ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

Deber de Sistemas de Radiofrecuencia

Nombre: Alonso Núñez

Tema: Diseño y construcción de filtros de Radiofrecuencia activos y pasivos de microlínea.

Introducción:Los filtros son circuitos que tratan de distinta forma a los armónicos según su frecuencia, permitiendo el paso o atenuación de una banda de frecuencia.

Actualmente, los filtros de radiofrecuencia y microondas son utilizados en aplicaciones como broadcast de tv, sistemas de telefonía móvil, telefonía inalámbrica, bluetooth, wlan, entre otras, y en su mayoría son filtros pasobanda.Los filtros pueden realizarse con elementos activos o pasivos, y se pueden conectar formando redes con determinadas topologías, pero dichas redes, sufren pérdidas debido a los propios elementos.

Un filtro pasivo es un filtro formado por elementos pasivos como resistencias, condensadores y bobinas, mientras que un filtro activo es un filtro analógico distinguido por el uso de uno o más elementos activos. El elemento activo puede ser un tubo de vacío, un transistor o un amplificador operacional.

Parámetros de un filtro• Frecuencia de corte (fc ó fo): 3 dB por debajo de la ganancia máxima. Se corresponde con un punto singular (polo o cero) donde se cortan las asíntotas.• Banda de paso• Banda de transición• Banda de rechazo, atenuada• Rizado• Factor de calidad: Este factor solo tiene sentido en los filtros pasa-banda y banda eliminada resonantes.Se llama Q y se define como: Q=fc/BW

DISEÑO DE FILTROS

F iltro Pasa-Bajos: El filtro más familiar es de configuración π, usada como un filtro de fuente de poder, la meta para esta aplicación es rechazar la frecuencia de línea de 60Hz y sus armónicas.

Las configuraciones π, T o L originan, la respuesta en frecuencia pasa-bajas mostrada en la fig. (d).El elemento L se opone a las altas frecuencias y actúa como una reactancia inductiva serie, los capacitores paralelos proporcionan una trayectoria de baja impedancia para las frecuencias altas. La frecuencia de corte (fc), relaciona a la frecuencia en la cual la salida ha caído 3 dB.La impedancia de entrada presentada por este tipo L-C de filtro está relacionada con la razón L/C y se llama impedancia característica, iterativa o de onda.

Filtro Pasa-Altas: En una manera similar es posible establecer los elementos L y C para pasar las altas frecuencias y atenuar las bajas. Este se llama filtro pasa-altas. Las configuraciones generales del filtro pasa-altas, en redes L, T y π y la respuesta de frecuencia se muestra en la figura:

Filtros en Microlínea: Es un tipo de filtro que se basa en líneas de transmisión con circuito impreso que son usadas para circuitos de microondas, tiene grandes ventajas con respecto a otros filtros. Una línea de transmisión es un solo conductor en un lado y un plano de tierra en el otro lado, separados por un aislante, normalmente una tablilla de circuito impreso. Las microlíneas forman parte de una estructura más grande de líneas de transmisión, llamadas estructuras de guías plana.Para diseñar un segmento de microlínea básica, es necesario ser capaz de determinar la impedancia característica y la permitividad efectiva.

Existen muchos métodos para el diseño de microlínea, utilizando aproximaciones y modelos de dispersión, además despreciando el grosor del metal:

Donde W es el espesor del metal, h es el grosor del dieléctrico, εre es la permitividad relativa y η tiene un valor de 120 Ω. La permitividad relativa está dada por:

Ejemplo de filtros con microlínea

La siguiente figura muestra un filtro pasa-banda

La siguiente figura es el equivalente en microlínea:

En los circuitos de microlínea las líneas gruesas, indican generalmente capacitancia en paralelo y las líneas delgadas indican generalmente inductancias en serie, correspondiente al esquemático.

Las siguientes figuras se muestran el circuito en microlínea de dos filtros.

En la siguiente figura las líneas delgadas, indican inductancias en serie y las líneas gruesas hacia abajo indican capacitancias en paralelo.

En la figura inferior se muestra lo mismo solo que las capacitancias están en forma de rectángulos atravesados en la línea principal. Los extremos inicial y final del circuito son circuitos de acoplamiento de la impedancia característica Z0.

La siguiente figura muestra un circuito de un filtro pasa bandas, pero en este caso es con guías de onda de ½ longitud de onda, cada tramo de circuito es el equivalente en longitud a la mitad de una longitud de onda de la frecuencia central del filtro.Las líneas acopladas se caracterizan por dos tipos de excitación: el modo par donde las corrientes en las líneas son iguales en amplitud y dirección; y el modo impar donde las corrientes en las líneas son iguales en amplitud pero de direcciones opuestas. Cada una de ellas se caracteriza por su impedancia equivalente, Z0e y Z0o, respectivamente. Estas impedancias son función de la geometría de las líneas objeto final del diseño del filtro.

Bibliografía:

-http://www.unet.edu.ve/~ielectro/6-Filtrado.pdf

-DESARROLLO DE GUÍAS DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO UTILIZANDO EL EQUIPO DE MICROONDA MW-2000_JORGE TELLO MUÑOZ