Acopladores de impedancia

©Constantino Pérez Vega
Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
Universidad de Cantabria - 2009

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ACOPLADORES DE IMPEDANCIA

ACOPLADORES DE IMPEDANCIA

Los acopladores de impedancia son elementos indispensables para conseguir la máxima
transferencia de potencia entre circuitos, ya sean amplificadores, osciladores,
mezcladores, etc. Un caso de aplicación importante es en elacoplamiento de líneas de
transmisión y antenas. La idea básica del acoplador se ilustra en la figura 1, en que un
generador, de impedancia ZG = RG + jXG suministra potencia a una carga de impedancia ZL
= RL + jXL. para que la transferencia de potencia entre generador y carga sea máxima, es
necesario que sus impedancias sean complejas conjugadas, es decir ZG = ZL*, en que ZL* es
el complejo conjugado deZL, es decir RL – jXL.
La función del acoplador es, por consecuencia, hacer que el generador “vea” en sus
terminales una impedancia compleja igual al conjugado de su impedancia interna, es
decir, ZG* = RG - jXG y del lado de la carga, la impedancia de salida del acoplador debe ser
igual al complejo conjugado de la impedancia de carga, ZL*.
En estas condiciones, se dice que las impedanciasestán acopladas, o adaptadas, en base a
las impedancias imagen. Esto significa que tanto el generador como la carga, “ven” en sus
terminales las imágenes (el conjugado) de sus respectivas impedancias. Esto puede
realizarse con circuitos formados por reactancias puras y, en el caso más simple, mediante
un transformador.

ZG
ZG*

Acoplador
de
Impedancias

ZL*

ZL

VG

Fig. 1.Acoplador genérico de impedancias

En general1, es deseable que en el acoplador no se disipe potencia, por lo que es frecuente
implementarlos con elementos puramente reactivos (bobinas y condensadores), lo que da
lugar a varias geometrías posibles: L invertida, T y Π. La teoría de los acopladores de
impedancia se basa, principalmente, en la aplicación de los teoremas de Thèvenin y
Norton. Sinembargo, hay que llamar la atención sobre las limitaciones de los circuitos
equivalentes de Thévenin y Norton, ya que dicha equivalencia es válida para la corriente
de carga y no para las condiciones internas del generador. Si no se tienen en cuenta estas
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“En general” significa aquí a veces no.

©Constantino Pérez Vega
Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
Universidad de Cantabria - 20092

ACOPLADORES DE IMPEDANCIA

limitaciones, los resultados que se obtienen pueden ser absurdos. Otro aspecto adicional a
tener en cuenta es que los circuitos equivalentes de Thévenin o Norton, pueden usarse
para calcular la eficiencia de los circuitos2.
En la práctica, la mayoría de las antenas requieren de acopladores de impedancia entre la
línea de transmisión y los elementosradiadores. La implementación de estos acopladores
puede hacerse diversas formas, dependiendo de la frecuencia y potencia de
funcionamiento. En el análisis de los acopladores de impedancia se suele emplear la
convención de que, si el circuito retarda o retrasa una señal por θº, se dice que el
defasamiento es negativo (capacitivo) y, si la adelanta, el defasamiento es positivo
(inductivo). Lasconfiguraciones más utilizadas son por lo general tres: L, T y π.
Los acopladores que se muestran son asimétricos o no balanceados, tal como se requiere
en el caso de líneas coaxiales. En el caso de acopladores simétricos o balanceados, la
reactancia de la rama en serie debe dividirse por dos. Las fórmulas de diseño que se dan
en las secciones siguientes son válidas cuando las impedancias delgenerador y la carga
son resistencias puras. Si estas impedancias son complejas la solución se complica
considerablemente y, al momento de escribir esto, no se ha encontrado un tratamiento
completo y adecuado del problema, si bien se utilizan también métodos gráficos. Aquí no
trataremos este problema.
Acoplador en L
El acoplador en L es el más simple y se configura con dos reactancias, una en...