Sobre el diseño, simulación y fabricación de acopladores direccionales de línea acoplada de múltiples secciones en banda C usando tecnología Microstrip

Traducido del inglés al español - www.onlinedoctranslator.com[pic 1]

Sobre el diseño, simulación y fabricación de acopladores direccionales de línea acoplada de múltiples secciones en banda C usando tecnología Microstrip

Abstracto—Este artículo presenta el diseño de acopladores direccionales de línea acoplada utilizando tecnología microstrip. Se verifica que al unir secciones a un acoplador direccional de línea acoplada, se puede aumentar el ancho de banda de trabajo del dispositivo, este aumento también se logra variando la longitud (L), el ancho (W) y la separación (Se) de las líneas de microbanda. dentro de las secciones del acoplador. Para ello se diseñaron acopladores de 1, 3 y 5 secciones. Para validar los diseños, se fabricaron dos prototipos con 3 y 5 secciones utilizando tecnología microstrip y se probaron en diferentes frecuencias de trabajo dentro de la banda C. Finalmente, se propone un procedimiento apropiado para sintonizar un acoplador, mediante la variación de los parámetros L, W y Se de las líneas de microbanda, basado en resultados experimentales.

Palabras clave—Coupler, C-Band, Microstrip, Factor de acoplamiento C, Longitud eléctrica efectiva, Linecalc, Parámetros S.

Acoplamiento direccional para mejorar la eficiencia del sistema para evitar perturbaciones y obtener medidas reales. En [2], por ejemplo, se desarrolló un prototipo para lograr un rango ajustable para la relación del divisor de potencia. De manera similar, en [3], se propuso una estructura novedosa de un acoplador direccional con ocho puertos usando dos pares de líneas acopladas de microbanda, la impedancia de entrada de los cuatro modos puede alcanzar50ω sin ningún circuito a juego. El dispositivo desarrollado en tal trabajo era compacto y barato. Por otro lado, en [4] un enfoque novedoso para una asimétrica-3dB También se propuso acoplador direccional de línea acoplada con radio de transformación de impedancia asegurada, además, en dicho trabajo, un procedimiento para secciones de línea acoplada también se

YoNTRODUCCIÓN

En la actualidad, los sistemas de comunicaciones modernos utilizan señales en el rango de unos pocos cientos de MHz a GHz, por lo tanto, es necesario que el equipo sea capaz de manejar anchos de banda crecientes para transportar grandes cantidades de información a fin de poder proporcionar una variedad de telecomunicaciones. servicios. La transmisión de señales de RF se puede realizar con elementos pasivos que cumplen esta función [1]. Los acopladores direccionales de línea acoplada se utilizan para monitorear y analizar las señales de radiofrecuencia que se envían desde un generador de RF a un dispositivo electrónico, como una antena, sin desconectar ningún elemento que sea parte del sistema.

Debido a la adaptación de impedancia entre el transmisor y la carga, los efectos de la reflexión de la potencia en la carga, la medición de la potencia en los transmisores requiere el uso de

978-1-5386-3123-2 / 17 / $ 31.00 © 2017 IEEE

representó mediante dos líneas desacopladas. En [5], se introdujo un nuevo diseño de un acoplador de línea de derivación utilizando una estructura de tierra defectuosa (DGS), el tamaño del acoplador se redujo al integrar las líneas de transmisión dentro del DGS que tienen una impedancia mucho más alta y ayudaron a reducir el tamaño de el circuito. En [6], varios circuitos asimétricos, simétricos y equivalentes mixtos genéricos del90 Se introdujeron secciones de línea de transmisión acopladas que se pueden aplicar a cualquier balun de Marchand independientemente de la impedancia de terminación y el coeficiente de acoplamiento.

Se han realizado investigaciones anteriores sobre acopladores direccionales, en [7], por ejemplo, un acoplador direccional de tres secciones que trabaja en la banda de 2,4 GHz se diseñó y fabricó utilizando tecnología de microbanda. El prototipo electrónico desarrollado en dicho trabajo permite la medición y análisis de señales de radiofrecuencia utilizando una Interfaz Hombre Máquina (HMI) de PC.

y tenía un costo de fabricación reducido en comparación con el equipo comercial. Asimismo, en [8], el diseño, simulación y fabricación de circuitos de acoplamiento direccional de tres secciones se realizó utilizando el software ANSOFT DESIGNER. En [2], también se presentó el diseño de un acoplador de carrera de ratas de línea acoplada, con un amplio rango ajustable de relación de división de potencia. Además, con la combinación de las líneas acopladas TRD propuestas y las líneas acopladas en paralelo, el acoplador de carrera de ratas tiene la característica de puertos de entrada / salida no cruzados.

• Modo par: las corrientes a lo largo de las líneas de transmisión son iguales en magnitud y fase dando lugar a un plano virtual abierto en el plano de simetría.

Los rangos de frecuencia de trabajo para la banda C son:

• 3,7 a 4,2 GHz • 5,9 a 6,4 GHz.

Las frecuencias de trabajo seleccionadas para el diseño fueron 4 y 6

GHz. Primero, los valores de impedancia de la línea de microbanda se

En [9], se presentó un nuevo material compuesto de línea acoplada llamado ”CRLH”, que tiene una forma de onda de retardo con niveles de acoplamiento arbitrarios y un ancho de banda amplio. El comportamiento de este nuevo material fue explicado por el análisis de modo par e impar y validado por experimentación y simulaciones de onda completa. También se describió el modelo de micro-línea CRLH y su base teórica.

Sin embargo, la frecuencia máxima de trabajo alcanzada en [7] fue de 2,4 GHz, en [8] el acoplador direccional de línea acoplada de tres secciones se diseñó sin analizar previamente el comportamiento de un acoplador de una sola sección o el porcentaje de ancho de banda agregado por cada sección adicional. . Con base en lo anterior, se desea determinar el porcentaje de ancho de banda que se incrementa adhiriendo cada nuevo tramo al diseño inicial de un solo tramo, en base a lo establecido teóricamente.

Por lo tanto, en este trabajo investigaremos el concepto teórico que define a estos dispositivos, el ancho de banda aumenta a medida que se unen secciones al acoplador. Para eso, primero se diseñarán acopladores direccionales de línea acoplada para 1, 3 y 5 secciones para que funcionen en los rangos de frecuencia de la banda C de 3,7 a 4,2 GHz y de 5,9 a 6,4 GHz utilizando el software ADS (Advanced Design

System) y luego estos Los diseños se implementarán utilizando tecnología microstrip. Luego se realizarán pruebas de laboratorio para hacer una comparación entre los resultados simulados y experimentales para determinar si el proceso de diseño implementado fue apropiado.

...