Filtro Normal
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LABORATORIO DE MICROONDAS Y FIBRA OPTICAFILTRO PASABAJOS
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Laboratorio-jueves 13:00 a14:30
DISEO DE UN FILTRO PASABAJOS
I. OBJETIVOS.Disear e implementar el diseo de un filtro pasabajos mediante la simulacin,
utilizando el Ansoft Designer , para posteriormente implementarlo en laboratorio ycompararlo con los datos reales obtenidos.
II. MARCO TEORICOFiltro pasa bajo
Un filtro paso bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las
frecuencias ms bajas y atenuar las frecuencias ms altas. De la teora se obtiene que losfiltros estn caracterizados por sus funciones de transferencia, as cualquierconfiguracin de elementos activos o pasivos que consigan cierta funcin de
transferencia sern considerados un filtro de cierto tipo.
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Laboratorio-jueves 13:00 a14:30
Microstrip
El Microstrip es un tipo de lnea de transmisin elctrica que pueden ser fabricados
utilizando placa de circuito impreso [PCB], y se utiliza para transmitir seales demicroondas.
Consiste en una franja de conduccin separada de la franja de masa por una capa de
sustrato dielctrico. Componentes de Microondas, tales como antenas, acopladores, filtros,
divisores, etc pueden formarse a partir de microstrip, haciendo dicho componente como unametalizacin sobre el sustrato. El Microstrip hasta ahora es ms barato que la tecnologa
tradicional de gua de onda, adems de ser mucho ms ligero y compacto.
Las desventajas de microstrip en comparacin con la gua de onda son : su baja capacidad
de manejo de energa y el hecho de tener mayores prdidas. Adems, a diferencia del
microstrip; no est cerrada, y por lo tanto es susceptible de captar gran cantidad de ruido
Para abaratar costos, los microstrips pueden ser construidos sobre un sustrato ordinario FR4
(estndar PCB). Sin embargo, se encontr que las perdidas dielctricas en FR4 sondemasiado elevados a nivel de microondas, y que la constante dielctrica no est
suficientemente bien controlada. Por estas razones, un sustrato de aluminio se utiliza
comnmente.
las lneas de Microstrip tambin se utilizan en diseos PCB digitales de alta velocidad,
donde las seales deben ser enrutadas de una parte a la otra con la mnima distorsinposible, evitando el ruido y las interferencias de radiacin
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Formulas para determinar la constante elctrica, impedancia caracterstica yatenuacin
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III. PROCEDIMIENTOCaractersticas de nuestro filtro
Material: Fibra De Vidrio
d = 1.6 mm
Er = 4.2Zo= 50
Frecuencia = 1.6 GHz
Tenemos:
A = 1.5576
B = 5.5222
W/d = 1.8490 por lo que usamos la formula
W = 2.9585 mmEe= 3.4577
Ko= 17.80
= 33.1033 m-1
el diseo del filtro para implementar es de la siguiente forma:
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C1=C5=1.7058 C3=2.5408 L2=L4=1.2296
Para la implementacin del filtro usaremos los siguientes datos para determinar los valores
para nuestro filtro
Zlow = 10 Zhi = 100
Zo = 50
Colocamos 100 ya que con el valor dado en clase de 150, los valores para los inductoreseran muy delgados y seria difcil implementarlos, as que con 100 ohmios los inductoresson mas gruesos y ya se pudo implementar.
Formulas para calcular L cuando sea condensador e inductor respectivamente
Zhi
LZoBl
Zo
CZlowBl
BL = 2/
Tomamos como 360oy nos da como resultado
Calculando para nuestro circuito:
7058.15
2296.14
5408.23
2296.12
7058.11
gg
g
g
g
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55.19.55
23.35.44
11.29.33
23.35.22
55.19.11
5
4
3
2
1
Zo
ZlgBg
Zh
ZogBg
ZoZlgBg
Zh
ZogBg
Zo
ZlgBg
Esos valores se meten al Ansoft y se simula, dando como resultado el siguiente circuito
Una vez que terminamos de crear el circuito despus vemos el resultado simulando susalida S21 y nos da el siguiente grafico
Donde vemos que la salida es exactamente la que desebamos, ahora podemos imprimir el
resultado yendo a layout editor nos da la siguiente figura
IZ=0Ohm
PNUM=1
RZ=50Ohm
IZ=0Ohm
PNUM=2
RZ=50Ohm
P=9.35172mm
W=24.4818mm
P=19.4377mm
W=0.667599mm
P=13.963mm
W=24.4818mm
P=19.4433mm
W=0.667599mm
P=9.35172mm
W=24.4818mm
P=23.6666mm
W=2.95893mm
P=23.6666mm
W=2.95893mm
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La cual la imprimo y la implementamos en la placa de fibra de vidrio de doble cara
quedando finalmente de la siguiente manera.
Port1 Port2
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IV. RESULTADOSImplementacin del circuito en la placa de fibra de vidrio
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Calculo de orden del filtro:
W1=1954.98 MHz a 34.97 dbWc=1608.15MHz a 47.93 db
W1/Wc=0.21, atenuacin =12.96
Una vez ubicado esas coordenadas en la grafica veremos que el orden del filtro es
de 5
El clculo de rizo ser:
Atenuacin mximaatenuacin minima
Donde:
Atenuacin minima =51.76
Atenuacin mxima=54.17
Rizo=2.41 db.
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V. CONCLUSIONES
El filtro normal es mas sencillo para simular e implementar El rizado de nuestro filtro varia mucho, 2.41db esto posiblemente sea a que no
se ha plancho muy bien el circuito.
Se utilizo una impedancia de 100 ohm y no de 150 ohm esto debido a que amayor impedancia la lnea se hace mas delgada y se hace mas difcil de
planchar.
Los valores para disear el filtro deben de ser tomadas de una grafica la cual nosda una aproximacin ,para que segn nosotros podamos tomar el valor que
creamos que sea adecuado , haciendo de esto algo subjetivo que puede variar
para un mismo valor de frecuencias como sustrato a utilizarse. El material fsico a utilizarse como la fibra de vidrio, en el mercado local tiene
muchas variantes las que al implementarse el filtro no necesariamente nos va a
dar un valor correcto si no uno mas o menos aproximado haciendo que nuestrovalor final deseado vari.
OBSERVACIONES
La frecuencia de corte puede variar con diferentes conectores, puedeaumentar o disminuir, lo recomendable es tomar las medida con unnico conector para evitar errores en las posteriores mediciones.
Los malos clculos al momento de montar nuestros conectores en laplaca para el filtro tamben influyen , ya que sabemos que al trabajarcon altas frecuencias un espacio vacio entre conector y placa nos
produce un efecto capacitivo, como tambien si vamos a conectar
algun elemento procurar que sus patas sean lo mas corto posibleporque estas producen un efecto inductivo cuya resultante de ambos
efectos nos produce una reactancia parasita la que nos puede
producir efectos no deseados en nuestro filtro.