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Redes pasivas de microondas de más de dos accesos. 20
3.3. Redes de cuatro accesos
• 3.3.1. Acopladores direccionales– Definición y parámetros S.– Híbridos.– Aplicaciones.– Implementación práctica
• 3.3.2. Líneas acopladas.• 3.3.3. Transductores. Ortomodos
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3.1.1. Acopladores Direccionales
• Definición y parámetros S– Red Pasiva de 4 accesos.– Accesos totalmente adaptados.– Recíproca.– Pasiva y sin pérdidas.– Tiene dos pares de accesos desacoplados
31 41
32 42
31 41
32 42
31 42
32 412 2 2 2
31 41 32 42
0 00 0
0 00 0
1
S SS S
SS SS S
S SS S
S S S S
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
==
+ = + =
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3.1.1. Acopladores Direccionales.
• Definición y parámetros S.– Pérdidas de retorno.
– Perdidas de Inserción (Se asocian al camino directo).
– Acoplamiento (Perdidas de inserción al acceso acoplado).
– Aislamiento (Pérdidas de inserción entre accesos desacoplados).
– Directividad.
10( ) 20log | |ii iiRL dB S dB= − = ∞
10 10 31( ) 20log | | 20 log | | i acceso directo de ji j i jIL dB S S= − = −
10 10 41( ) 20 log | | 20 log | | , i acceso acoplado de ji j i jC dB S S= − = −
10( ) 20log (| |) , i acceso desacoplado de jij ijISO dB S dB= − = ∞
10
i=acceso acoplado de j( ) 20 log ,
k=acceso desacoplado de jij
j kj i jkj
SD dB ISO C
S
⎛ ⎞⎜ ⎟= = −⎜ ⎟⎝ ⎠
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3.1.1. Acopladores Direccionales.
• Definición y parámetros S
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3.1.1. Acopladores Direccionales.
• Definición y parámetros S
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3.1.1. Acopladores Direccionales.
• Definición y parámetros S
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Hibridos– A.D. en el que idealmente I.L(dB)=C(dB)=3dB.– Tipos más utilizados.
• Hibrido de 180 grados
0 0 1 10 0 1 111 1 0 021 1 0 0
S
⎛ ⎞⎜ ⎟−⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟
−⎝ ⎠
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Hibridos.– Tipos
• Hibrido de 90 grados
0 0 10 0 111 0 02
1 0 0
jj
Sj
j
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Aplicaciones:– Separación de onda incidente y reflejada
• Permite medir los parámetros S de un dispositivo bajo medida.
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Aplicaciones:– Puente de Impedancias.
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3.1.1. Acopladores direccionales
• Aplicaciones:– Divisor de potencia mediante hibrido de 180 grados.
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3.1.1. Acopladores direccionales
• Aplicaciones:– Detector de fase.
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3.1.1. Acopladores direccionales
• Implementación práctica. Tecnología planar.– Hibrido 90º:Implementación rectangular
0 0 10 0 11
1 0 021 0 0
jj
Sj
j
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
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3.1.1. Acopladores direccionales
• Implementación práctica. Tecnología planar.– Hibrido 90º: Implementación circular 0 0 1
0 0 111 0 02
1 0 0
jj
Sj
j
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
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3.1.1. Acopladores direccionales
• Implementación práctica. Tecnología planar.– Hibrido 180º: Implementación circular
0 0 1 10 0 1 11 1 0 021 1 0 0
jS
⎛ ⎞⎜ ⎟−⎜ ⎟= −⎜ ⎟⎜ ⎟
−⎝ ⎠
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Implementación práctica. Tecnología guiada.– Acoplador Bethe Hole
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Implementación práctica. Tecnología guiada.– Acoplador de dos ranuras
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Implementación práctica. Tecnología guiada.– Acoplador de N+1 ranuras
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3.1.1. Acopladores direccionales.
• Implementación práctica. Tecnología guiada.– T mágica: Híbrido de 180º
Acceso Puerto 1
Acceso Puerto 4
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3.2. Líneas acopladas simétricas
• Teoría de líneas acopladas
– Modelo Circuital.
Línea Transmisión
MicrostripStripline
Línea Transmisión Acopladas
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3.2.1. Teoría de líneas acopladas
• Características determinadas a partir de:
con
Análisis: Aprovechamos las propiedades de simétrica
0
0 /1
1Z L C
ZC
LCυυ
⎫=⎪ =⎬
= ⎪⎭
0 0
0 0
1 L.T. dieléctrico homogéneo.
1 L.T. dieléctrico no homogéneo.
r r r
r r ref
c
c
υ
υ
μ μ
μ μ
= =
= =
ε ε ε
ε ε ε
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3.2.1. Teoría de líneas acopladas
• Caso Par (PS→PM)
01
1ee
e e
e
eref
LZC C
cυ
υ
= =
=ε
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3.2.1. Teoría de líneas acopladas
• Caso Impar (PS→PE)
01 2
1( 2 )
oo
o o
o
refo
LZC C C
cυ
υ
= =+
=ε
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3.2.1. Teoría de líneas acopladas.
• Stripline
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3.2.1. Teoría de líneas acopladas.
• Microstrip
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3.2.2. Diseño de un A.D. direccional con líneas acopladas
• Implementación
20 0 0
21 3131 42 2
21
31 43
42 43
42
Si Z y entonces una L.T. acoplada de longitud l se comporta comoun A.D cuya matriz de
sin( )1 cos( )
dispersión es:
0 00 0
csin(
on 0 0
0 0
e o e oZ Z
S S S SS S
SS S
S S
jj
α φα φ
υ υ= =
⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
′=
′− +2
21 43 2
00
00
')
11 cos( ) sin( ')
c y on oe
oe
jZZ l l
S
ZZ
S
φ
αα φ φ
ωα φ βυ
=
−+
−=
′− +
′ ′= = =′
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3.2.3. Diseño de un inversor con líneas acopladas
• Implementación
( )2 2 2 2
2 2 2 2 22
sin( ') 1 sin( ')
1 sin( ') sin( ')) sin(
1 21
2 11 cos( )
jS
jj
α α φ α α φ
α α φ α α φα φ φ
−
−′ ′
⎡ ⎤− −⎢ ⎥=⎢ ⎥− −− ⎣ ⎦+
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3.2.3. Diseño de un inversor con líneas acopladas.
• Diseño del inversor2 2 '
11
2 2 '21
2222
(1 2
2 1
)
1 1(1 2 )11 1
j
j
S e
S
K J JK J
j e
φ
φ
α
α α
ααα
−
−
− −− = = ⇒
≈
=+
−
−
−+
≈
2
0
2
0
' ' / 2
1
1
e
o
l
Z J J
Z J J
φ β π= ≈
= + +
= + −
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3.3. Transductor Ortomodo (OMT)
• Objetivo: Trabajar con dos polarizaciones ortogonales de forma simultánea.– Normalmente se fabrican en tecnología guiada
• Red:– 4 accesos EM– 3 accesos físicos.
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3.3. Transductor Ortomodo (OMT)
• Realización física
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3.3. Transductor Ortomodo (OMT)
• Matriz de dispersión.
• Ejemplo aplicación: Elección de la polarización del LNB de un sistema de distribución de TV viasatélite.
1
2
1
2
0 0
0 0 0
0 0
0
0
0 0 0
pol
pol
pol
pol
j
j
j
j
e
eS
e
e
φ
φ
φ
φ
−
−
−
−
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥
= ⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
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3.4. Multiplexores
• Objetivo: Separar/combinar los distinos canales de una señal multiplexada en frecuencia
• Ejemplo: Diplexor (Mux 2:1)
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Multiplexores
• Medidas
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3.4. Multiplexores
• Tecnologías de fabricación:– 1) Circuladores+Filtros– 2) Acopladores direccionales+filtros– 3)Manifold (Brazo común desde el que se distribuye la señal).
• Comparativa tecnologías
AltoReducidoElevadaMuy BajasNo3
MedioGrandeElevadaBajasFácil2
Medio/ BajoMedioMediaMediasFácil1
CosteTamaño/ PesoManejo Potencia
Perdidas Inserción
Ampliar / Modificar
Tipo