EL CONMUTADOR DE EL CONMUTADOR DE EL CONMUTADOR DE

EL CONMUTADOR DE

ESTADO SOLIDO ESTADO SOLIDO ESTADO SOLIDO

ESTADO SOLIDO

TRANSMISOR RECEPTOR TRANSMISOR RECEPTOR TRANSMISOR RECEPTOR

TRANSMISOR RECEPTOR

(T/R)(T/R)(T/R)

(T/R)

Fernando Villanueva Ruiz (fvr) fvillanueva@jro.igp.gob.pe

Que es el TR• Dispositivo usado en todo sistema de radar

mono-est á tico, el cual permite usar la antena tanto en transmisión como en recepción.

ReceptorReceptorReceptor

Receptor

T/RT/RT/R

T/R

AntenaAntenaAntena

Antena

TransmisorTransmisorTransmisor

Transmisor

Bosquejo de un T/R

Circuito utilizado para fabricar el T/R

CaracterCaracterCaracter

Caracter

ííí

í

sticos de un cable coaxial:sticos de un cable coaxial:sticos de un cable coaxial:

sticos de un cable coaxial:

La impedancia caracterLa impedancia caracterLa impedancia caracter

La impedancia caracter

ííí

í

sticasticastica

stica

Velocidad de propagaciVelocidad de propagaciVelocidad de propagaci

Velocidad de propagaci

óóó

ó

nnn

n

Perdida por atenuaciPerdida por atenuaciPerdida por atenuaci

Perdida por atenuaci

óóó

ó

nnn

n

Desfase por longitud Desfase por longitud Desfase por longitud

Desfase por longitud

Línea de transmisión

unidad de longitud

R x L x

C x G xC

L

C

Z000

0

2

f000

0

L=

1 2

f000

0

Z000

0

C=

Para

/4

ZZZ

Z

000

0

===

=

LLL

L

C C C

C

VVV

V

ppp

p

===

=

111

1

LCLCLC

LC

=R=R=R

=R

LLL

L

C C C

C

LCLCLC

LC

Propiedades de los circuitos resonantes, en serie y en paralelo

ff000

0

BW

dB

0

-2

-4

-6

-8

Vininin

in

L000

0

C000

0

Vooo

o

R

ff000

0

dB

0

-2

-4

-6

-8C000

0

L000

0

VCCC

C

Vininin

in

Vooo

o

R

Teóricamente:Z = ∞I = mínimo

Teóricamente:Z = 0I = máxima

21L1C1

f0=

Conectado, Transmisor con la Antena

C111

1

L111

1

D111

1

AntenaAntenaAntena

Antena

Tx

/4 RG58

RxRxRx

Rx

D444

4

D555

5

/2 RG178C222

2

L222

2

D333

3

D222

2

2..f0.Xc1C=

2..f0

XLL=f0 = 49.92MHzXL=XC=50

ZZZ

Z

000

0

===

=

LLL

L

C C C

C

AntenaAntenaAntena

Antena

TxC111

1

L111

1

C222

2

L222

2

Zx

L=0.159uHC=63.7pF

Conectado, Receptor con la Antena I

C111

1

L111

1

D111

1

CDDD

D

C010101

01

AntenaAntenaAntena

Antena

Tx

/2 RG178

/4 RG58

RxRxRx

Rx

D444

4

CDDD

D

C444

4

D555

5

CDDD

D

C222

2

L222

2

D333

3

CDDD

D

C020202

02

D222

2

CDDD

D

CDDD

D

L333

3

C111

1

L111

1

C010101

01

Tx AntenaAntenaAntena

Antena

/2 RG178

/4 RG58

RxRxRx

Rx

CD5D5D5

D5

C444

4

C222

2

L222

2

C020202

02

CDDD

D

L333

3

Conectado, Receptor con la Antena II

Gráfico de la respuesta del circuito modelado.

C222

2

L222

2

C020202

02

AntenaAntenaAntena

Antena

Rx=

47

/2 RG178

/4 RG58

RxRxRx

Rx

C444

4

CD5D5D5

D5

•Simplificación del circuito Modelado del circuito, con el paquete Simetrix.

Modelo matemModelo matemModelo matem

Modelo matem

ááá

á

ticoticotico

tico

Donde:• III

I

es la intensidad de la corriente que atraviesa el diodo y VD la diferencia de tensión entre sus extremos.

• ISISIS

IS

es la corriente de saturación • qqq

q

es la carga del electron • TTT

T

es la temperatura absoluta de la unión • kkk

k

es la constante de Boltzmann• nnn

n

es el coeficiente de emisión, dependiente del proceso de fabricación del diodo y que suele adoptar valores entre 1 (para el germanio) y del orden de 2 (para el silicio).

• El término VT = kT/q = T/11600 es la tensión debida a la temperatura, del orden de 26 mV a temperatura ambiente (300 º K ó 27 ºC).

•El modelo matem á tico m á s empleado es el de ShockleyShockleyShockley

Shockley

(en honor a William Bradfor Shockley) que permite aproximar el comportamiento del diodo en la mayor í a de las aplicaciones. La ecuaci ó n que liga la intensidad de corriente y la diferencia de potencial es:

Calculo de la cantidad de diodos•Características del diodo a ser usado

•Corriente directa•Capacidad •Tiempo de cambio de polaridad

Ejemplo:P = 100KW, carga de 50 Ohms, duty cycle de 5%La corriente seria de: 45 A.El 1N4148, De acuerdo al grafico mostrado: a 100mW > 625mANº de Diodos = 72

Número de diodos, a usarseConsideraciones para calcular la disipación de los diodos (duty cycle)

Calculo de la temperatura en los diodos

nnn

n

iii

i

ttt

t

kkk

k

eee

e

iii

i

iii

i

kkk

k

ttt

t

iii

i

TTT

T

***

*

***

*

111

1

111

1

***

*

222

2

***

*

)))

)

,,,

,

(((

(

aaa

a

TTT

T

ttt

t

iii

i

TTT

T

ttt

t

iii

i

TTT

T

)))

)

,,,

,

(((

(

)))

)

,,,

,

(((

(

Donde:

Se tiene:•T(i,t)T(i,t)T(i,t)

T(i,t)

es la temperatura de la unión en el semiconductor que es función de la corriente (i) y el tiempo de duración (t), este valor tendr á las unidades de grados Kelvin.•KKK

K

iii

i

es una constante que nos da el crecimiento de la curva, este tendr á unidades de grados Kelvin sobre mA.•KKK

K

111

1

es una constante de decreci-miento.•nnn

n

es un exponente que afecta el decrecimiento del exponencial.•ttt

t

es el tiempo de transmisi ó n en ms.•TTT

T

aaa

a

es la temperatura ambiente

• Corriente no repetitiva (IFSM) de 4A.• Corriente repetitiva (IFRM) de 450mA.• Tiempo no repetitivo (TFSM) de 10 ms.• Tiempo repetitivo (TFRM) de 1000 ms.• Corriente continua ((IFD)) de 200 mA.• Temperatura de unión (Tj) en el rango

de -65 a 200 grados centígrados, utilizando el extremo positivo en grados Kelvin tendremos 473

• Se calcula las constantes con los valores dados por el fabricante obteniendo:

• Ki = 2.0150 • K1= 5.1801*10-7-7-7

-7

• N = 1.1093

Calculo de la temperatura en los diodos

nitki eiktiT **11**),(

aTtiTtiT ),(),(

Recalculando valores I

AntenaTxC111

1

L111

1

D111

1

C000

0

111

1

ccc

c

rrr

r

/4 RG58

///

/

2 RG173

Rx

D444

4

C444

4

ccc

c

rrr

r

D555

5

ccc

c

rrr

r

C222

2

L222

2

ccc

c

t t t

t

= 24pF= 24pF= 24pF

= 24pF

rrr

r

t t t

t

= = =

=

0.013 0.013 0.013

0.013

D111

1

C020202

02

ccc

c

rrr

r

D222

2

rt t t

t

= 0.052 = 0.052 = 0.052

= 0.052

ccc

c

rrr

r

ccc

c

rrr

r

Transmisor conectado a la antena

Recalculando valores II

Transmisor conectado a la antena

C111

1

L111

1

rrr

r

rrr

r

= = =

=

13m 13m 13m

13m

Tx AntenaAntenaAntena

Antena

/2 RG178

/4 RG58

RxRxRx

Rx

rrr

r

rrr

r

= = =

=

13m 13m 13m

13m

rrr

r

rrr

r

= = =

=

13m 13m 13m

13m

C222

2

L222

2

rrr

r

rrr

r

= = =

=

13m 13m 13m

13m

rrr

r

r = 52m = 52m = 52m

= 52m

En el laboratorioEn el laboratorioEn el laboratorio

En el laboratorio

• Potencia calculada hasta:Potencia calculada hasta:Potencia calculada hasta:

Potencia calculada hasta:

120Kw120Kw120Kw

120Kw

• Duty CycleDuty CycleDuty Cycle

Duty Cycle

7.5%7.5%7.5%

7.5%

• Perdida entre Tx a AntenaPerdida entre Tx a AntenaPerdida entre Tx a Antena

Perdida entre Tx a Antena

0.3 dB0.3 dB0.3 dB

0.3 dB

• Ancho de Banda en transmisionAncho de Banda en transmisionAncho de Banda en transmision

Ancho de Banda en transmision

6MHz6MHz6MHz

6MHz

• Perdida entre Rx y AntenaPerdida entre Rx y AntenaPerdida entre Rx y Antena

Perdida entre Rx y Antena

0.8 dB0.8 dB0.8 dB

0.8 dB

• Ancho de Banda en recepcion Ancho de Banda en recepcion Ancho de Banda en recepcion

Ancho de Banda en recepcion

15MHz15MHz15MHz

15MHz

• Aislamiento entre transmisor y recepcionAislamiento entre transmisor y recepcionAislamiento entre transmisor y recepcion

Aislamiento entre transmisor y recepcion

42 dB 42 dB 42 dB

42 dB

En la practica:En la practica:En la practica:

En la practica:

• Se probo hasta Se probo hasta Se probo hasta

Se probo hasta

84Kw84Kw84Kw

84Kw

• Duty CycleDuty CycleDuty Cycle

Duty Cycle

0.4%0.4%0.4%

0.4%

• Perdida entre Tx a AntenaPerdida entre Tx a AntenaPerdida entre Tx a Antena

Perdida entre Tx a Antena

0.1 dB0.1 dB0.1 dB

0.1 dB

• Ancho de Banda en transmisionAncho de Banda en transmisionAncho de Banda en transmision

Ancho de Banda en transmision

---------------

-----

• Perdida entre Rx y AntenaPerdida entre Rx y AntenaPerdida entre Rx y Antena

Perdida entre Rx y Antena

------------

----

• Ancho de Banda en recepcion Ancho de Banda en recepcion Ancho de Banda en recepcion

Ancho de Banda en recepcion

------------

----

• Aislamiento entre transmisor y recepcion Aislamiento entre transmisor y recepcion Aislamiento entre transmisor y recepcion

Aislamiento entre transmisor y recepcion

53 dB53 dB53 dB

53 dB

MedidasMedidasMedidas

Medidas

Construcción del TR

Trabajo a futuro

• Figura lateral, Bosquejo de un TR, para 0.8 Mw, con diodo Schottky o diodo pin, se esta estudiando el caso.

Gracias