Anillos Resonantes

DISEÑO DE UN RESONADOR ANILLO PARA ESTIMAR LA PERMITIVIDAD RELATIVA DEL DIELECTRICO

1. OBJETIVO




El principal objetivo de este laboratorio es poder estimar la constante dieléctrica de una placa doble cara con un sencillo modelamiento experimental a través de las características de rsonancia de los anillos circulares en tecnologi Microstrip además también servirá paraafirmar los conceptos del software ANSOFT DESIGNER para diseño de circuitos en microondas




2. MARCO TEORICO

Estructuras resonantes


Se dice que un sistema es resonante cuando presenta un comportamiento selectivo
para algunas frecuencias. En electrónica los sistemas resonantes más utilizados son los
circuitos LC, en los cuales la impedancia equivalente delcircuito se vuelve cero o infinita para alguna frecuencia en particular.
En realidad, todo sistema presenta pérdidas de energía lo que provoca un comportamiento un tanto distinto del esperado idealmente. Para medir la calidad de un resonador se utiliza el factor de calidad Q, definido como la razón entre la energía promedio almacenada por el resonador y la energía disipada por unidad de tiempo;cuando el resonador se encuentra trabajando en su frecuencia natural.
Claramente este tipo de estructuras tienen mucha utilidad en electrónica, ya que pueden ser utilizados para construir filtros y osciladores.
Al trabajar en microondas muchas estructuras pueden ser utilizadas como resonadores.
Entre ellas destacan los cristales dieléctricos, los anillos de microstrip, o la utilización delíneas abiertas
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Ejemplo de estructura resonante, anillo




Por ejemplo un anillo de Microstrip se comporta como un resonador. Al circular
una corriente por la línea de transmisión se genera una onda de voltaje que debe cumplir con la condición de borde periódica, es decir:


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Esta condición de borde impone que:
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Y por tanto lafrecuencia central de este resonador viene dada por:
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Las ondas que no cumplan con esta condición serán atenuadas. El caso crítico corresponde a aquellas señales para las cuales λ=(2n+1)πR, pues la señales se sumarán en fase de 180°, produciéndose entonces una atenuación total.
En general todas las estructuras periódicas presentan resonancia, por ejemplo la existencia de resonancias muybien definidas en los cristales dieléctricos se debe a la estructura periódica en que se disponen los átomos del cristal. Estos cristales son ampliamente utilizados en el diseño de osciladores en RF y Microondas.
Esta propiedad que presentan las estructuras periódicas es explotada para realizar filtros en el espectro de las microondas. Una de las metodologías más utilizadas consiste en instalarobstáculos idénticos distanciados por una distancia ‘d’ al interior de una guía de onda. Como resultado, la señal que viaja por la guía de onda será filtrada en una frecuencia relacionadacon la distancia ‘d’.
En general, las estructuras presentan resonancia para una frecuencia f0 y para todos los múltiplos de esa frecuencia. Esto genera problemas con el manejo de las armónicas por parte delos filtros.
Como ejemplo de este fenómeno, se presenta en la siguiente figura una medición realizada para las resonancias de un anillo de Microstrip.




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Resonancias de un anillo de microstrip
3. PROCEDIMIENTO

El laboratorio consiste en diseñar diferentes anillos resonantes a una frecuencia de 1.3 Ghz con diferentes constantes dieléctricas . Seranecesario el análisis de las diferencias en la respuesta de los diferentes anillos cuando se va modificando el valor de la constante dieléctrica . En este laboratorio , se simularan 6 anillos resonantes con constantes dieléctricas de 3.8 , 4.0, 4.2 , 4.4, 4.6, 4.8 , luego se graficará su coeficiente de reflexión en dB y el que se aproxime mas a la F=1.3Ghz será la constante...