Componentes De Radiofrecuencia

n un sistemade transmisión, es imprescindible la existencia de un equipo transmisor, un canal de comunicación y un dispositivo receptor. Las características del transmisor y del receptor deben ajustarse a las características del canal.

En los sistemas de radio, el canal es conformado por el aire y la manera de lograr que una señal se propague en el espacio, es mediante ondas electromagnéticas, comúnmente denominadas ondas de radio. Estas ondas, para transportar informaciones necesitan ser modificadas en alguno de sus parámetros en función de la información.

Los componentes, son piezas que componen una radio frecuencia (RF) del circuito. Cuando estos componentes (resistencia, inductor y condensador) están diseñados en circuitos con frecuencia variable, las cosas no suelen ser como parecen. Los condensadores en ciertas frecuencias dejan de ser condensadores en absoluto, sino se comporta como un inductor, mientras que los inductores pueden parecerse a los condensadores, resistencias y puede tender a ser un poco de ambos. En este trabajo, hablaremos de las propiedades de resistencias, condensadores y bobinas en la radiofrecuencia que se refieren al diseño de circuitos.

COMPONENTES DE CIRCUITOS EN RADIOFRECUENCIA (RF).

* Resistores, efecto pelicular

La resistencia es la propiedad de un material que determina la velocidad a la que la energía eléctrica es convertida en energía térmica. Por definición:

1 voltio a través de 1 ohm = 1 coulomb por segundo

= 1

ampere

En esta circunstancia la disipación térmica es de 1 watt.

P = EI

= 1 volt x 1 ampere

= 1 watt

Las resistencias se utilizan en todos los circuitos, como redes de polarización del transistor, combinadores de la señal,etc. Sin embargo, muy rara vez se define el comportamiento real de las resistencias una vez que se salga del mundo de las corrientes directas (DC). En algunos casos, tales como el transistor de polarización de redes, la resistencia seguirá realizando su función circuital en DC, pero a la vez puede interrumpir la operación puntual del circuito en RF.

Resistencia de Circuito Equivalente

El circuito equivalente de un resistor en la radiofrecuencia es como se muestra en la siguiente figura:

Donde R es el valor de la resistencia en sí, L es la inductancia de alambre y C es la combinación de las capacitancias parásitas que varía del resistor a resistor sobre la estructura de la resistencia.

Las resistencias de composición Carbón son sumamente pobres para el manejo de las frecuencias altas; éstas consisten densamente lleno de partículas dielectricas o carbon granulados. Entre cada par de carbón granulado posee muy pequeñas capacitores parásitas, y éstas en conjunto son significantes, sin embargo, son el principal componente en dispositivos de circuito equivalente.

Las resistencias bobinadas también posee problemas en la radio frecuencia. Las impedancias de éstas varía ampliamente en frecunecias distintas. Esto es particularmente cierto en valores

bajo de resistencia en el rango de frecuencia entre 10 MHz a 200 MHz. El inductor L, mostrado en la figura anterior, es mucho mas grande en resistencias bobinadas que resistores de composición carbon carbón. Estos valores pueden ser calculados utilizando la formula de aproximación de inductancia de simple capa o monocapa con nucleo en el aire. Debido a las resistencias bobinadas parecen inductores, sus impedancias aumentará a medida que aumenta la frecuencia. En una cierta frecuencia (Fr), la inductancia (L) resonará con la derivación de capacitancia (C), produciendo una impedancia pico. Cualquier incremento en la frecuencia, causará disminución en la impedancia del resistor como se muestra en la siguiente figura.

Las resistencias de película metalizado poseen mejores características para la frecuencia. Su circuito equivalente es el mismo de las dos resistencias anteriores, pero los valores de los elementos parasitos individuales en el circuito equivalente disminuye.

La impedancia de los resistores de película metalizado tienden a disminuir con la frecuencia por encima de los 10 MHz, como se muestra en la siguiente figura.

Esto se debe a la derivación de capacitancia en el circuito equivalente. Con frecuencias muy altas y valores de resistencias bajas (debajo de 50ohm), la inductancia de alambre y el efecto pelicular serán notables. La inductancia de alambre produce una resonancia pico, como se muestra para la resistencia de 5 ohm en la figura anterior, y la pendiente de

la curva del efecto pelicular reduce ya que la frecuencia cae.

Muchos fabricantes proporcionan datos sobre el comportamiento de ressitencia a frecuencias de radio, pero a menudo esos datos pueden ser engañosas. Una vez que entienda los mecanismos que intervienen en el comportamiento de la resistencia, no importa en qué forma los datos se proporcionan. (en el ejemplo se muestra este hecho).

La tendencia reciente en la tecnología de resistencia ha sido la de eliminar o reducir en gran medida las reactancias parásitas asociadas con resistores. Esto ha llevado al desarrollo de resistencias chip de capa delgada, son producidos típicamente con alúmina o sustratos de berllia y ofrecen muy poca reactancia parásita en frecuencias desde DC a 2GHz. Ejemplo de estas resistencias chip se muestra en la siguiente figura.

Ejemplo

La longitud del cable en la resistencia de película metalizado es de 1.27cm. cable #14. la desviación total de capacitancia (C) es de 0.3 pF. Si la resistencia tiene un valor de 10 000 Ohms, cual es su impedancia equivalente de RF a 200 MHz?

Solución:

(El diámetro del cable No. 14 AWG es de 0.1628cm)

Según la ecuación L=0.002l2.3log4ld-0.75μH

L=0.0021.272.3log4×1.270.1628-0.75μH

=8.7 nH

Y la reactancia equivalente del inductor a 200 MHz es de:

XL=ωL

=2π200×1068.7×10-9

=10.03 ohms

La reactancia equivalente del capacitor es (C) de:

Xc=1ωC

=12π200×1060.3×10-12

=2653

El circuito equivalente combinado para este resistor a 200 MHz esta mostrado

en la siguiente figura:

A partir del esquema, se puede observar que la inductancia es insignificante cuando se compara con la resistencia en serie de 10K y se puede despreciarse. La capacitancia parásita, por el contrario, no se puede descuidar. Lo que ahora tenemos, en efecto, es una reactancia 2653Ω en paralelo con una resistencia de 10KΩ. La magnitud de la impedancia combinada es:

Z=RXeR2+Xe2

=10K265310K2+26532

=2564.3

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