atenuador de potencia
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Atenuador de Potencia
Integrantes: Sergio Valarezo
Alexander Santos
1. Introducción
El presente trabajo consiste en el cálculo de los elementos pasivos (Resistencia) de un circuito en T
de un atenuador de potencia. Los atenuadores son componentes que reducen la potencia de la
señal, en una cantidad previamente prefijada, absorbiendo o reflejando parte de su energía y
disipándola en forma de calor. [1]
2. Objetivos
Calcular los valores nominales de R1 y R2 para obtener una atenuación de 20dB
Diseñar un circuito atenuador que no dependa de la frecuencia (netamente
resistivo).
El circuito visto desde la entrada tiene que tener una impedancia de entrada de 50
ohmios y visto desde la carga de 50 ohmios.
Simular el circuito atenuador (en T) en el software de simulación AWR Desing
Environtment con los valores de resistencias encontrados.
3. Marco teórico
Los atenuadores que reducen la potencia por efecto Joule se conocen como atenuadores disipativos. Entre las propiedades del atenuador debe estar la adaptación de las puertas de entrada y salida. De igual modo, un atenuador ideal no debe introducir cambios o distorsión de fase en el sistema en el cual se inserta. [1]
[ ] [
]
La operación básica de un acoplador direccional se muestra en la figura 1, en la cual se muestra el símbolo usado para un acoplador direccional y la definición de sus puertos. La potencia suministrada al puerto 1 es acoplada al puerto 3 (el puerto acoplado) con el factor de acoplamiento | |
, mientras que el resto de la potencia de entrada es entregada al puerto
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2 (el puerto cruzado) con el coeficiente | | . En un acoplador direccional ideal,
no se entrega potencia al puerto 4 (el puerto aislado). [4]
Figura 1. Símbolos usados para acopladores direccionales y sus puertos. [4]
4. Diseño
Figura 2. Circuito atenuador resistivo en T
La figura 2 muestra la configuración en T del atenuador resistivo, en el cual la entrada y la salida
están acopladas con una impedancia Zo, y es el radio del voltaje de salida al voltaje de entrada.
Tabla 1. Parámetros ABCD de algunos circuitos de dos puertos de interés. [2]
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En la tabla 1 se encuentra la configuración del circuito en T para encontrar los valores de los
Parámetros ABCD.
De la tabla 1 para una red de un circuito en T se tiene:
Tabla 2. Conversión entre parámetros de redes de dos puertos. [3]
Debido a que el puerto 4 (a2) se encuentra aislado, se calcularan la potencia en los puertos 2 (b1)
y 3 (b2), para los cuales se obtendrán los parámetros y .
Convirtiendo los parámetros ABCD a parámetros S utilizando la tabla 2 se tiene:
Para :
⁄
⁄
(
) (
)
(
)
(
) (
)
(
)
𝐶
𝑅 𝐷
𝑅
𝑅 𝐴
𝑅
𝑅
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Para :
⁄
*(
) (
) (
) (
)+ *(
) (
)
(
)+
*(
) (
)+ *(
) (
)
(
)+
*(
)+ * (
)+
*(
)+ * (
)+
* (
)+
[
]
[
]
𝑍𝑜
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(
)
(
) (
)
Reemplazamos el valor de R1 en la ecuación de R2 anterior:
(
)
(
)
[ ]
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Con una atenuación de 20 dB se tiene transformar , entonces:
Con los valores de atenuación ( ) y con una impedancia de entrada de entrada de 50
ohmios ( ) obtenemos los valores de R1 y R2:
Para R1:
Para R2:
4.1 Simulación
En la figura 2 se encuentra el diseño del circuito resistivo en T del atenuador, con los valores de
y , con estos valores se tiene:
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Figura 3. Atenuador resistivo en AWR
La figura 4. Muestra la salida de atenuación para el circuito resistivo en T, el cual según las
grafica se encuentra en -20 dB.
Figura 4. Atenuación a -20dB
4. Conclusiones
Para obtener de una forma sencilla el cálculo de los valores de R1 y R2, nos
basamos en el texto base para obtener los parámetros ABCD de nuestra
configuración del circuito en T.
Como se pudo observar, la atenuación del circuito simulado en AWR es de
exactamente
-20 dB, por lo que los parámetros de diseño del atenuador y de los valores R1 y R2
son los óptimos.
En lo que respecta a la configuración del circuito en T, nos pudimos dar cuenta
que para una atenuación de 20 dB los valores de R1 y R2 son nominales, es decir,
que según cálculos y simulaciones previas realizadas, estos valores de R1 y R2 son
los más exactos.
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La resistencia que se encuentra en la entrada y en la salida son iguales debido a la
reciprocidad y a la simetría del circuito.
5. Referencias
[1] Microondas 3º ITT-ST _ Tema 2: Circuitos pasivos de Microondas [En línea disponible en]
<http://agamenon.tsc.uah.es/Asignaturas/it/caf/apuntes/Tema2_2p.pdf> [Consulta del 1 de
Diciembre del 2013]
[2] Pozar, David M. - Microwave engineering/David M. Pozar.-3rd ed. - ISBN 0-471-44878-8 (cloth)
_ Capitulo 4 – Analisis de Redes de Microondas_ Pagina 185 _ Tabla 4.1
[3] Pozar, David M. - Microwave engineering/David M. Pozar.-3rd ed. - ISBN 0-471-44878-8 (cloth)
_ Capitulo 4 – Analisis de Redes de Microondas_ Pagina 187 _ Tabla 4.2
[4] Pozar, David M. - Microwave engineering/David M. Pozar.-3rd ed. - ISBN 0-471-44878-8 (cloth)
_ Capitulo 7 –Divisores de Potencia y Acopladores Direccionales_ Pagina 313 _ Figura 7.4- Simbolo
de acopladores direccionales y su distribución de potencias.