Microondas

Universidad Fermin Toro Escuela de IngenierĂ­a Cabudare, Estado Lara

Circuitos de Microondas

Francisco Arenas CI: 2391673

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Introduccion

Las microondas entran en el mundo de las comunicaciones de la mano del radar (c. 19361943) y de las nuevas tecnologías, que en su momento significan: generadores de potencia de frecuencia superior a 1 GHz (magnetrones, hoy protagonistas de los hornos de microondas), guiaondas, acopladores direccionales, filtros construidos con cavidades resonantes, antenas de bocina, reflectores, etc. En consecuencia, la disciplina se configura básicamente como una aplicación de la teoría electromagnética, y como tal ha condicionado los libros de texto durante muchos años. Los últimos veinte años han consagrado, en cambio, un extraordinario crecimiento de las aplicaciones de las microondas basado en líneas de transmisión de tipo plano (microstrip y stripline), elementos concentrados (sobre todo condensadores y resistencias), transistores, cables coaxiales y conectores, circuitos monolíticos etc., todos analizables generalmente en términos convencionales de tensión y de corriente, con la única consideración especial del retardo o del tiempo de propagación, pero sin que se necesite un tratamiento electromagnético específico.

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Función de las Guías de Onda Las guías de onda son muy adecuadas para transmitir señales debido a su bajas pérdidas. Por ello, se usan en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y volumen, mayor que el de líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia.

También se realizan distintos dispositivos en guías de onda, como acopladores direccionales, filtros, circuladores y otros.

Actualmente, son especialmente importantes, y lo serán más en el futuro, las guías de onda dieléctricas trabajando a frecuencias de la luz visible e infrarroja, habitualmente llamadas fibra óptica, útiles para transportar información de banda ancha, sustituyendo a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en general, las redes de datos.

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Voltajes y Corrientes Equivalentes en Guias de Onda

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Circuitos de N Accesos

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Circuitos de N acceso

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Matriz de impedancia y Admitancia

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Ondas de Potencia La potencia de una onda es la rapidez con que esta transmite energía y operativamente se define como la razón entre la energía E que transporta la onda en un cierto tiempo y el intervalo de tiempo considerado t.

En el caso de una onda transversal en una cuerda tensa, su potencia se determina a partir de la expresión de la energía de la onda obtenida anteriormente considerando que la masa m de la cuerda es el producto de su densidad lineal de masa μ y la longitud L de la cuerda, y esto último es el producto de la velocidad de fase v por el tiempo t que tarda la onda en propagarse de un extremo a otro (L = vt). A partir de esto se deduce que la potencia de la onda que se:

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Matriz de Transmisiรณn ABCD

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Componentes Activos Básicos en un sistema de microondas

La ingeniería de microondas/milimétricas tiene que ver con todos aquéllos dispositivos, componentes y sistemas que trabajen en el rango frecuencial de 300 MHz a 300 GHz. Debido a tan amplio margen de frecuencias, tales componentes encuentran aplicación en diversos sistemas de comunicación. Ejemplo típico es un enlace de Radiocomunicaciones terrestre a 6 GHz en el cual detrás de las antenas emisora y receptora, hay toda una circuitería capaz de generar, distribuir, modular, amplificar, mezclar, filtrar y detectar la señal. Otros ejemplos lo constituyen los sistemas de comunicación por satélite, los sistemas radar y los sistemas de comunicación móviles, muy en boga en nuestros días.

La tecnología de semiconductores, que proporciona dispositivos activos que operan en el rango de las microondas, junto con la invención de líneas de transmisión planares; ha permitido la realización de tales funciones por circuitos híbridos de microondas.

En estos circuitos, sobre un determinado sustrato se definen las líneas de transmisión necesarias. Elementos pasivos (condensadores, resistencias) y activos (transistores, diodos)

12 son posteriormente incorporados al circuito mediante el uso de pastas adhesivas y técnicas de soldadura. De ahí el nombre de tecnología híbrida de circuitos integrados (HMIC: "Hibrid Microwave Integrated Circuit"). Recientemente, la tecnología monolítica de circuitos de microondas (MMIC), permite el diseño de circuitos/subsistemas capaces de realizar, muchas de las funciones mencionadas anteriormente, en un sólo "chip". Por las ventajas que ofrece ésta tecnología, su aplicación en el diseño de amplificadores para receptores ópticos, constituye un campo activo de investigación y desarrollo. Prueba de ello es el trabajo realizado con la Universidad Politécnica de Madrid.

El diseño de circuitos de microondas en ambas tecnologías, ha exigido un modelado preciso de los diferentes elementos que forman el circuito. De especial importancia son los dispositivos activos (MESFET, HEMT, HBT); pues conocer su comportamiento tanto en pequeña señal como en gran señal (régimen no lineal), es imprescindible para poder predecir la respuesta de un determinado circuito que haga uso de él. El análisis, modelado y simulación de éstos dispositivos, constituye otra de las áreas de trabajo