I. INTRODUCCIÓN
Las aplicaciones de este trabajo incluyen muchos productos en el campo de las comunicaciones de microondas. Una de las aplicaciones importantes de un amplificador de microondas está en la salida de un transmisor en donde una señal necesita amplificarse antes de ser transmitida. Un amplificador es necesario para transmitir una señal a través de una antena y un medio. El amplificador de microondas amplifica la señal de entrada después de que la señal ha sido modulada en el transmisor.
El paso de la amplificación es necesario para cualquier aplicación de transmisión mediante antenas.
Los amplificadores de microondas combinan elementos activos con circuitos de línea de transmisión pasivos que proveen las funciones críticas a los sistemas e instrumentos de microondas.
El diseño de técnicas utilizadas por amplificadores BJT y FET dan lugar al empleo de todos los conceptos que se han desarrollado en el estudio de líneas de transmisión de microondas, las redes de dos puertos y la carta de Smith. El desarrollo de los conceptos de la matriz S surgió de la necesidad para caracterizar los dispositivos activos y amplificadores en una forma en la que se reconoce la necesidad de colocar en la terminación del circuito un circuito-abierto o un corto-circuito.
II. METODOLOGÍA Y DISEÑO
A. Metodología.
Un amplificador de potencia es un amplificador que toma nivel de señal bajo o intermedio y aumenta significativamente dicho nivel de potencia. Las altas frecuencias y la longitud de onda corta de la energía de microonda hace que sea difícil el análisis y diseño de componentes y sistemas de microondas. La combinación de la entrada y salida del transistor deberan ser consideradas y diseñadas alrededor de éste. En la siguiente figura se encuentra un diagrama de bloque típico de un amplificador de RF de una sola etapa.
Fig. (1): Diagrama general de un amplificador de microondas [3].
El diagrama anterior es a la que nos adherimos para llevar acabo nuestro procedimiento de diseño.
Los pasos básicos para este diagrama son:
- Escoger el transistor basados en las especificaciones del diseño.
- Predisponer de un diseño de circuito para la operación la operación del transistor deseada,
que puede ser: clase A, clase B, clase C o clase AB.
- Diseñar el circuito de combinación de la entrada y salida basado en el tipo de amplificador deseado, que puede ser: amp.
-bajo-ruido, amp. alta-ganancia, amp. alta-potencia.
B. Diseño
Para el diseño del circuito se utilizó el transistor NE696 el cual cumple con las especificaciones en las cuales vamos a trabajar. Este transistor dará la amplificación necesaria y por medio de los parámetros S del mismo se podrá calcular la ganancia máxima que podrá dar este amplificador, como también las condiciones de estabilidad. El amplificador también consta de líneas de transmisión las cuales se utilizan para los respectivos acoples de entrada y salida.
C. Cálculos.
Para una frecuencia de 2.4 GHz tenemos que los parámetros S son los siguientes:
Los pasos básicos para este diagrama son:
- Escoger el transistor basados en las especificaciones del diseño.
- Predisponer de un diseño de circuito para la operación la operación del transistor deseada,
que puede ser: clase A, clase B, clase C o clase AB.
- Diseñar el circuito de combinación de la entrada y salida basado en el tipo de amplificador deseado, que puede ser: amp.
-bajo-ruido, amp. alta-ganancia, amp. alta-potencia.
B. Diseño
Para el diseño del circuito se utilizó el transistor NE696 el cual cumple con las especificaciones en las cuales vamos a trabajar. Este transistor dará la amplificación necesaria y por medio de los parámetros S del mismo se podrá calcular la ganancia máxima que podrá dar este amplificador, como también las condiciones de estabilidad. El amplificador también consta de líneas de transmisión las cuales se utilizan para los respectivos acoples de entrada y salida.
C. Cálculos.
Para una frecuencia de 2.4 GHz tenemos que los parámetros S son los siguientes:
Entonces miramos las condiciones de estabilidad para esa frecuencia:
Como podemos ver |delta| = 0.1544 <1 y K = 1.1628 >1, entonces el transistor es incondicionalmente estable. Para obtener la máxima ganancia se deben buscar las secciones acople con acoples conjugados [2].
Luego calculamos las Gammas de entrada y salida [2]:
De donde: B1=1-|s11|^2 - |S22|^2 + |delta|^2 C1=S11 - deltaS22* Asi mismo:
Ahora calculamos la ganancia total, que es el producto de otras ganancias, la ganancia del acople de entrada, la ganancia del acople del transistor y la ganancia del acople de salida [2]:
Gs = 1.7652 = 2.46 dB Go = 20.21 = 13.056 dB
GL = 1.2152 = 0.846 dB Entonces la ganancia total es: GT = 16.362 dB.
Fig. (2): Gráfica de las ganancias que se encuentran en un amplificador [3].
III. RESULTADOS Simulación.
IV. CONCLUSIONES
- Antes de diseñar el amplificador, debemos establecer las especificaciones que tendrá éste, para buscar el transistor que mas se ajuste a las especificaciones establecidas. - Para utilizar el transistor adecuado debemos tomar en cuenta la frecuencia a la que vamos a trabajar, y el tipo de amplificador a diseñar.
- Mediante un software de simulación para circuitos RF, podemos obtener algunos datos previos a la implementación del circuito.
- La estrategia de diseño se basa en el uso de la matriz de parámetros de Scattering y redes lineales de dos puertos.
- Mediante un software de simulación para circuitos RF, podemos obtener algunos datos previos a la implementación del circuito.
- La estrategia de diseño se basa en el uso de la matriz de parámetros de Scattering y redes lineales de dos puertos.
Asignatura: CRF
Dujeiny J. Sánchez Q.
Extraido de: www.cibernetia.com/tesis...MICROONDAS/2 -
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