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PRÁCTICA 1:
ADAPTADOR λ /4
Grupo:
− Miguel Martínez de Falcón
− Mikel A. Rodríguez
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OBJETIVOS:
En esta práctica se va a diseñar un circuito denominado adaptador λ/4.Se trata de un dispositivo a cuya entrada se obtiene un
valor de impedancia equivalente a la de la línea de transmisión a la cual se conecta. De esta forma, el puerto de acceso a la
impedancia de carga “ve” la impedancia de la línea de acceso, con lo cual se minimizan las pérdidas de inserción del circuito, al
menos en la frecuencia de diseño del adaptador.
La práctica va a consistir en el diseño de un adaptador λ/4 implementado en tecnología plana. Para verificar dicho diseño, se
empleará el simulador Serenade 8.5 de AnsoftTM . Los datos para el diseño de dicho dispositivo son los siguientes:
• La frecuencia de diseño es de 3GHz.
• Se implementará en tecnología microstrip.
• El sustrato tiene un grosor de h = 0.8mm y un valor de εr = 2.4 .
• La impedancia de carga es Zload = 90Ω y la de línea es Zline = 50Ω.
CÁLCULOS:
•
Las dimensiones (anchura y longitud) del adaptador.
Primero, tenemos que hallar el valor de la impedancia específica de la línea y el valor λ:
Zλ / 4 =
λ=
R LOAD ⋅ Z IN = 90 ⋅ 50 = 67 .082
c
ξ ⋅f
e
= 0.07153m
donde:
ξr + 1 ξr − 1
ξe =
+
⋅
2
2
1
d
1 + 12 ⋅
W
= 1.95396
Ahora, hallamos los parámetros A y B del microstrip según las ecuaciones y poniendo Zλ/4 en el lugar de ZO:
ξ +1 ξ −1 
Z
0.11 
 = 1.571
A= O ⋅ e
+ e
⋅  0.23 +
ξ +1 
ξ 
60
2
e
e
Veo que, el resultado de W/d es menor que 2 resolviendo esto:
W
8⋅eA
= 2⋅
= 1.819
d
e A −2
;
sabiendo que d = 0.0008m entonces W = 1.4554mm .
Así, por tanto la anchura del adaptador será 0.0014554m y la longitud(λ/4) será 0.01788m.
Utilizando estos datos, se nos adapta perfectamente el circuito a la frecuencia de diseño de 3 GHz, como queríamos que fuera.
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Si dejamos un ancho de banda mayor en frecuencias lo que veríamos sería esto:
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Ancho de banda de adaptación
Para ver el ancho de banda que tenemos, sin más, se mira a qué frecuencias límite la ROE<1.2, según se ve en la gráfica el
BW=(2.4GHz, 3.54GHz)
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El valor de la ROE a f = 4GHz y a f = 2GHz.
Sólo hay que mirar, nuevamente, a la gráfica siguiente y dichos valores son:
- f= 4GHz (λ= 0.05365) y la ROE = 1.394
- f= 2GHz (λ = 0.10731) y la ROE = 1.334
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¿Qué ocurre si se modifica el sustrato por uno de grosos de 3 veces mayor?¿Por qué?
Lo que ocurre es que en la gráfica de adaptación los picos siguientes al de la frecuencia de diseño son modificados en
magnitud. Esto es decido a que, hay más campo eléctrico dentro que fuera y entonces la εe aumenta y al aumentar la frecuencia
también aumentan las pérdidas porque hay más pérdidas en el dieléctrico que en el aire.