El nuevo Estudio del acoplador direccional derivador de línea de 3dB

     [pic 1][pic 2]

COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

LABORATORIO

MICROONDAS 

Pre-Laboratorio, Práctica #4.

Estudio del acoplador direccional derivador de línea de 3dB.

Profesor.                                                                                                        Alumno.

Ing. Luis Parra.                                                                                        Nuñez José.                                                                                    

                                                                                            Sección: ING-T-6S-D-01.

Maracay 07 de Octubre de 2015.[pic 3]

    Es un dispositivo para distribuir señales de televisión en radiofrecuencia donde una de las salidas apenas tiene perdidas para dejar pasar el máximo de señal a otro dispositivo de reparto. Se suele utilizar en plantas de antenas comunitarias para derivar las salidas de una planta y dejar pasar el máximo de señal a la planta inferior. Se utilizan derivadores de distintas atenuaciones para dejar perfectamente ecualizadas las antenas colectivas.

    Los derivadores se pueden conseguir de diferentes salidas 1, 2, 4 y 8 generalmente y cada una de ellas de distintas atenuaciones.

    Un dato a tener en cuenta es que la perdida en derivación es siempre inversamente proporcional a la perdida en paso. Esto quiere decir que si compramos un derivador con una atenuación en derivación de 25 dB, en el paso nos perderá tan solo 0.7 dB, sin embargo si compramos un derivador con perdida en derivación de 10 dB en el paso nos perderá 3 dB, estas medidas también dependen de los fabricantes

    Los acopladores direccionales son redes de 4 puertos comúnmente usadas para muestrear una fracción conocida de la potencia que fluye en una dirección particular. En configuración de Microstrip, dos formas básicas de acopladores encuentran muchas aplicaciones: el acoplador direccional derivador de línea y el acoplador direccional de onda reflejada acoplada en paralelo.

    Estos acopladores realizan esencialmente la función de división de potencia, pero con dos importantes características a saber, los dos puertos de salida están aislados mutuamente y las señales de salida están desfasadas en 90 grados. Estos componentes forman los bloques básicos de muchos otros componentes de microondas, como mezcladores balanceados, atenuadores variables, filtros direccionales, diodo PIN de corrimiento fase y diplexores. En este capítulo, estudiaremos el desempeño teórico y práctico de un Microstrip acoplador derivador de 3 dB.

     Análisis de modo acoplado par (modo común) y modo acoplado impar (modo diferencial) de una red de cuatro puertos.

    El acoplador derivador de línea, el acoplador direccional de onda reflejada, y el anillo hibrido rat-race son redes de cuatro puertos que poseen un plano de simetría. Los parámetros de dispersión de dichas redes se pueden determinar considerando solo una mitad simétrica de la estructura para excitaciones de modo par y de modo impar. A fin de ilustrar el procedimiento, considere una red simétrica de cuatro puertos aplique una señal a1 en el puerto 1 como una superposición de dos excitaciones independientes; un en el modo par y otro en el modo impar. En el modo par, 3 excitan los puertos 1 y 4 con señales de tensión que tienen la misma amplitud y la misma fase (a1/2 y a1/2), y en el modo impar, las dos señales son iguales en amplitud y la misma fase (a1/2 y –a1/2). Esto se ilustra en la Fig. 4.1b. Así, en el plano de simétrico PP’ ocurre el mismo máximo de tensión en el modo par (modo común), y ocurre un mínimo en el modo impar (modo diferencial).

[pic 4]

[pic 5]

Para el análisis, es suficiente considerar solo una mitad de la estructura respecto a PP’. El problema así se reduce a una red de dos puertos con el plano PP’ representando una pared magnética (circuito abierto) para el modo par y una pared eléctrica (cortocircuito) para el modo impar (Fig.4.1c).

Llamemos S11 y S21 a los coeficientes de reflexión y de transmisión del modo par, respectivamente; y S11 y S21 a los correspondientes parámetros del modo impar. Por superposición, la suma de las dos excitaciones es igual a la señal de tensión aplicada al puerto 1 y sin señal en el puerto 4. Las señales de salida en los cuatro puertos son entonces la suma de las señales que surgen de las excitaciones del modo par y del modo impar. Y vienen expresadas por:

[pic 6]

[pic 7]

Parámetros básicos del acoplador direccional

A fin de definir los parámetros básicos de un acoplador direccional, considere el esquema de una red de cuatro puertos como se muestra  en la Fig.4.2. Designamos el puerto 1 como el puerto de entrada, al 2 el puerto de salida directa, el 3 como el puerto acoplado y el 4 como puerto aislado. Como se indica en la Fig.4.2, Ph es la potencia alimentada al puerto 1 desde una fuente adaptada, Ptr denota la potencia reflejada desde el puerto de entrada, y P2r, P3r y P4r denotan las potencias de salidas desde los puertos directos de salida, acoplado y asilado, respectivamente. Estas salidas de potencia dispersadas que emergen de los puertos 2, 3 y 4 examinan cargas adaptadas de modo que no hay ninguna potencia incidente de retorno en estos puertos.

...