Acoplador De Lineas

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja

MICROONDAS
Proyecto Semestral
Integrantes:
* Jasmine A. Chuncho A.
* I. Soledad Riofrío P.

ACOPLADOR DE LINEAS ACOPLADAS PARA LA BANDA KU
Características de la Banda KU:
Rango de Frecuencia Recomendado: 12.4 a 18.0 GHz
Frecuencia Central: 14.9398 GHz

Introducción:
Los acopladores direccionales de potencia,(branch-line, anillo hibrido, líneas acopladas) son parte esencial en el diseño de multitud de subsistemas de radiofrecuencia (RF) y microondas, tales como moduladores en cuadratura, amplificadores balanceados, desfasadores, etc.
Dichos dispositivos son redes formadas por cuatro puertos de acceso. Una de sus funciones principales es permitir la división de potencia de la señal incidente en uno de suspuertos (“puerto de entrada”) entre otros dos puertos (“puerto directo y acoplado”), de manera arbitraria (a fijar mediante los parámetros de diseño del acoplador) y con un cierto desfase entre las subcomponentes de señal divididas, no llegando potencia al cuarto puerto (“puerto aislado”). De forma dual, los acopladores direccionales también permiten realizar funciones de combinación de señales, estavez tomando como acceso de salida el puerto de entrada del acoplador al incidir sobre los puertos directo y acoplado las dos señales a superponer.
Un acoplador direccional de potencia es una unión de cuatro puertos con una serie de propiedades.
Básicamente consta de dos líneas de transmisión y un mecanismo de acoplo entre ellas. Suponiendo los cuatro puertos cargados con sus impedanciascaracterísticas, y a la frecuencia de diseño del acoplador:
* Una porción de la onda que viaja de 1 (puerto de entrada) a 2 (puerto directo respecto al puerto 1) se acopla a 3 (puerto acoplado respecto al puerto 1) pero no a 4 (puerto aislado respecto al puerto 1).
* Una porción de onda que viaja de 2 (puerto de entrada) a 1 (puerto directo respecto al puerto 2) se acopla a 4 (puerto acoplado respecto alpuerto 2) pero no a 3 (puerto aislado respecto al puerto 2).
* De forma análoga para los puertos 3 y 4.
Acoplador de líneas acopladas:
Para estructuras de líneas de transmisión planares, se usan frecuentemente las líneas de transmisión acopladas para la construcción de acopladores direccionales. En la Figura 1 ilustramos un acoplador direccional microstrip formado por dos líneas microstripacopladas. El análisis del acoplador de línea acoplada se lleva a cabo teniendo en cuenta la simetría de la estructura.
La línea microstrip acoplada se distingue por presentar dos modalidades de excitación que se pueden aprovechar para construir acopladores direccionales.
Tomaremos el ejemplo que se muestra en la figura, a la que aplicaremos el método de análisis modo par/ modo impar:

Fig1.Estructura de un Acoplador de líneas acopladas
Suponiendo que se inyecta potencia por el puerto 1, la situación es equivalente a la superposición de las configuraciones modo par / impar mostradas en la figura:

Fig2. Circuito Equivalente de un acoplador direccional de líneas acopladas
Análisis del modo par:
I1e= I3e, V1e=V3e (1)
I4e=I2e, V4e=V2e (2)
Zine= ZoeZocosθ+jZ0esenθZoecosθ+jZ0senθ(3)
V1e= V0 Zine Zine+Z0 (4)
I1e= V0 Zine+Z0 (5)
Análisis del modo Impar:
V1o= -V3o I1o= -I3o (6)
V4o= -V2o I4o= -I2o (7)
Zino= Z0oZocosθ+jZ0osenθZ0ocosθ+jZ0senθ (8)
V1o= V0 Zino Zino+Z0 (9)
I1o= V Zino+Z0 (10)
Para conseguir la adaptación en todos los puertos, teniendo en cuenta la simetría del conjunto, bastacon imponer la condición Zin= Z0 , donde, aplicando el principio de superposición:
Zin=V1I1= V1e + V1oI1e+ I1o= Zine Zine+Z0 + Zino Zino+Z0 1 Zine+Z0+1 Zino+Z0 (11)
Zin= Zino Zine+Z0 + Zine Zino+Z0 Zine+ Zino+ 2Z0 (12)
Zin= 2 ZinoZine+Z0( Zino+ Zine) Zine+ Zino+ 2Z0 (13)
Tomando:
ZinoZine= Zo2 (14)
Zin=Z0 (15)
Z0= Zine Zino (16)
Una...