UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES

Departamento de Electrónica

Materia: Medidas Electrónicas II

Cátedra: R5053 Grupo: 1

Integrantes:

Bandoni, Franciso 109204-2

Capettini, Pedro David 116218-4

Fernandez, Alejandro 116866-6

Montaño, Héctor 116021-7

Rodríguez, Claudio Sebastián 112302-6

Sanchez, Fabian 106629-8

Vidal, Mauricio 100540-6

Trabajo Práctico N°: Proyecto de Medidas II

Nota de concepto:

Fecha de realización de T.P.: 2009

Fecha de entrega / / 2009 Recibe:

Fecha de firma del original: / / 2009

UTN – FRBA Medidas Electrónicas II

Grupo 1

Contenido

Objetivo ........................................................................................................................ i Metodología ................................................................................................................. i Introducción ................................................................................................................ 1 Diseño y armado del amplificador sintonizado ........................................................ 1 Mediciones .................................................................................................................. 8 Setup de equipos ...................................................................................................... 11 IMD............................................................................................................................. 11 Conclusiones ............................................................................................................ 12

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Grupo 1 # i

Objetivo Realizar un amplificador sintonizado en la banda de 2400 a 2500 MHz con los

materiales entregados.

El diagrama en bloques básico propuesto es el siguiente:

Metodología - Basados en los parámetros de los sustratos ROGERS y de los amplificadores

Intersil entregados en clase, realizar el diseño y simulación del amplificador.

Utilice Ansoft Designer SV.

- Construya la placa y suelde los componentes.

Para esto se proponen 2 métodos:

Planchita y fotosensible

- Mida todas las dimisiones de la placa y vuelva a simular los parámetros S, esta

vez utilizando los valores materializados en la placa.

- Medición de parámetros S en clase de laboratorio.

- Generar un informe que contenga:

o Diseño y la simulación

o Simulación con los valores obtenidos después del proceso de fabricación

o Mediciones en laboratorio, con cálculo de incertidumbre.

o Conclusiones

SMA Filtro

Pasabanda

Adaptación de impedancia y líneas

de transmisión Amplificador

SMA

Adaptación de impedancia y líneas

de transmisión

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Grupo 1 # 1

Introducción

Se plantea el diseño de un amplificador sintonizado en la banda de 2400 a 2500 MHz,

con los siguientes materiales: sustrato Rogers RO4350B y el amplificador ISL55011. Se

utiliza dicho sustrato debido a que se cuenta con las especificaciones de construcción,

con respecto al amplificador, se dispone de los parámetros S. Las hojas de datos del

sustrato y del amplificador se encuentran al final del informe.

Diseño y armado del amplificador sintonizado

En primera medida, se realizó el diseño del filtro, tipo Chebyshev de 5 polos, mediante

la tecnología microstrip. Para esto se utilizo el software Ansoft Designer (en su versión

student).

Al pasar el diseño al formato PCB y simularlo, los parámetros S11 y S21 no cumplían

con lo solicitado. Por lo tanto, se pasó a modificar algunos parámetros del diseño hasta

obtener una respuesta que cumpliera con lo estipulado.

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Grupo 1 # 2

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Grupo 1 # 3

Cuyo diagrama esquemático y simulaciones de dicho filtro son mostrados en los

siguientes gráficos:

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Grupo 1 # 4

Con el diseño del filtro terminado se procedió a anexarle las líneas de transmisión de 50

ohm. El esquemático y las simulaciones se presentas en los siguientes gráficos.

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Grupo 1 # 5

Y por último se le anexo el cuadripolo del amplificador, caracterizado por los

parámetros S.

La simulación que se obtuvo con este agregado se puede ver a continuación.

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Grupo 1 # 6

Y de esta forma obtuvimos el siguiente diseño del PCB.

El diagrama esquemático correspondiente se puede ver a continuación

Para la construcción se utilizo el método Press-n-Peel.

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Grupo 1 # 7

Con respecto del amplificador ISL55011, al simular dicho integrado podemos corroborar que las especificaciones dadas por el fabricante en las hojas de datos se corresponden con las simulaciones obtenidas por los parámetros S de dicho cuadripolo.

El circuito típico propuesto por las hojas de datos para dicho amplificador y el que se uso en el proyecto es el siguiente:

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Grupo 1 # 8

Mediciones

Pin Pout P2 P3 -10,00 -6,67 -54,17 -62,33

-9,00 -5,33 -52,33 -59,50

-8,00 -4,33 -50,17 -58,83

-7,00 -3,33 -48,00 -56,83

-6,00 -2,33 -45,67 -54,33

-5,00 -1,50 -43,17 -51,33

-4,00 -0,67 -40,83 -47,00

-3,00 0,33 -38,50 -44,33

-2,00 1,00 -35,50 -41,17

-1,00 2,00 -32,33 -38,67

0,00 2,67 -29,17 -36,67

1,00 3,33 -26,33 -34,67

2,00 4,00 -23,83 -33,50

3,00 4,50 -21,83 -32,67

4,00 5,00 -20,00 -32,33

5,00 5,33 -18,33 -31,67

6,00 5,67 -17,00 -31,17

7,00 6,00 -16,17 -30,50

Proyectando las rectas de las curvas Pout y P3, el punto de intersección de tercer orden es de +23,7 dBm, y con la recta proyectada de Pout con su curva real, obtenemos que la compresión de 1 dB es 2,67 dBm.

-70,00

-60,00

-50,00

-40,00

-30,00

-20,00

-10,00

0,00

10,00

-15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00

Pout

P2

P3

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Grupo 1 # 9

S21 S21 frecuencia central

Máxima ganancia Ancho de banda

Reflexión en el acoplador direccional sin carga S11

-10,33 dBm -23,33 dBm

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Grupo 1 # 10

Parámetros S11 y S21: Se caracteriza el dispositivo mediante el análisis de sus parámetros S. b1 = S11.a1 + S12.a2 b2 = S21.a1 + S22.a2 S11 = b1 / a1 ; con a2 = 0 Coef. Refl. Entrada con salida adaptada. S12 = b1 / a2 ; con a1 = 0 Transferencia inversa con entrada adaptada. S21 = b2 / a1 ; con a2 = 0 Transferencia directa con salida adaptada. S22 = b2 / a2 ; con a1 = 0 Coef. Refl. Entrada con entrada adaptada Para obtener a2=0 se debe adaptar la salida con un terminación de 50 ohm. a1 = -10,33 dBm del grafico Reflexión en el acoplador direccional sin carga b1 = -23,33 dBm del primer grafico de S11 S11 = b1/a1 [veces] = b1 – a1 [dB] S11 = -13 dB

b2 = 2 dBm a1 = 0 dBm S21= b2/a1 [veces] = b2 – a1 [dB] S21= 2 dB

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Grupo 1 # 11

Setup de equipos Para medir S11

Para saber con que potencia estamos inyectando, primero al acoplador direccional no le conectamos el amplificador, por lo que toda la potencia se va a reflejar. Y la potencia que medimos va a ser la que se inyecta al amplificador cuando lo conectemos. Para medir S12

IMD Para los puntos de intersección se lo obtuvo gráficamente, linealizando las curvas y viendo los puntos de intersección. Para el punto de compresión se compara la curva real con la linealizada y en donde la curva cae un dB, obtenemos el punto de compresión.

pin Pout pout -

pin pout ideal

3º orden

-10 -6,67 3,33 -6,33 -66,33 -9 -5,33 3,67 -5,33 -63,33 -8 -4,33 3,67 -4,33 -60,33 -7 -3,33 3,67 -3,33 -57,33 -6 -2,33 3,67 -2,33 -54,33 -5 -1,5 3,5 -1,33 -51,33 -4 -0,67 3,33 -0,33 -48,33 -3 0,33 3,33 0,67 -45,33 -2 1 3 1,67 -42,33 -1 2 3 2,67 -39,33

0 2,67 2,67 3,67 -36,33 1 3,33 2,33 4,67 -33,33 2 4 2 5,67 -30,33 3 4,5 1,5 6,67 -27,33 4 5 1 7,67 -24,33 5 5,33 0,33 8,67 -21,33 6 5,67 -0,33 9,67 -18,33 7 6 -1 10,67 -15,33 8 11,67 -12,33 9 12,67 -9,33

10 13,67 -6,33 11 14,67 -3,33

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Grupo 1 # 12

12 15,67 -0,33 13 16,67 2,67 14 17,67 5,67 15 18,67 8,67 16 19,67 11,67 17 20,67 14,67 18 21,67 17,67 19 22,67 20,67 20 23,67 23,67 21 24,67 26,67 22 25,67 29,67 23 26,67 32,67 24 27,67 35,67 25 28,67 38,67

26 29,67 41,67 27 30,67 44,67 28 31,67 47,67 29 32,67 50,67 30 33,67 53,67 31 34,67 56,67 32 35,67 59,67 33 36,67 62,67 34 37,67 65,67 35 38,67 68,67 36 39,67 71,67 37 40,67 74,67 38 41,67 77,67 39 42,67 80,67

Conclusiones El amplificador sintonizado se encuentra fuera del rango de la sintonía esperada, de (2.6 a 2.9 GHz). Esto se puede deber a un problema en el diseño con el Ansoft con la carga de los parámetros del sustrato y en el momento de la fabricación del prototipo con el atacado con el ácido, ya que el impreso del PCB visto en un microscopio presentaba zonas en los trazos del filtro que se encontraba mas comido que el otro. Se realizaron varias simulaciones para determinar el corrimiento de frecuencia. Se pudo observar que a medida que el filtro se corre más a la derecha en el espectro de frecuencia, la longitud de los trazos de las líneas de transmisión del filtro disminuye. Por lo que podemos llegar a la conclusión de que el corrimiento del filtro fue producido por un exceso de ataque con el ácido.

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Grupo 1 # 13

De las mediciones obtuvimos las siguientes especificaciones del filtro: el punto de intersección de tercer orden es 23,7 dBm y el punto de compresión de 1 dB es 2,67 dBm. Los parámetros S11 y S21 son de -13 dB y 2 dB respectivamente. El ancho de banda es de 300 MHz y va de 2.6 GHz a 2.9 GHz.