Acopladores

ELEMENTOS ACOPLADORES, HÍBRIDOS Y DIVISORES DE POTENCIA

Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Universidad de Sevilla

Microondas CAPÍTULO I

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Introducción
En muchas aplicaciones de microondas se quiere dividir o combinar potencia tres o más puertos:
Puerto de salida 1

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Puerto de entrada Puerto de salida 2

Los divisores de potencia:reparten la potencia entre los puertos de salida. Normalmente reparten a partes iguales (divisor de 3 dB). Los acopladores: se pueden diseñar con relaciones de división de potencia arbitrarias. Los híbridos: reparten la potencia proporcionando además un desfase de 90º ó 180º entre las salidas.
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Divisores de potencia
Reparten la potencia entrelos puertos de salida:

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Divisores de potencia
Propiedades de las redes de 3 puertos:

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⎛ s11 ⎜ [ S ] = ⎜ s21 ⎜ ⎝ s31

s12 s22 s32

s13 ⎞ ⎟ Vi − s23 ⎟ , con sij = + Vj ⎟ s33 ⎠

Vk+ = 0 , ∀k ≠ j

9 parámetros. Interesaría: Red recíproca matriz simétrica. Red sin pérdidas matrizunitaria. Todos los puertos adaptados diagonal de ceros. ¿Podemos conseguirlo?

3 parámetros

NO
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Divisores de potencia
Una red de tres puertos sin pérdidas y con todos los puertos adaptados no es recíproca: circulador.

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3 1

2

⎛ 0 0 1⎞ ⎟ ⎜ [ S ] = ⎜ 1 0 0⎟ ⎟ ⎜ ⎝ 0 1 0⎠

Generalmente se buscareciprocidad en los divisores adaptan todos los puertos o se tienen pérdidas.
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o no se

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Divisores de potencia: unión T
Divisor de potencia de tres puertos, recíproco, sin pérdidas de los puertos está desadaptado. uno

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Z2

jB

Z3

Z1

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Divisores depotencia: unión T
Unión T con guías rectangulares:

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Plano - E

Plano - H

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Divisores de potencia: unión T
Ejemplos de simulación en 3D con SINGULA de Integrated Engineering Software

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Divisores de potencia: divisor resistivo¿Cómo conseguir adaptación en todos los puertos en la unión en T? añadiendo pérdidas.
2
Z0/3

1

Z0/3 + V1 – + V – Z0/3

+ V2 –

Z0

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Z0



Z2 Zin Z3

+ V3 –

3
Z0

⎛ 0 1 / 2 1 / 2⎞ ⎜ ⎟ [ S ] = ⎜ 1 / 2 0 1 / 2⎟ ⎜ ⎟ ⎝1 / 2 1 / 2 0 ⎠

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Divisores de potencia: divisor Wilkinson
Dispone deelementos resistivos: ¿pérdidas?
Cuando los puertos de salida están adaptados, no presenta pérdidas sólo se disipa la potencia reflejada.
Z0√2 Z0 λ/4 2Z0 λ/4 Z0 2Z0

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Z0

3

1

3 2

Z0√2

1
Z0

Z0√2 Z0

2

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Divisores de potencia: divisor Wilkinson
λ/4 Z 2Z0 Z0

3

Eje de simetría
Z0

1

Z0Z

2

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Análisis modo PAR / modo IMPAR:
2
Z 2 λ/4 +V2 r/2 1 + Vg2

2

1

+V1 r/2 Z +V3 1 + Vg3

Eje de simetría Resistencia dividida en dos mitades iguales

3

Puerto 1 dividido en dos mitades iguales
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Divisores de potencia: divisor Wilkinson
Análisis del modo PAR:
Vg 2 = Vg 3 = 2V
2
Z 2 λ/4 +V2er/2 Zine +V1e C.A.

⇒ V2e = V3e
1 + 2V

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1
C.A.

Análisis del modo IMPAR: Vg 2 = −Vg 3 = 2V
2
Z 2 λ/4 +V2o r/2

⇒ V2o = −V3o
1 + 2V Zino

1

+V1 C.C.

o

C.C.

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Divisores de potencia: divisor Wilkinson
Análisis de un puerto que está situado sobre el eje de simetría:
2
Z 2 λ/4 +V2 1

1...