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• Matias Ezequiel Sigismondi

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Universidad Tecnológica Nacional - FRBA

2013

Medidas Electrónicas II Guía de Ejercicios – Unidad Temática 4 Ejercicios Parámetros S 1) Sea la red resistiva PI como muestra la fig. 1, se pide: Zo

36 Ω

ZL

150 Ω

150 Ω

Figura 1

Figura 2

a) Calcule los 4 parámetros S del cuadripolo si Zo = 50 Ω. b) Si el cuadripolo anterior consiste en 3 resistencias tipo SMD como muestra la figura 2, con capacidades parásitas shunt de 50 fF, grafique los valores de S11 y S21 (módulo en dB y fase en grados) hasta 10 GHz.

2) Se tiene un generador de señales de RF cargado con una carga ZL de 50 ohm a través de un DC Block (capacitor en serie de 20 pF) como muestra la figura. Zg C

Eg

ZL

Zo a) Calcule la frecuencia mínima de trabajo del generador para que el módulo del coeficiente de reflexión Γ del conjunto carga / DC Block sea de -20 dB. b) Si la Pgzo = 0 dBm y Γg = 0, calcule la frecuencia a la cual se disipa -1 dBm en la carga. c) Demuestre que el cuadripolo anterior tiene una eficiencia de potencia del 100 %.

3a) Calcular mediante diagrama de flujo el Γ de entrada Γ1 (en dB) de un atenuador de 6 dB con la siguiente matriz S, y cargado en su salida con una carga con ΓL en función de la frecuencia según muestra la tabla:

0,05

0,5

0,5

0,1

SA =

Frecuencia DC 100 MHz 200 MHz 300 MHz 400 MHz

ΓL 0 0,10 0,20 0,30 0,50

Pag. 1

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Medidas Electrónicas II 3b) Compare los diferentes valores obtenidos de Γ1 del punto anterior y compárelo en cada caso con el valor en dB de la carga. Qué conclusión puede tomar? 4) Calcule la ROE de entrada de un atenuador de 3 dB con S11 = S22 = 0 y con la salida cargada con un |ΓL| = -14 dB. 5) Se tiene un cuadripolo conectado a un generador de RF y cargado a su salida como muestra la siguiente figura: Generador:

Carga: Zg

Pgzo = 1 W Γg = 0,2

Γ1´

ΓL = 0,5 Eg

Cuadripolo

ZL

Cuadripolo: 0

0,5 Puerto 1

S= 0,5

Puerto 2

0,4

a) Calcule el Γ del puerto 1 de entrada del cuadripolo cargado con ΓL. b) Calcule la potencia que transfiere el generador al conjunto cuadripolo / carga. c) Calcule la potencia que disipa la carga ZL. d) Reemplace el generador y el cuadripolo por un generador equivalente y calcule los valores de Pgzo´ y Γg´.

6) Sea un cuadripolo similar al del ejercicio anterior, se pide calcular los valores de atenuación, pérdida de inserción, error por desadaptación (en dB) y eficiencia (en %) para los siguientes casos: a) S11 = 0 b) S11 = 0 b) S11 = 0,2

S22 = 0 S22 = 0 S22 = 0,2

Γg = 0 Γg = 0,2 Γg = 0,2

ΓL = 0 ΓL = 0,2 ΓL = 0,2

7) Se tiene un cuadripolos similar al del ej 5) cargado con una ZL. Sin embargo, solo se puede medir el Γ1 de entrada de dicho cuadripolo cargado. Si se sabe que su matriz S es:

-0,2

0,8

0,8

-0,2

S=

y además que Γ1 = 0, se pide calcular el valor de ZL utilizando el método de De-embedding de 1 puerto.

8) Se tiene un cuadripolo X conectado a un generador, un cuadripolo Y cargado con una ZL y ambos cuadripolos conectados a través de una línea de transmisión ideal de ¼ de longitud de onda y Zo de Z característica como muestra la siguiente figura: Pag. 2

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Medidas Electrónicas II L = λ/4

Zg Cuadripolo X

Eg

Puerto 1x

Datos: Pgzo = 1 W Γg = 0

Cuadripolo Y

Zo=50 Ω

Puerto 2x

0,35

0,5

0,5

0

Puerto 2y

Puerto 1y

Sx =

ZL

0

0,707

0,707

0,3

Sy =

ΓL = 0,3

Se pide: a) Calcule el Γ del puerto 1x. b) Calcule la potencia disipada en la carga ZL mediante: b1) Método de diagrama de flujo de señales. b2) Usando parámetros T. b3) Cálculo de generador y cuadripolo equivalentes. c) Repita el pto b) en el caso que: Γg = 0,1

S22x = 0,1

S11y = 0,1

d) Saque conclusiones de los resultados obtenidos en b) y c). 9) Se tiene una Z serie Zx conectado en cascada entre los cuadripolos A y B, como muestra la siguiente figura:

Cuadripolo A

Zx

Cuadripolo B

Si Zo = 50 Ω, se conoce la matriz S de los cuadripolos A y B, y además se midieron los parámetros S del conjunto de los 3 cuadripolos, se pide calcular el valor de Zx utilizando el método de De-embedding con parámetros T.

0,333

0,666

STOTAL =

0,111

0,888

0,888

0,111

SA = SB = 0,666

0,333

Pag. 3

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Medidas Electrónicas II 10) Se tiene un acoplador bidireccional con el puerto 1 conectado directamente a un generador de RF y el puerto 2 a una carga como muestra la siguiente figura y con las siguientes características:

Generador: Γg = 0,1 Pgzo = 1 W

Generador RF

P3

P4 P2

P1

Carga: ΓL = 0,1

ΓL

Acoplador: 0,050

0,915

0,100

0,004

0,915

0,050

0,004

0,100

0,100

0,004

0,100

0,040

0,004

0,100

0,040

0,100

S acopl =

a) Calcule la directividad del acoplador. b) Si los puertos P3 y P4 están cargados con sensores de potencia con Γ = 0 y el acoplador se usa como un reflectómetro, se pide calcular el Γ medido como cociente de P4 y P3. c) Calcule la potencia disipada en la carga. 11) Se tiene un cuadripolo conectado a un generador con un lazo de nivelación con divisor de potencia (power splitter) como muestra la siguiente figura: Generador:

Generador RF

P3

Γg = 0,1 Carga:

50 Ω

P1

50 Ω ΓL = 0,2 P2 Cuadripolo

ZL

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Medidas Electrónicas II 0,020

0,480

0,510 0,3

S splitter =

0,480

0,245

0,250

0,510

0,250

0,248

0,707

S cuadrip = 0,707

0,3

Si se mantiene la potencia constante en 1 W en el puerto 3 del divisor de potencia usando un sensor de potencia con Γ3 = 0, calcule: a) el Γ equivalente de salida del conjunto generador / divisor de potencia. b) la potencia que recibe el conjunto cuadripolo / carga. c) la potencia disipada en la carga.

12) Se tiene un amplificador pasabanda en 300 MHz compuesto por un transistor BFR90 y dos redes de adaptación a la entrada y a la salida como muestra la figura: Polarización: VCE = 10 V Ic = 5 mA

Pgzo = 1 mW

Si ambas redes de adaptación están ajustadas para máx. transferencia de potencia y el S12 de transistor = 0, calcule: a) Los valores de C y L usando el diagrama de Smith. b) La ganancia de potencia del transductor unilateral GTu en dB. c) Calcule la potencia en la carga. Ejercicio Adicional: Sea el siguiente circuito:

Generador Zg Eg

Amplificador

Atenuador

ZL = 100 Ω

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Medidas Electrónicas II Datos: Generador: Γg = -0,2 Pgzo = 1 W

Amplificador: -0,2

0,1

10

0

Atenuador:

S Ampl =

0,3

0,03

0,03

0

S ATT =

Si la Zo = 50 Ω, se pide: a) Calcule la PIN del amplificador. b) Calcule la PIN del atenuador. c) Calcule la PL en la carga ZL.

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