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Introducci´ on Acoplador direccional Lo que hay que tener en cuenta del Ad Acoplador Lange conclusiones

Acoplador direccional y Lange Eduardo Moctezuma Pascual ´ Instituto Nacional de Astrof´ısica, Optica y Electr´ onica

22 de junio de 2017

Introducci´ on Acoplador direccional Lo que hay que tener en cuenta del Ad Acoplador Lange conclusiones

Contenido Introducci´on ¿Qu´e es un acoplador? Acoplador direccional Vista general del acoplador direccional Lo que hay que tener en cuenta del Ad Descripci´on Acoplador Lange Vista general del Lange conclusiones

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¿Qu´e es un acoplador direccional?

Los acopladores direccionales son circuitos de cuatro puertos donde un puerto est´a aislado del puerto de entrada. • Son de los componentes m´ as importantes en sistemas de

comunicaci´on ´optica y en circuitos de microondas. • La tecnolog´ıa de los acopladores direccionales, permite

superar los principales inconveniente de desacople en tecnolog´ıas planares.

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• Los acopladores direccionales son redes rec´ıprocas pasivas. • El circuito es (idealmente) sin p´ erdidas. • El acoplamiento se produce en λ4 (o m´ ultiplos) del

dispositivo.

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¿Qu´e quiere decir ”direccional” ?

• Un puerto considerado como la entrada (Input). • Un puerto es considerado como el puerto .a

trav´es”(Through) donde la mayor´ıa de la se˜ nal incidente sale.

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¿Qu´e quiere decir ”direccional” ?

• Un puerto considerado como el puerto .acoplado”(Coupled)

,donde una fracci´ on fija de la se˜ nal de entrada aparece(dB). • Un puerto considerado como el puerto .aislado”(Isolated),

que suele terminar en una carga acoplada interna o externamente pareciendo un dispositivo de tres terminales

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En resumen un Acoplador direccional

Dispositivo que permite detectar y separar las ondas incidentes y reflejadas presentes en una l´ınea de transmisi´ on.

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Acoplador f´ısico

Figura: Acoplador direccional f´ısico

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Los puertos 1 y 2 se conocen como ”l´ınea principal”

Figura: Estructura interna

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Figura: S´ımbolo

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Ventajas competitivas

• Minimizaci´ on del uso de componentes de montaje

superficial. • Mejora de la fiabilidad de los equipos. • Reducci´ on de coste y tiempo de montaje. • Integraci´ on directa.

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Usos y aplicaciones

• Monitorizaci´ on de potencia. • Amplificadores y mezcladores balanceados. • Moduladores, receptores. • Redes de alimentaci´ on de arrays de antena.

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acoplador interior y exterior

Los acopladores direccionales se utilizan para redistribuir se˜ nales, para proporcionar puntos de prueba (test point).

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acoplador interior y exterior

Figura: Vista de acoplador interno y otro externo

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generalidades de acoplador

El acoplador direccional entregar´ a una salida atenuada en 0.46 dB (Inserci´on) y la otra atenuada 10 dB (Atenuaci´on -Tap ). En la pr´actica, un acoplador direccional que presenta 10 dB en el tap, presentar´a no menos de 1.5 dB de inserci´ on.

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Ejemplo de uso del Acoplador Direccional

Para la medici´on con un analizador de redes es fundamental separar las se˜ nales incidente, reflejada y transmitida. (Reflectometro)

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Ejemplo de uso del Acoplador Direccional

Figura: Medicion de S22 con VNA

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Perdidas por inserci´on

En un acoplador direccional ideal, las p´erdidas de la l´ınea principal desde el puerto 1 al puerto 2 (P1 ? P2) debido a la potencia acoplada al puerto de salida son: P´erdida por Inserci´on = Loss = 10 ∗ log(1 − ( PP 31 ))dB

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Perdidas por inserci´on

Las p´erdidas son una combinaci´ on de p´erdidas de acoplamiento, p´erdidas diel´ectricas, p´erdidas del conductor y p´erdidas por ROE.

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Par´ametros que determinan a un acoplador

• Acoplamiento • Frecuencia • P´ erdidas • Aislamiento • Directividad

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Aislamiento

El aislamiento de un acoplador direccional puede ser definido como la diferencia en niveles de se˜ nal en dB, entre el puerto de entrada (P 1 ) y el puerto aislado (P 4 ) , estando los otros dos puertos conectados a cargas acopladas. f actor de aislamiento=−10 ∗ log( PP 41 )

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Directividad

La directividad deber´ıa ser lo m´ as alta posible, no es medible directamente, y es calculada a partir de la diferencia entre las medidas de aislamiento, acoplamiento y p´erdidas: Directividad (dB) = Aislamiento−Acoplamiento − P´erdidas

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Figura: Prototipo de acoplador direccional

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Algunos modelos de acoplador direccional

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Cuadratura Acoplador direccional de 3 dB con salida desfasada 900

Figura: acoplador en cuadratura

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Lange El Lange es el acoplador de cuadratura es mejorado con; baja p´erdida, amplio ancho de banda, dise˜ no compacto y elementos de CAD.

Figura: acoplador en cuadratura

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Lange

• La longitud f´ısica de un acoplador de Lange es

aproximadamente un cuarto de longitud de onda en la frecuencia central. • La anchura combinada de las tiras es comparable a la

anchura de una l´ınea Z0 (50Ω) sobre el sustrato.

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Lange

Figura: dimensiones

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Lange

Para una entrada dada en un acoplador de Lange (u otros tipos de acopladores de cuadratura), los tres puertos de salida se pueden denotar • Puerto aislado. • Puerto a trav´ es. • Puerto Acoplado.

Con ´angulo de transmisi´ on de -90 grados en comparaci´on con el puerto ”through”.

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Lange

• Los acopladores de Lange se han utilizado en UHF. • Langes operar no superior a 25 GHz.

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Lange

Figura: Lange f´ısico

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Lange

Figura: Par´ ametros a tomar en cuenta

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conclusiones

• Por lo encontrado en la literatura y en la red el acoplador

direccional tiene mucho m´ as ventaja comercial. • La implementaci´ on de estos dispositivos es relativamente

barata, ofrece muchas beneficios y aplicaciones.

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