Prácticas De Microondas Y Circuitos De Alta

PRÁCTICAS DE MICROONDAS Y CIRCUITOS DE ALTA
FRECUENCIA
Curso 09-10
Guión:
Práctica 1: Medida de frecuencia y de la impedancia en un
banco de microondas.
Práctica 2: Medida de los parámetros S de un cuadripolo
Práctica 3: Introducción al CAD de Microondas. Microwave
Office.
LABORATORIO DE MICROONDAS. CURSO 09-10.
PRÁCTICA NÚMERO 1:
OBTENCIÓN DEL DIAGRAMA DE ONDA ESTACIONARIA
Y MEDIDA YADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS
ÍNDICE
Objetivos ……………………………………………………………………3
Instrumentación ……………………………………………………………3
Desarrollo teórico de la práctica…………………………………………..5
Descripción de la instrumentación………………………………………..25
Montaje del equipo ………………………………………………………..31
Observaciones y medidas …………………………………………………33
Memoria de la práctica …………………………………………………...35Bibliografía…………………………………………………………………36
[1] OBJETIVOS:
En esta primera sesión se trata de familiarizar al alumno con un banco de medidas básico en
microondas. Para ello, además de conocer cada uno de los componentes que lo forman, se procederá
a realizar tres medidas básicas: la frecuencia de trabajo, el diagrama de onda estacionaria y, por
último, medida del valor de una carga y adaptación de la misma a la guía de medida.
En esta práctica se comenzará a trabajar conlos conceptos teóricos vistos en clase: relación de onda
estacionaria, diagrama de onda estacionaria, carta de Smith y adaptación de impedancias. Por ello
resulta fundamental la fluidez del alumno a la hora de trabajar con los mismos.
[2] INSTRUMENTACIÓN
En este apartado se presenta simplemente los elementos de que consta el banco de medida básico de
microondas. Para terminar se da unesquemático de la disposición de dichos instrumentos dentro del
banco de medida. En el apartado 4 se describirán de forma breve cada uno de los elementos
introducidos en este apartado.
Modulador de onda cuadrada.
Generador de potencia.
Generador de microondas: klynstron.
Atenuador variable.
Detector de cristal.
Acoplador direccional.
Carga adaptada.
Frecuencímetro en cavidad resonante.Medidor de onda estacionaria.
Línea de medida.
Terminaciones en cortocircuito y con carga a determinar.
Línea de adaptación de impedancias con obstáculo transversal.
La figura 1 muestra la conexión de cada uno de estos elementos para una disposición típica del
banco de medida.



Figura 1: Configuraciones típicas de banco de medida
[3] DESARROLLO TEÓRICO DE LA PRÁCTICA.
En lapresente práctica se van a realizar tres medidas básicas necesarias en cualquier circuito de
microondas como son la determinación de la frecuencia de trabajo, medida del diagrama de onda
estacionaria y medida de coeficientes de reflexión y de la impedancia del circuito.
Comenzaremos el estudio resumiendo algunos de los resultados que se obtienen al estudiar la
propagación de un campoelectromagnético en una guía de ondas uniforme. Se considerará una
sección transversal de una guía de ondas por la que sólo se propaga un modo. Se toma como
referencia un sistema de ejes cartesianos de forma que la sección transversal de la guía esté en el
plano XY. Se definen los vectores de campo eléctrico y magnético transversal como las
proyecciones de los campos eléctrico y magnético sobre cadasección transversal a la dirección de
propagación de la energía electromagnética. Así se podrá expresar:
( ( ) ( )) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
(I ( z) I ( z)) (x y) (j w t) (I I ) (x y) (j w t)
V z V z x y j w t V V x y j w t
T i r
T i r
= ⋅ − ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= ⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
+ −
+ −
exp exp , exp , exp
exp exp , exp , exp
H h h
E e e
r r r
r r r
γ γ
γ γ
(1)Estas expresiones traducen el hecho que el campo eléctrico (o el magnético) resultan de la
superposición de una onda progresiva (denotada con los superíndices +, término en exp(−γ ⋅ z);
esta notación supone que el origen del eje Z está situado en el sentido que lleva el generador a la
carga) y una onda reflejada (denotada con los superíndices -,...