Acoplador_anillo

ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

MICROONDAS

PRACTICA II
Integrantes



:

Guerrero Cristian
Peña Andy

Docente

: Ing. Marco Morocho.

Paralelo

: “B”

Fecha

: 23-01-2015

LOJA – ECUADOR

Tema: Diseñar un acoplador en anillo de microondas
Objetivos




Diseñar un acoplador en anillo con el fin de analizar sus parámetros S.
Realizar los cálculos para caracterizar al acoplador a lafrecuencia de 1.6 GHz.
Simular el acoplador mencionado y observar sus respuestas frente a la frecuencia
dada.

Marco teórico
Matriz de parámetros S: Se utilizan para describir el comportamiento eléctrico de un
circuito de microondas visto desde los n puertos, la matriz de dispersión hace
referencia a las ondas de voltaje incidente desde los puertos y reflejada por los
puertos.
Microcinta: Es una línea detrasmisión plana, es muy popular debido a que puede ser
producida por fotolitográfica y puede ser integrado fácilmente a otros dispositivos
pasivos o activos de microonda. El conductor tiene ancho (W) que esta impreso sobre
un subtrato dieléctrico de grosor (d) y de permeabilidad relativa εr
Acoplador en anillo es también llamado híbrido de 180° es una red de cuatro puertos
con un desfase de 180°entre los dos puertos de salida. También puede ser operado de
manera que las salidas estén en desfase. Como podemos observar en la Figura del
símbolo del acoplador híbrido, si una señal es aplicada al puerto 1 se dividirá en forma
equitativa en dos componentes en fase en los puertos 2 y 3, y el puerto 4 quedará
aislado. Si la señal es aplicada al puerto 4, esta se dividirá en forma equitativa endos
componentes con un desfase de 180° en los puertos 2 y 3, y el puerto 1 quedará
aislado
Cuando se opera como sumador, las señales aplicadas en los puertos 2 y 3 serán
sumadas en el puerto 1, y la respectiva diferencia quedará en el puerto 4. Por lo tanto,
los puertos 1 y 4 se refieren como la suma y la diferencia de los puertos
respectivamente.

Fig.1 Acoplador en anillo.

Para el diseño de unacoplador en anillo se debe empezar por lo siguiente:

 S11
S
S    21
 S 31

S 41

S14 
S 24 
S 34 

S 44 

S12 S13
S 22 S 23
S 32 S 33
S 42 S 43

Se conoce que este circuito es simétrico y reciproco de tal manera se puede obtener

S11  S 33
S 22  S 44
S 21  S 43  S12  S 34
S 41  S 43  S14  S 32
S 31  S13
S 42  S 24
Con lo que se puede reescribir la matriz de dispersión S11
S
S    21
 S 31

S 41

S 21
S 22
S 41
S 24

S 31
S 41
S11
S 21

S 41 
S 24 
S 21 

S 22 

Realizando el análisis de excitación par e impar
2

Zo


Zo

4


2Zo

4

3
4


Zo

4

Fig.2 Acoplador en anillo para
Zo el análisis par e impar.
4

1
b1E  b10 
2
1
b2  b2 E  b20 
2
1
1
b3  b3E  b30   b1  b1E  b10 
2
2
1
1
b4  b4 E  b40   b2  b2 E  b20 
2
2

b1 Análisis circuito par
b2 E

a1 E

2Zo

Zo

Zo


4

b1 E


2Zo

8

3
8

2Zo

Fig.3 Análisis par del acoplador en anillo

b1E 

1 j 2  j 2 1
2
j


1  j 2  j 2 1 2 j 2
2

b2 E 

2
2
j


1  j 2  j 2 1 2 j 2
2

Análisis circuito impar
b2 E

a1 E

2Zo

Zo

Zo


4

b1 E


2Zo

8
2Zo

3
8

Fig.4 Análisis impar del acoplador en anillo

j
2
j
b20 
2

b10 

Sustituimos en lasecuaciones anteriores:

1 j
b1  

2 2
1 j
b2  

2 2

j 
  0  S 11
2

1 j
b3  

2 2
1 j
b4  

2 2

j  j
 S31

2
2

j  j
 S 21

2
2

j 
  S 41
2

Con los valores encontrados podemos completar la matriz de dispersión

 0

 j
S     2j

 2
 0

4

S
k 1

ki

j
2

j
2

0

0

0

0

j
2

j
2


0 

j 
2
 j

2
0 


S kj*  0

*
*
*S11S12*  S 21S 22
 S31S32
 S 41S 42
j *
( S 22 )  0
2
S 22  0

S 22  0
*
*
*
Para i  2, j  3 S12 S13*  S 22 S 23
 S 32 S33
 S 41S 43
0

j j
 j 
 S 42 
0
2 2
 2
j
S 42 
2
Con los valores encontramos la matriz de dispersión

 0
 j

S     2j

 2
 0


j
2

j
2

S 22

0

0

0

S 24

j
2


0 

S 24 

 j

2
S 22 


Normalizando la matriz queda

0...