diseño de un resonador anillo para estimar la permitividad relativa del dielectrico

7/30/2019 Diseo de un resonador anillo para estimar la permitividad relativa del dielectrico

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Laboratorio N2

DISEO DE UN RESONADOR ANILLO PARA ESTIMAR LA

PERMITIVIDAD RELATIVA DEL DIELCTRICO

OBJETIVO

El principal objetivo de este laboratorio es poder estimar la constante dielctrica de una

placa doble cara con un sencillo modelamiento experimental a travs de las caras

caractersticas de resonancia de los anillos circulares implementados en tecnologa

Microstrip adems tambin servir para afirmar los conocimientos adquiridos en la

manipulacin de software ANSOFT DEIGNER para diseo de circuitos en microondas.

ESTRUCTURAS RESONANTES

Se dice que un sistema es resonante cuando presenta un comportamiento selectivo para

algunas frecuencias. En electrnica los sistemas resonantes ms utilizados son loscircuitos LC, en los cuales la impedancia equivalente del circuito se vuelve cero o

infinito para alguna frecuencia en particular.

En realidad, todo sistema presenta perdidas de energa lo que provoca un

comportamiento un tanto distinto del inesperado idealmente. Para medir la calidad de un

resonador se utiliza el factor de calidad Q definido como la razn entre la energa

promedio almacenada por el resonador y la energa disipada por unidad de tiempo,

cuando el resonador se encuentra trabajando en su frecuencia natural.

Claramente este tipo de estructuras tiene mucha utilidad en electrnica, ya que pueden

ser utilizados para construir Filtros y Osciladores. Cuando uno trabaja en microondas

varias estructuras pueden ser utilizadas como resonadores, entre ellas desatacan los

cristales dielctricos, los anillos de microstrip, o la utilizacin de lneas abiertas.

La corriente por la lnea de transmisin genera una onda de voltaje que debe cumplir

con la condicin de borde peridica es decir:

() ()

( )

Esta condicin de borde impone que:

Y por tato la frecuencia central viene dada por


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Las ondas que cumplan con esta condicin sern atenuadas. El caso critico corresponde

a aquellas seales para las cuales

()

Pues las seales se sumaran en fase de 180 grados producindose entonces unaatenuacin total, en general las estructuras presentan resonancia para una frecuencia Fo

y para todos los mltiplos de esa frecuencia y esto genera problemas con el manejo de

las armnicas por parte de los filtros.

SIMULACIN EN ANSOFT DESIGNER

La frecuencia a la que se va a trabajar es de 1.55GHz.

En placas de dos caras en fibra de vidrio.

Figura N 1 : Smbolo de AnsoftSe inicia con la creacin del proyecto en:

Project/insert Circuit Design

MS-RT duroid 6010 (Er=10.2) 0.010 inch, 0.5 oz copper

Figura N 2 : Ventana del Choose Layout TechnologyProyect 1*/circuit 1/Data/Duroid6010 hacer clic y configura nombres y datos

Substrate Name: 3.6 que cambia hasta 4.6

Para cambiar datos pulsar: Edit

H: 1.5

Cambiar a mm

Er: 3.6 cambiar hasta 4.6 segn sea el nombre

Ok


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Figura N 3 : Ventana donde se le da un nombre, se pone el tamao del

dielctrico

Components/microstrip/transmission lines

Figura N 4 : Colocando las lneas de transmisinComponents/microstrip/_General Components/

MSSTEP MSSTEP

MSSTEP TEE

Figura N 5 : Con ms componentes.


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Rotamos con y ordenamos

Figura N 6 : Ordenado de componentes

Luego ponemos el Interface port

Figura N 7 : Agregando interfaz.Cambiamos los Interface port haciendo doble clic sobre este y cambiamos a

Microwave Port y OK


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Figura N 8 : Cambiando el interfaz

Terminamos de armar el circuito

Figura N 9 : Circuito completo

Figura N 10 :Cambiando valores de frecuencia y E.


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Cambiamos E=360 y a frecuencia de 1.55GHz y presionamos Synthesis

Figura N 11 :Despus de haber puesto systhesisCambiamos a todos los W con los calculados anteriormente

Figura N 12 :Copiando el valor de W

Figura N 13 :Cambiando el valor de W en todos componentes


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Figura N 14 :Circuito cambiado a un mismo W

Con el dato de P y de W calculamos r

Figura N 15 :Los valores de potencia son copiados para el clculo de r

Radio

R = 16.66607684 mm

Er W P r

3.6 3.295 115.067 16.666

3.8 3.170 112.506 16.321

4,0 3.054 110.125 16.000

4.2 2.946 107.903 15.700

4,4 2.844 105.825 15.420

4,6 2.749 103.874 15.157 Tabla N1: valores de los diferentes Er que dan diferentes radios.


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Figura N 16 :Cambiando los valores del radio

Luego Add Solution Setud

Figura N 17 :Ingresando a add solution setud

Figura N 18 :Anlisis de setupadd

Figura N 19 :Ingresando para poner parmetros de anlisisPonemos los valores para Star,Stop y Step que es los limites de donde se va a

analiza en los anillos


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Figura N 20 :Poniendo los parmetros de anlisis

Add y OK

Figura N 21 :Sumando los parmetros de anlisisLuego Finalizar

Figura N 22 :Viendo que se agreg parmetrosAnalizamos el circuito


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Figura N 23 :Analizando el circuito

Creamos los reportes

Figura N 24 :Creando los reportesOK

Figura N 25 :Aceptando los reportesY ponemos las variables a graficar

Figura N 26 :Escogiendo las variables a graficar

La grafica nos muestra la frecuencia a la que se diseo


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Figura N 27 :Grafica de la frecuencia de trabajo

IMPLEMENTACIN

Nos genera esta grafica

Figura N 28 :Empezando a graficar el anillo resonadorJuntamos todos los bloques con CONTROL + M

Figura N 29 :Pistas generadas por el programa


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Figura N 30 :Juntado todas las pistas

Cambiamos el relleno

Figura N 31 :Ingresando para cambio de pistas

Figura N 32 :Cambiando los rellenos de las pistas


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Figura N 33 :Rellenado las pistas

Figura N 34 :Rellenado todas las pistasFinalmente se tienen los anillos

Figura N 35 :Resultado despus de rellenar las pistas

Figura N 36 :Si seleccionarQuitamos las flechas


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Figura N 37 :Ingresando para quitar la flechas

Figura N 38 :Quitando las flechasY ya est el anillo terminado

Figura N 39 :Anillo terminado

CONCLUSIONES

Con la variacin de diferentes constantes dielctricas se puede identificar laconstante dielctrica de la placa.

El software nos facilita la fabricacin de anillos resonadores. La frecuencia con la que se trabajo es de 1.55GHz para obtener 6 placas las

cuales se analizan en el laboratorio identificando una de las ms cercanas.

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