ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES MICROONDAS Integrantes:
-
Antonio Jaramillo
-
Roger Sarango
Docente: Ing. Marco Morocho
PRÁCTICA N° 1 1. TEMA: Atenuador de Potencia
. O!"ETI#OS: O!"ETI#O $ENERAL: Diseño, simulación e implementación de un Atenuador de Potencia tipo T a 2 d!.
O!"ETI#OS ESPECI%ICOS: •
"alcular los par#metros necesarios para el diseño del atenuador mediante los conocimientos
•
ad$uiridos en la materia de microondas. Reali%ar la compro&ación del diseño mediante el so't(are de simulación A)R Micro(a*e
• •
+''ice *ersión 2. Implementar circuito propuesto en tecnolog-a microstrip. Medir el diseño implementado.
&. INTRODUCCIÓN a m#/ima trans'erencia de potencia entre dos circuitos se tiene cuando sus impedancias son con0ugadas. 1n cual$uier otra situación, parte de la potencia se disipa en alguna de las dos impedancias conectadas, esa prdida de potencia e$ui*ale a una atenuación 34. "omo es a l-neas de transmisión, esa potencia perdida es el resultado de $ue, al no estar acopladas las impedancias, parte de la energ-a incidente so&re la impedancia $ue act5a como carga, se re'le0a hacia la $ue act5a como generador. 1sta señal re'le0ada por la carga, se com&ina con la señal incidente 6 puede producir distorsiones m#s o menos se*eras en los sistemas de comunicaciones. 7n e0emplo com5n es de im#genes do&les o triples en la pantalla de tele*isión. 1sto puede ocurrir por *arias causas, pero una de ellas es cuando las impedancias de la antena 6 l-nea de transmisor nos est#n acopladas correctamente 34.
'. %UNDAMENTO TEORICO 7n Atenuador es un circuito 'ormado por elementos resisti*os 'i0os o *aria&les, mediante los cuales es posi&le reducir la señal elctrica a un *alor deseado sin introducir ninguna distorsión considera&le. "omo 6a se di0o, los atenuadores pueden ser 'i0os o *aria&les. os 'i0os, como su propio nom&re lo dicen, proporcionan una cantidad 'i0a de atenuación mientras $ue en los *aria&les se puede a0ustar el ni*el de atenuación, normalmente en pasos discretos 8atenuador por pasos9. as 'iguras 6 2 muestran dos ar$uitecturas t-picas de este tipo de atenuador, 'ormación en T o
Pi 8:9.
%(g. Atenuador en con'iguración en PI 324.
%(g. 1 Atenuador en con'iguración en T 324.
os dispositi*os con una impedancia de entrada 6 salida de
Z o
, necesitan atenuadores $ue
tengan las mismas impedancias de entrada 6 salida para $ue todas las impedancias estn acopladas. 1n este tipo de atenuadores, la atenuación se especi'ica como una relación del *olta0e e/presada en d!. K =
P¿ POUT
K dB=10 log
(1)
( )( ) P¿
POUT
2
1n el circuito atenuador en T 8;ig. .9 los resistores se calculan mediante las siguientes ecuaciones<
R1=
Z 0
( √ K −1 )
√ K + 1
(3)
R1= R2 ( 4 ) R3=
2 Z 0 √ K (5 ) K −1
1n el circuito atenuador en : 8;ig. .9 los resistores se calculan mediante las siguientes ecuaciones< R1= Z 0
√ K + 1 6 ( ) √ K −1
R 2= Z 0
K −1 2 √ K
(7 )
1stas dos ar$uitecturas de atenuadores son e$ui*alentes, pero en algunas aplicaciones espec-'icas, los *alores de resistencia pueden resultar m#s con*enientes en una con'iguración $ue en la otra. =a $ue las dos ar$uitecturas son simtricas, am&as proporcionan la misma atenuación en las dos direcciones, algo $ue no sucede con los atenuadores de alta impedancia.
). DISE*O Reempla%ando el *alor de 2 d! de atenuación en la ecuación 829 tenemos< K dB=21 dB
K dB
K =10
10
1ntonces nuestro 'actor de atenuación > ser#< K =10
2.1
Ahora para encontrar los *alores de los resistores R 6 R 2, utili%amos las ecuaciones 8?9 6 8@9, 6a $ue *amos a diseñar una con'iguración en T< R1=
Z 0
( √ K −1 )
√ K + 1
( 50 ) ( √ 10 2.1−1 ) R1= √ 102.1 +1 R1=
R1= R2 =49.212 Ω
( 50 ) (125.893 −1 ) 125.893 + 1
R3=
R3=
( ) ( √ K )
2 Z 0
K −1
2 (50 ) ( √ 10 10
2.1
2.1
−1
)
R3=
( 100 ) (125.893 −1 ) 125.893−1
R3=8.183 Ω
Ca+c,+o -e +a atr(/ -e 0aretros S -e+ aten,a-or
as prdidas de atenuación del atenuador *ienen dadas por la 'órmula<
Matr(/ S
2. SIMULACION Se hace uso del so't(are A)R Micro(a*e +''ice, *ersión .@. "on los *alores o&tenidos matem#ticamente, se simuló 6 se o&tu*o $ue la atenuación era ma6or a la re$uerida, se &uscó *alores comerciales de resistores $ue se acer$uen a los *alores de resistores $ue se usaron en las simulaciones 6 tam&in para encontrar el *alor m#s óptimo para nuestra atenuación se reali%ó la siguiente ta&la, donde se muestra en ni*el de atenuación con di'erentes *alores de resistencias para el circuito a implementar.
Ta3+a 1. alores de resistencias con atenuaciones.
Aten,ac(on 0ara 1 -! R1= R2 Ω
R3 Ω
-!.
@B.22
C.C?
22.BB?
2
E.C
2.22
??
E.C
2.@?
??
C.2
2.F?
?B
C.2
2.CE
?B
B.?E
'4
15
1.566
uego de o&ser*ar las atenuaciones o&tenidas a partir de distintos *alores de resistores, se puede o&ser*ar $ue con los *alores de resistencias comerciales de
R1= R2 =47 Ω
6
R3=10 Ω
es el *alor $ue m#s se acerca al *alor de 2 d!. de atenuación.
%(g&. Atenuador de par#metros concentrados tipo T, con G2d! de atenuación simulado en A)R.
%(g'. Atenuación de G2.BB d! 6 ;H .@ %. Par#metro 8,29.
Fig5. Atenuación de -21.099 dB y F= 1.2 GHz. Parámetro (2,1
%(g2. Atenuación de G2@. d! 6 ;H .2 %. Par#metro 82,9.
%(g4. Atenuación de
[email protected] d! 6 ;H .2 %. Par#metro 82,29
4. IMPLEMENTACIÓN
Se procede a reali%ar la implementación, $uemando el circuito del atenuador en una &a$uela de do&le cara, usando para el circuito *alores comerciales de resistores $ue sean apro/imados a los *alores simulados en A)R, se usó dos conectores SMA hem&ra normal, una *e% soldados los resistores 6 conectores a la &a$uela se reali%ó a la medición con la a6uda del tutor de la materia en el la&oratorio de telecomunicaciones de la 7TP.
%(g7. Diseño implementado.
7. Res,+ta-os 7na *e% implementados se procede a compro&ar los resultados o&tenidos en la simulación mediante la medición del atenuador.
%(g6. Atenuación de G2.BB d!. Par#metro 8,29.
%(g15. Atenuación de G2.BB d!. Par#metro 82,9.
%(g11. Atenuación de G2@. d! 6 ;H .2 %.
%(g4. Atenuación de
[email protected] d! 6 ;H .2 %. Par#metro 82,29
6. CONCLUSIONES "omo se puede *er en las gr#'icas o&tenidas en la simulación, el *alor de la atenuación se mantiene siempre constante 8G2d!9 para cual$uier 'recuencia, de lo $ue cual podemos concluir $ue este atenuador tra&a0a independientemente de la 'recuencia.
1l *alor del resistor tanto de la entrada como el de la salida son iguales, esto nos muestra $ue se trata de un circuito rec-proco.
1l optar por la con'iguración en T o en PI 8:9 depende m#s $ue nada del *alor de los
resistores $ue se *a6a a utili%ar, o del resistor de $ue se disponga, por$ue solamente en ocasiones se o&tiene el mismo *alor de resistencias en a m&as con'iguraciones. "uanto me0or sea el resistor utili%ado 6 menor es sean sus e'ectos par#sitos, se o&tendr# atenuadores con me0ores prestaciones, la tendencia actual es reducir el tamaño del componente, consiguiendo as- utili%ar 'recuencias altas de microondas.
15. RECOMENDACIONES Para una simulación óptima del atenuador se de&e tomar el *alor de los resistores con la ma6or cantidad de decimales. Para me0orar el 'uncionamiento del atenuador se re$uiere usar materiales de &uena calidad, as- como hacer $ue el diseño sea lo m#s compacto posi&le esto se puede usando resistores de monta0e super'icial. Al momento de hacer el circuito para la &a$uela, lo $ue se e*ita es tener muchas l-neas $ue co&re, se necesita solamente usar pe$ueños puntos de cone/ión para los resistores.
!I!LIO$RA%IA. 34 Montal*#n, Ja*ier Mart-n. K"onectando Instrumentos De Medida. Pro&lemas = Soluciones.K Re*ista 1spañola De 1lectrónica 82C9, disponi&le en< Lhttp<(((.rede(e&.comNt/tE@2E.pd'O. 324 Po%ar, Da*id M. G Micro(a*e engineeringDa*id M. Po%ar. G?rd ed. G IS! G@G@@CCGC 8cloth9 N "apitulo QDi*isores de Potencia 6 Acopladores Direccionales. 3?4 "IR"7IT+S PASI+S, "+STATI+ Peres ega, Dpto. de Ingenieria de "omunicaciones 7ni*erdidad de "anta&ria, disponi&le en< http<personales.unican.espere%*rpd'"?STN)e&.pd' 3@4 Tra&a0os de la asignatura de microondas. Ingenier-a tcnica de telecomunicación. 1specialidad en sistemas de telecomunicación. 7ni*ersidad de Alcala. "urso 2C, disponi&le en< http<agamenon.tsc.uah.esAsignaturasitca'apuntesTra&a0os.pd' 3F4 Matri% S de atenuador en T, disponi&le en< http<personales.up*.es0lcorralmicroonesattNt.htm 3E4 Atenuadores, 7ni*ersidad Politcnica https<(((.6outu&e.com(atch*Hh+*hN2Eg
de
alencia.
Disponi&le
en<
