Proyecto De Microondas

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA

NÚCLEO ARAGUA

SEDE MARACAY

COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

Proyecto:

Diseño y Construcción de un Acoplador Branch Line (Microstrip)

Profesor: Alumnos:

Lara Zohar C.I: 21099985

Nieves Carlos C.I: 21444607

Veroes Griselda C.I: 20495093

Marchan Jesús C.I: 20588096

Sección: IT-D601

Maracay 02 de Febrero de 2013.

Introducción

Una microcinta es un conductor eléctrico fino, plano separado de un plano de tierra por una capa de aislamiento o un boquete de aire. Están de una clase de los conductores eléctricos llamados las líneas de la transmisión, teniendo características eléctricas específicas que sean determinadas por anchura y resistencia del conductor, espaciando del plano de tierra, y de las características dieléctricas de la capa de aislamiento. Una línea de la transmisión de la microcinta es similar a un stripline, excepto que el stripline está intercalado entre dos planos de tierra y capas de aislamiento respectivas. Las microcintas se pueden también diseñar para lanzar ondas electromagnéticas en el espacio, en que caso se llaman las antenas de la microcinta

Línea de transmisión constituida por una cinta conductora y una superficie conductora paralela de anchura muy superior; estos dos conductores son solidarios de las dos caras de un soporte dieléctrico de pequeño espesor. Las líneas de microcintas son ampliamente usadas para interconectar circuitos lógicos de alta velocidad en las computadoras digitales porque estas pueden ser fabricadas por técnicas automatizadas y ello proporciona una señal uniforme en toda la trayectoria, es decir, donde las señales de alta frecuencia necesitan ser encaminadas a partir de una porción de la asamblea a otra con eficacia alta y la pérdida mínima de la señal debido a la radiación. La impedancia de una línea de microcinta está en función del ancho de la línea de cinta, el espesor de la línea de cinta, la distancia entre la línea y área de tierra, y la constante relativa del dieléctrico del material.

Las líneas de microcinta pertenecen a un grupo de líneas conocidas como líneas de transmisión de placas paralelas. Son utilizadas ampliamente en la electrónica actual. Además de ser las líneas de la transmisión más utilizadas para la fabricación de circuitos integrados a nivel de microondas, las microcintas se utilizan para el desarrollo de componentes tales como filtros, acopladores, resonadores, antenas, entre muchos otros. Si las comparamos con la línea coaxial, la línea de la microcinta permite mayor flexibilidad y mayor ahorro de espacio en el diseño

Constan de dos placas paralelas separadas por un dieléctrico donde una tiene el ancho y el largo del dieléctrico (plano de tierra) y la otra tiene un ancho menor (conductor de cinta).

La onda electromagnética que es transportada por una línea de microcinta, está distribuida entre el substrato dieléctrico y el aire sobre ella. En general, la constante dieléctrica del sustrato será más grande que la del aire, por lo que la onda estará viajando por un medio no homogéneo. En consecuencia, el valor de la magnitud de la velocidad de propagación VP se encontrará entre el de la velocidad de las ondas de radio en el substrato, y el de la velocidad de las ondas de radio en aire.

Algunas de las características particularmente útiles de la microcinta son las siguientes:

Señales AC como DC son transmitidas.

Dispositivos activos como diodos y transistores pueden ser incorporados.

La estructura es muy áspera y puede resistir voltajes muy altos.

Las desventajas de la microcinta compararon con la guía de onda son la energía generalmente más baja que manejaba capacidad, y pérdidas más altas. También, desigual a la guía de onda, la microcinta no es incluida, y es por lo tanto susceptible a la interferencia y a la radiación in intencional.

Caracterización de una microcinta: El desglosado analítico de las ecuaciones que caracterizan la Microcinta es determinante en el diseño. Consideraremos solamente algunos fórmulas empíricas básicos, necesarias para calcular la velocidad, la impedancia, y las pérdidas de la fase en la línea.

Debido a la estructura abierta de la línea de la microcinta, el campo electromagnético no se confina al dieléctrico, pero está distribuido parcialmente en el aire circundante. Suponiendo que la frecuencia no sea muy alta, la línea de microcinta propagará una onda que, para propósitos prácticos, es una onda TEM (ondas electromagnéticas transversales). Debido a la no-homogeneidad, la constante dieléctrica relativa eficaz εeff es menor que la constante dieléctrica relativa εr del substrato.

Si w representa el ancho y h el grueso del substrato, un valor aproximado de εeff sería:

Para los propósitos del diseño, si εr y Z0 se saben, el cociente w/h necesario para alcanzar Z0 está dado por:

Donde:

A partir del conocimiento de εeff y Z0, la constante de fase y la velocidad de fase de la onda propagada está dada por:

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío.

La atenuación debido a la conducción (o atenuación óhmica) es (en dB/m):

Donde

Es la resistencia pelicular del conductor.

La atenuación por pérdidas en el dieléctrico está dada por (en dB/m):

Donde

Es la longitud de onda, y

Es la tangente de la pérdida del substrato.

La constante de atenuación total es la suma de la constante de atenuación óhmica aC y la constante de atenuación del dieléctrico aD, es decir:

Cinta Metálica ó Parche: Cinta metálica (parche) situada en una pequeña fracción de una longitud de onda (h << λ0, usualmente 0.003 λ0 ≤ h ≤ 0.05 λ0) encima de un plano de tierra. El parche de la antena microcinta es diseñado para obtener un patrón de radiación máximo normal al parche.

Las antenas de microcinta frecuentemente están integradas con otras circuiterías de microondas, y por ende se debe considerar al momento del diseño, tanto el buen rendimiento de la antena como el diseño del circuito.

A menudo las antenas de microcinta son también conocidas como antenas patch o parche. Los elementos de radiación y las líneas de alimentación son usualmente fotograbados en el elemento substrato dieléctrico. El parche de radiación puede ser cuadrado, rectangular, una cinta delgada o dipolo, circular, elíptica, triangular o cualquier otra configuración.

Marco Teórico

Se llama divisor de potencia a un dispositivo que reparte la potencia que recibe a su entrada entre n salidas, habitualmente, de forma igualitaria.

Los divisores de potencia se emplean en radiofrecuencia y microondas, comunicaciones ópticas, etc, para enviar a varios dispositivos la potencia recibida por una sola puerta, manteniendo las impedancias adaptadas para tener un bajo nivel de potencia reflejada.

Dependiendo de la aplicación su realización tecnológica varía, pudiendo ser transformadores para aplicaciones de RF, circuitos microstrip para microondas y circuitos en guía de ondas o en fibra óptica.

Divisor de Potencia Branch-Line

Los divisores de potencia tipo branch-line son estructuras que se utilizan en un gran número de aplicaciones, en las que se hace necesaria una división de potencia con salidas de similar nivel de potencia y en cuadratura. Por ejemplo la implementación de desfasadores variables adaptados y controlados electrónicamente o la alimentación de elementos radiantes para polarización circular.

Los branch-line son estructuras con un plano de simetría y tres grados de libertad, de forma que, a la frecuencia central de diseño θ=π/2, las condiciones de adaptación, aislamiento y valor del acoplo (c) determinan, de forma unívoca los valores de las impedancias de las líneas.

En consecuencia la respuesta en frecuencia de la estructura esta así mismo determinada unívocamente. Pero se pueden añadir grados de libertad, y por tanto elementos de optimización, si se sustituyen adecuadamente las líneas de transmisión que configuran el divisor por secciones paso-banda de líneas acopladas. Estas secciones poseen dos grados de libertad en las dimensiones transversales (por ejemplo anchura y separación en líneas impresas) frente al único grado de libertad de la línea simple. Se tiene por tanto la posibilidad de seleccionar uno de ellos para conseguir un comportamiento de interés en el dispositivo.

Circuito impreso con las puertas transmitida y acoplada en cuadratura de fase:

La potencia puede dividirse simétricamente entre las puertas transmitida y acoplada (branch-line de 3 dB)

Puede dividirse asimétricamente entre las puertas transmitida

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