3.3.2. Líneas acopladas. • 3.3.3. Transductores. … · Redes pasivas de microondas de más de...

Redes pasivas de microondas de más de dos accesos. 20

3.3. Redes de cuatro accesos

• 3.3.1. Acopladores direccionales– Definición y parámetros S.– Híbridos.– Aplicaciones.– Implementación práctica

• 3.3.2. Líneas acopladas.• 3.3.3. Transductores. Ortomodos


3.1.1. Acopladores Direccionales

• Definición y parámetros S– Red Pasiva de 4 accesos.– Accesos totalmente adaptados.– Recíproca.– Pasiva y sin pérdidas.– Tiene dos pares de accesos desacoplados

31 41

32 42

31 41

32 42

31 42

32 412 2 2 2

31 41 32 42

0 00 0

0 00 0

1

S SS S

SS SS S

S SS S

S S S S

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

==

+ = + =


3.1.1. Acopladores Direccionales.

• Definición y parámetros S.– Pérdidas de retorno.

– Perdidas de Inserción (Se asocian al camino directo).

– Acoplamiento (Perdidas de inserción al acceso acoplado).

– Aislamiento (Pérdidas de inserción entre accesos desacoplados).

– Directividad.

10( ) 20log | |ii iiRL dB S dB= − = ∞

10 10 31( ) 20log | | 20 log | | i acceso directo de ji j i jIL dB S S= − = −

10 10 41( ) 20 log | | 20 log | | , i acceso acoplado de ji j i jC dB S S= − = −

10( ) 20log (| |) , i acceso desacoplado de jij ijISO dB S dB= − = ∞

10

i=acceso acoplado de j( ) 20 log ,

k=acceso desacoplado de jij

j kj i jkj

SD dB ISO C

S

⎛ ⎞⎜ ⎟= = −⎜ ⎟⎝ ⎠



• Definición y parámetros S


3.1.1. Acopladores direccionales.

• Hibridos– A.D. en el que idealmente I.L(dB)=C(dB)=3dB.– Tipos más utilizados.

• Hibrido de 180 grados

0 0 1 10 0 1 111 1 0 021 1 0 0

S

⎛ ⎞⎜ ⎟−⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟

−⎝ ⎠



• Hibridos.– Tipos

• Hibrido de 90 grados

0 0 10 0 111 0 02

1 0 0

jj

Sj

j

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠



• Aplicaciones:– Separación de onda incidente y reflejada

• Permite medir los parámetros S de un dispositivo bajo medida.



• Aplicaciones:– Puente de Impedancias.


3.1.1. Acopladores direccionales

• Aplicaciones:– Divisor de potencia mediante hibrido de 180 grados.



• Aplicaciones:– Detector de fase.



• Implementación práctica. Tecnología planar.– Hibrido 90º:Implementación rectangular

0 0 10 0 11

1 0 021 0 0

jj

Sj

j

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠



• Implementación práctica. Tecnología planar.– Hibrido 90º: Implementación circular 0 0 1

0 0 111 0 02

1 0 0

jj

Sj

j

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠



• Implementación práctica. Tecnología planar.– Hibrido 180º: Implementación circular

0 0 1 10 0 1 11 1 0 021 1 0 0

jS

⎛ ⎞⎜ ⎟−⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟

−⎝ ⎠



• Implementación práctica. Tecnología guiada.– Acoplador Bethe Hole



• Implementación práctica. Tecnología guiada.– Acoplador de dos ranuras



• Implementación práctica. Tecnología guiada.– Acoplador de N+1 ranuras



• Implementación práctica. Tecnología guiada.– T mágica: Híbrido de 180º

Acceso Puerto 1

Acceso Puerto 4


3.2. Líneas acopladas simétricas

• Teoría de líneas acopladas

– Modelo Circuital.

Línea Transmisión

MicrostripStripline

Línea Transmisión Acopladas


3.2.1. Teoría de líneas acopladas

• Características determinadas a partir de:

con

Análisis: Aprovechamos las propiedades de simétrica

0

0 /1

1Z L C

ZC

LCυυ

⎫=⎪ =⎬

= ⎪⎭

0 0

0 0

1 L.T. dieléctrico homogéneo.

1 L.T. dieléctrico no homogéneo.

r r r

r r ref

c

c

υ

υ

μ μ

μ μ

= =

= =

ε ε ε

ε ε ε



• Caso Par (PS→PM)

01

1ee

e e

e

eref

LZC C

cυ

υ

= =

=ε



• Caso Impar (PS→PE)

01 2

1( 2 )

oo

o o

o

refo

LZC C C

cυ

υ

= =+

=ε


3.2.1. Teoría de líneas acopladas.

• Stripline


3.2.1. Teoría de líneas acopladas.

• Microstrip


3.2.2. Diseño de un A.D. direccional con líneas acopladas

• Implementación

20 0 0

21 3131 42 2

21

31 43

42 43

42

Si Z y entonces una L.T. acoplada de longitud l se comporta comoun A.D cuya matriz de

sin( )1 cos( )

dispersión es:

0 00 0

csin(

on 0 0

0 0

e o e oZ Z

S S S SS S

SS S

S S

jj

α φα φ

υ υ= =

⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

′=

′− +2

21 43 2

00

00

')

11 cos( ) sin( ')

c y on oe

oe

jZZ l l

S

ZZ

S

φ

αα φ φ

ωα φ βυ

=

−+

−=

′− +

′ ′= = =′


3.2.3. Diseño de un inversor con líneas acopladas

• Implementación

( )2 2 2 2

2 2 2 2 22

sin( ') 1 sin( ')

1 sin( ') sin( ')) sin(

1 21

2 11 cos( )

jS

jj

α α φ α α φ

α α φ α α φα φ φ

−

−′ ′

⎡ ⎤− −⎢ ⎥=⎢ ⎥− −− ⎣ ⎦+


3.2.3. Diseño de un inversor con líneas acopladas.

• Diseño del inversor2 2 '

11

2 2 '21

2222

(1 2

2 1

)

1 1(1 2 )11 1

j

j

S e

S

K J JK J

j e

φ

φ

α

α α

ααα

−

−

− −− = = ⇒

≈

=+

−

−

−+

≈

2

0

2

0

' ' / 2

1

1

e

o

l

Z J J

Z J J

φ β π= ≈

= + +

= + −


3.3. Transductor Ortomodo (OMT)

• Objetivo: Trabajar con dos polarizaciones ortogonales de forma simultánea.– Normalmente se fabrican en tecnología guiada

• Red:– 4 accesos EM– 3 accesos físicos.



• Realización física



• Matriz de dispersión.

• Ejemplo aplicación: Elección de la polarización del LNB de un sistema de distribución de TV viasatélite.

1

2

1

2

0 0

0 0 0

0 0

0

0

0 0 0

pol

pol

pol

pol

j

j

j

j

e

eS

e

e

φ

φ

φ

φ

−

−

−

−

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥

= ⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦


3.4. Multiplexores

• Objetivo: Separar/combinar los distinos canales de una señal multiplexada en frecuencia

• Ejemplo: Diplexor (Mux 2:1)


Multiplexores

• Medidas


3.4. Multiplexores

• Tecnologías de fabricación:– 1) Circuladores+Filtros– 2) Acopladores direccionales+filtros– 3)Manifold (Brazo común desde el que se distribuye la señal).

• Comparativa tecnologías

AltoReducidoElevadaMuy BajasNo3

MedioGrandeElevadaBajasFácil2

Medio/ BajoMedioMediaMediasFácil1

CosteTamaño/ PesoManejo Potencia

Perdidas Inserción

Ampliar / Modificar

Tipo

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