación Circuito Atenuador PI Atenuador resistores comerciales
Figura 4. Simulación Circuito Atenuador PI Resistores comerciales
Figura 5. Simulación Circuito Atenuador PI Resistores comerciales
Implementación
Figura 6. Diseño de la placa
Figura 7. Fotos de la placa Circuito Atenuador PI
Figura 8. Frecuencia de Atenuación máxima Circuito Atenuador PI
Figura 9. Puerto S22 Circuito Atenuador PI
Figura 10. Puerto S12 Circuito Atenuador PI
Figura 11. Puerto S21 Circuito Atenuador PI
Figura 12. Puerto S11 Circuito Atenuador PI
Conclusiones
Podemos concluir que de acuerdo a nuestro diseño hemos obtenido una atenuación de 5.904dB que es un valor cercano al ideal de 6dB, para poder optimizar este circuito atenuador se debe variar los valores de las resistencias R1 y R2 y así obtener una atenuación aproximada o igual a 6 dB.
En el diseño del atenuador se observó que con los valores de las resistencia calculadas (R1 = 150Ω y R3 = 37 Ω ) y los valores de resistencias comerciales (R1 = 150Ω y R2 = 36 Ω ) se obtiene una atenuación de 6 dB y 5.904 dB respectivamente, este es el valor más cercano para este diseño. El atenuador es un circuito que no depende de la frecuencia, y está formado por elementos netamente resistivos. Es necesario realizar cálculos con distintos resistores para poder escoger los resistores adecuados para un atenuador con mejores características. El circuito es simétrico como podemos observar en la figuras para los puertos S11 y S22 ya que las gráficas son las mismas por lo tanto podemos decir que el circuito es reciproco por lo que podemos trabajar la entrada como salida En su implementación se recomienda hacer el circuito lo más compacto posible para evitar pérdidas.
Referencias [1] David M. Pozar, "Microwave Engineering", 3rd ed., pp. 333-337, dic 2013. [2] Circuitos pasivos de microondas [en línea]. Disponible en: http://agamenon.tsc.uah.es/Asignaturas/it/caf/apuntes/Tema2_2p.pdf> [3] Microondas: atenuadores [en línea]. Disponible en: http://riunet.upv.es/handle/10251/10106
<
[4] Atenuadores en Pi http://www.qsl.net/lw7daa/AtenuadorPi.pdf, Accedido el 25 de Noviembre del 2015 [5] Atenuadores Microondas https://es.scribd.com/doc/191512878/Atenuadores-en-Microondas, Accedido el 25 de Noviembre del 2015
