I. OBJETIVOS...........................................................2 II.MARCO TEÓRICO...............................
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I. OBJETIVOS...........................................................2 II.MARCO TEÓRICO..............................................2 1...........................................................Simulación 4 TRANSFORMADOR DE UN CUARTO DE LONGITUD DE ONDA.......................................5 TRANSFORMADOR BINOMIAL DE UN CUARTO DE LONGITUD..................................8 IV........................................................RESULTADOS 12 V. OBSERVACIONES............................................13 VI..................................................CONCLUSIONES 13 VII................................................BIBLIOGRAFÍA 14
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Ingeniería Electrónica
LABORATORIO 2 – TRANSFORMADOR DE LAMBDA CUARTOS OBJETIVOS
I.
Demostración del acoplamiento de impedancias se puede lograr utilizando un transformador de λ/4
Acoplar una carga resistiva ZL=75Ω a una Zg=50Ω con transformadores multisección Binomial
Demostrar que en un transformador binomial , a un determinado número de secciones la respuesta es tan llana cerca de la frecuencia diseñada.
Demostrar nuestros conocimientos teóricos acerca de adaptación de impedancias en líneas de transmisión.
Obtener destreza en el manejo del simulador.
Comprobar nuestras simulaciones y cálculos hechos en el analizador de espectros y discernir acerca de esto.
II.
MARCO TEÓRICO
Transformador en cuarto de onda Adaptación con una sección de línea de transmisión Adaptación de impedancias.- Técnicas que consisten en la eliminación de reflexiones que se producen en la línea de transmisión cuando esta se encuentra terminada con una carga de impedancia distinta de la impedancia característica de la línea. Transformador de lambda cuartos.-
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Impedancia equivalente de una línea de longitud λ/4 terminada por una carga de impedancia ZL .
Adaptación de un impedancia de carga
Z L real.
El transformador de λ/4 se inserta directamente en la carga
ZL .
La impedancia característica del transformador de λ/4 es la media geométrica entra la impedancia de la carga y la impedancia característica de la línea a la cual se desea adaptar la carga. Adaptación en potencia Valores de ZC y d que garantizan máxima transferencia de potencia entre un generador de impedancia interna ZG = RG + jXG y la impedancia ZL:
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Adaptación a una línea de transmisión de impedancia ZC De forma análoga puede diseñarse una red que permita adaptar la carga ZL una línea de transmisión de impedancia característica ZC1
III.
PROCEDIMIENTO
1. Simulación Para la simulación del transformador de λ/4,hemos colocamos las características de nuestra placa como el grosor que es de 1.58mm y de Er 4.15. Estos transformadores deben resonar a frecuencia de 1.2GHz . Los pasos a seguir son los siguientes:
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Primero abrimos el ANSOFT DESIGNER, cambiamos los parámetros indicados anteriormente, teniendo ya listo las especificaciones de la placa en la que vamos a trabajar, comenzamos añadiendo un puerto de interfaz y una tierra a la ventana del proyecto. Seguido insertamos una linea de transmisión , estas estan disponibles en COMPONENTES en la ventana de panel de la izquierda, añadimos un transformador λ/4n seleccionandolo de MICROSTRIP que se encuentra dentro de la seccion COMPONENTES y luego en TRANSMITION LINES y MICROSTRIP TRANSMISION LINE, ELECTRICAL LENGTH.
TRANSFORMADOR DE UN CUARTO DE LONGITUD DE ONDA Armamos el circuito como se muestra en la figura
Para la línea de transmisión de 50 ohm configuramos de la siguiente manera:
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Obtenemos el ancho y longitud de la línea de transmisión Para la línea de transmisión que será el adaptador de impedancias tenemos que ponerlo con
una impedancia
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Finalmente configuramos para la línea de 100 ohm
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El circuito en el layout del software
Las pérdidas de retorno simulado en el Ansoft. Aquí se muestra la grafica del
TRANSFORMADOR BINOMIAL DE UN CUARTO DE LONGITUD En esta sección se explica el diseño de un transformador binomial de 3 etapas. Este transformador debe adaptar una línea de 50 ohm y una de 150 ohm. Armamos el circuito como se muestra en la figura
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En el anterior diseño preferimos anular la línea que va al modulo , entonces obtuvimos 3 etapas que serian la unión de 3 transformadores lambda cuartos.
Para el diseño de este transformador haremos uso de la tabla 5.1 del libro ingeniería de microondas David M. Pozar.
En este coso usamos N=3 luego dividimos y dividimos Entonces según la tabla
Entonces Estas son impedancias de transformadores λ/4. Cada línea se tendrá que calcular su ancho y su largo por medio del simulador.
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Para Z1 configuramos la línea de transmisión como se muestra
Para Z2 configuramos la línea de transmisión como se muestra
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Para Z3 configuramos la línea de transmisión como se muestra
El circuito en el layout del software
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Las pérdidas de retorno simulado en el Ansoft
IV.
RESULTADOS
RESULTADO DEL TRANSFORMADOR LAMBDA CUARTOS
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RESULTADO DEL TRANSFORMADOR BINOMIAL LAMBDA CUARTOS
V.
OBSERVACIONES
VI.
Al momento de soldar la resistencia smd, se debe de hacer con la menor cantidad posible de estaño Los hilos de cobre, al igual que la resistencia smd se debe de soldar con la mínima cantidad posible de estaño [para que tenga buena caída y buena forma de la señal reflejada Se debe de contar las inductancias y capacitancias en la simulación para que salga a la frecuencia deseada Para hacer una buena medida, los conectores deben de estar bien ajustados
CONCLUSIONES Es posible utilizar segmentos de línea como adaptador de impedancia. Una de las formas utilizadas es el adaptador de cuarto de onda. Para construirlo, se agrega un
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segmento de línea de largo L e impedancia Za entre la carga y la línea de transmisión.
Se desea que la impedancia equivalente vista desde el final de la línea de transmisión sea igual a Z0. Sabemos a partir de la ecuación (2.11) que esta impedancia viene dada por:
Si elegimos el largo de la línea igual a Entonces:
y por tanto la condición impuesta se cumple siempre que
Es muy difícil de bajar la frecuencia de forma empírica por lo que se recomienda que se haga un modelo de prueba cuya diferencia de frecuencia se le resta al nuevo modelo, claro esta que esta es una recomendación empírica y ese sobre salto de frecuencia se puede deber a muchos factores como el conector el equipo las pequeñas fallas.
Tener mucha fe al momento de la medición ya que a veces la maquina se des calibra y el ingeniero te jala, tener muy en cuenta
Se hicieron 15 modelos de prueba de los cuales 12 tenían un aproximado de el 10 % de aumento de frecuencias osea median aproximadamente 1320.
VII.
Laboratorio
BIBLIOGRAFÍA
Fotocopias entregadas por el Ingeniero del curso.
Libro de consultas POZART
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