Binomial

Universidad Técnica Particular de Loja

Juan Carlos Vásquez.

Transformador binomial.

Objetivos Principales:

Diseñar e implementar un acoplador de impedancias 1:2 de banda ancha mediante la técnica de cambios de impedancia ( transformador binomial).

Realizar las respectivas mediciones en el VNA del laboratorio de telecomunicaciones. Interpretar las graficas del ROE y perdidas por retorno.

Introducción:

Existen dos tipos de trasformadores de impedancia de banda ancha usados , el binomial y el chebyshev [1] véase fig. 1 el diseño básicamente se basa en la unión de n líneas de trasmisión de ¼ de longitud de onda con diferentes impedancias hasta lograr un acople, el chebyshev como se puede ver tiene una caída mas pronunciada tal como es de esperar en este tipo de diseño véase fig. 2

Fig. 1. Binomial vs chevychev [1]

Fig. 1. Líneas de ¼ de longitud de onda con distintas impedancias [2]

Desarrollo:

El diseño se basa como se menciono anteriormente en cambios de impedancia, donde la ecuación 1 muestra el valor de una variable r que es la relación en entre las impedancias a acoplar en nuestro caso 50 a 100 ohmios es decir 1:2 y n muestra el orden que deseamos en nuestro caso 4.

La ecuación 2 muestra los valores de impedancias que tomaría en cada interacción donde el valor B es un valor que se da partiendo de n=1 hasta el valor deseado es decir B tomara cada uno de esos valores.

ecuacion 1r=n√ ZLZgecuacion 2Zo (n )=√Z g2 r2B−1

Donde:

ZL=100 ;Zg=50

La frecuencia de operación usada será 700 MHz con la finalidad de obtener un ancho de banda total de 200 MHz es decir desde 600 MHz a 900 MHz.

Z1 = 45 Z2=52 Z3=8 Z4=32

Una vez obtenidos los valores de impedancias haremos uso de la calculadora de AWR véase fig. 3.

Fig. 3. Calculador AWR

Los valores de las diferentes longitudes se muestran a continuación:

Línea Ancho (mm) Largo (mm)L1 4.59 71.9L2 4.51 31.16L3 7.71 1.01L4 2.75 54.45

El valor optado como er= 4.1

1.2 Simulación y graficas.

Una vez sabiendo los valores de las líneas procedemos a implementar en el simulador quedando de la siguiente manera véase fig. 4

Fig. 4. Acoplador binomial implantado.

La vista en 3D se muestra en la fig. 5

Fig. 5. Vista en 3D del acoplador.

La grafica del factor de acoplamiento se muestra en la fig. 6

Fig. 6. Grafica S11 del acoplador antes mencionado.

1.3 Implementación.

Una vez conocidos los valores de longitud de cable los implementamos obteniendo las siguientes mediciones en el analizador de redes del Laboratorio de Comunicaciones.

1.4 Inconvenientes y sugerencias:

Los puntos de suelda deben ser lo mas cortos y sencillos posibles , es decir el exceso de estaño puede traer problemas al diseño , en frecuencias superiores al 1GHz

Se puede dar cuenta que los valores de los grosores varían 1mm lo que hace imposible conseguir por lo que se debe arriesgar a las pruebas.

Se recomienda usar buenos conectores , para evitar malos aislamientos y perdidas adicionales por el mismo.

Se recomienda usar conectores sma , para evitar perdidas debido a los conectores.

1.6 Conclusiones.

Es posible construir acopladores de banda ancha. El orden del acoplador puede ser mayor obteniendo valores mejores y mejores anchos de

banda, pero el inconveniente es la longitud del mismo. Existe una gran diferencia entre el binomial y el chebyshev , ambos se caracterizan por su

caída abrupta y ancho de banda aunque el chebysheves menos efectivo debido a que sus perdidas por retorno no son menores a -25 dB.

LINKS DISPONIBLES ONLINE:

[1]. Artigo%20-%202012%20-%20Transformadores%20de%20h_4%20empregados%20em%20divisores%20e%20combinadores%20de%20sinais%20para%20associação%20de%20amplificadores%20de%20RF%20(1).pdf[2]. https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/66425/mod_resource/content/1/Tema2_Parte2ldtx.pdf[3]. http://arantxa.ii.uam.es/~acaf/Documentacion/Tema_III_Disenio_Circuitos_Pasivos_RF.pdf [4]. http://arantxa.ii.uam.es/~jms/pfcsteleco/lecturas/20101203RogelioPeno.pdf [5]. http://arantxa.ii.uam.es/~acaf/Documentacion/Tema_III_Disenio_Circuitos_Pasivos_RF.pdf