DESFASADORES
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FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN TELECOMUNICACIONES Y REDES TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA II “DESFASADORES” INTEGRANTES: VALERIA CORONEL (312) DENNIS TENELANDA (278) AMANDA PUENTE (271) CUARTO “A”
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QUE ES DESFASADOR, PARA QUE SIRVE DESFASADOR DONDE APLICO EL DESFASADOR, COMO FUNCIONA EL DESFASADOR, OBJETIVOS GENERAL ESPECIFICOS, CONCLUSIONES
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FACULTAD DE INFORMÁTICA Y
ELECTRÓNICA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN
TELECOMUNICACIONES Y REDES
TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA II
“DESFASADORES”
INTEGRANTES:
VALERIA CORONEL (312)
DENNIS TENELANDA (278)
AMANDA PUENTE (271)
CUARTO “A”
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
1
Tabla de contenido
Introducción ............................................................................................................................................. 2
Objetivos ................................................................................................................................................... 2
Desfasadores ............................................................................................................................................ 3
Desfasadores recíprocos ................................................................................................................... 4
Desfasadores en guía de onda ....................................................................................................... 5
Desfasadores variables en guía rectangular ................................................................................ 5
Desfasadores en lámina giratoria .................................................................................................... 6
Desfasadores coaxiales ..................................................................................................................... 6
Desfasadores basados en switches ................................................................................................ 6
Desfasadores distribuidos .................................................................................................................. 7
Desfasadores basados en reflexión ................................................................................................ 7
Desfasadores stripline lineal .............................................................................................................. 8
Aplicaciones ............................................................................................................................................ 8
Conclusiones………………………………………………………………………………………………....8
Bibliografía…………………………………………………………………………………………………....9
Webgrafía ................................................................................................................................................. 9
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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INTRODUCCIÓN
En la actualidad, los desfasadores constituyen dispositivos básicos y de gran importancia
para el tratamiento de las microondas, por ello se han dado a conocer una infinidad de
tipos de desfasadores, que fueron creándose para mejorar el funcionamiento de su
antecesor, cada uno de los cuales se realizó con el fin de aplicarlos en distintos medios, y
de esta manera cubrir las necesidades presentadas en este campo.
Los desfasadores son componentes importantes en diversos sistemas de comunicaciones
como pueden ser sistemas por satélite o radares, entre otras aplicaciones. Los
desfasadores con fase fija basados en guías de ondas son de una gran importancia para
los componentes compuestos, por ejemplo para los sistemas de alimentación de antenas,
donde el diseño compacto con un buen funcionamiento depende de que las piezas
individuales sean suficientemente cortas y que tengan características eléctricas
satisfactorias.
OBJETIVOS
1. OBJETIVO GENERAL
Investigar en qué consisten los desfasadores, como funcionan y que aplicaciones
reales tienen en el diario vivir.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender el fenómeno de desfasamiento en los distintos medios.
Explicar cómo se desempeña un desfasador de microondas tanto a través de los
tipos de guía de onda ya conocidos.
Entender y dar a conocer el funcionamiento interno de un dispositivo desfasador.
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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DESFASADORES
Un circuito desfasador ideal debe ser capaz de transmitir una onda sin cambiar su
amplitud y modificar su ángulo de fase. Para construir un circuito desfasador sólo se
necesitan cuatro resistencias y un capacitor como se muestra en la figura siguiente:
En este circuito el ángulo de fase θ, sólo depende de Ri, de Ci y de la frecuencia de la
fuente de entrada, el mismo que está dado por:
Θ = 2 arctg 2 π f Ri Ci
Un desfasador es un dispositivo que proporciona un desfase variable en una señal de
microondas sin alterar el trayecto físico que recorre la señal.
Este dispositivo consigue una diferencia de fase constante que puede caracterizarse en
términos de dos parámetros distintos: desfase de inserción y desfase diferencial.
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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El desfase de inserción es simplemente el existente entre la señal de salida y la de entrada,
y el desfase diferencial se aplica a componentes variables, consiste en la fase de la señal
de salida respecto una fase de referencia (ϕ Ref), de forma que la diferencia de fase con
la otra rama es el desfase que se consigue (∆ ϕ). Este cambio de fase se consigue
fácilmente cambiando la longitud eléctrica de la línea, la misma que es igual a 2π∙l/λw,
donde l es la longitud geométrica de la línea y λw es la longitud de onda en la línea.
Además, en algunas aplicaciones el uso de longitudes de onda λ/2 o λ/4 como
desfasadores diferenciales proporciona unas bandas de frecuencias muy estrechas
debido a la dependencia del retraso en fase de la guía de onda con la frecuencia.
Por tanto, es necesario un diseño robusto y exacto que proporcione un ancho de banda
importante y para evitar la necesidad de cualquier ajustamiento adicional, que aumente
el coste del dispositivo y que además sea de fácil construcción. En muchas aplicaciones,
es deseable alcanzar un desplazamiento de fase entre dos líneas que tienen la misma
longitud, por eso se debe usar líneas con diversos retrasos. Una solución posible a este
problema es cambiar la constante de propagación de la línea, cargándola con
elementos localizados o distribuidos. Si β1 es la constante de propagación de la línea
vacía de referencia y β2 es el constante de propagación de línea cargada, el
desplazamiento de fase diferencial alcanzado será determinado con:
∆ ϕ = (β1- β2)
Los desfasadores también pueden clasificarse como desfasadores remanentes (latch) o
no remanentes (no-latch); los desfasadores tipo latch emplean un camino magnético
cerrado, de modo que el dispositivo opera al nivel de flujo remanente y no necesita una
corriente de polarización (holding). En los tipos no-latch es necesario aplicar una corriente
continua.
Desfasadores recíprocos
La mayor parte de los desfasadores son recíprocos, lo que quiere decir que trabajan de
forma eficaz con señales que pasan en ambas direcciones, pudiendo ser controlados
eléctricamente, magnéticamente o mecánicamente.
Estos tipos de desfasadores pueden construirse simplemente mediante un tramo de línea
de transmisión sin pérdidas.
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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Desfasadores en guía de onda
Se refiere a aquellos en los que varía el dieléctrico que rellena la
guía o su sección transversal para variar la velocidad de
propagación y, por tanto, el desfase que sufre la señal.
Estos dispositivos, emplean en gran medida materiales
dieléctricos, ferritas, corrugaciones, y stubs, también se
construyen mediante híbridos y cortocircuitos móviles. Sin embargo, este tipo de
desfasadores presentan desventajas, como pueden ser, altos costes y diseños
complicados en cuanto a fabricación, o desfasadores diferenciales con una banda de
frecuencia muy estrecha.
DESFASADORES VARIABLES EN GUIA RECTANGULAR
En guía rectangular se utilizan desfasadores variables, los mismos que se pueden lograr
modificando la longitud de la línea o la velocidad de propagación en la misma.
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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DESFASADORES DE LÁMINA GIRATORIA
Uno de los desfasadores más comúnmente utilizados en guía circular es el de lámina
giratoria. Para comprender el funcionamiento de este desfasador es mejor introducir lo
que se denomina sección λ/4. A frecuencias de microondas este dispositivo es el
equivalente a la lámina de λ/4 óptica pues transforma una polarización lineal en una
circular.
Una guía de onda circular puede propagar un modo TE11 con una orientación que
puede seleccionarse con facilidad mediante una elección apropiada de la geometría de
la sonda que excite la guía. Si se produce una discontinuidad a lo largo de la longitud de
esta guía en un plano diametral se observarán dos orientaciones, de forma que el retardo
en una orientación es distinto que la otra.
Desfasadores coaxiales
Son aquellos dispositivos físicos a través de los cuales se transmite una señal, está formado
por una cobertura exterior y en el interior presenta una superficie de baja resistencia ante
el contacto deslizante.
Desfasadores basados en switches
Los desfasadores basados en switches se basan en la elección de distintos caminos de
fase. Los desfases se implementan normalmente con líneas de retardo o filtros, entre los
cuales se conmutará.
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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Esto implica que se trata de un desfasador de tipo discreto, con un número finito de
desfases posibles. Además, su tamaño es muy grande debido al elevado número de
elementos a introducir si se requiere de mucha resolución de fase, a más de producir altas
pérdidas y gran variación de las mismas en función del desfase. Requiere de tantas
señales de control como switches haya.
Desfasadores distribuidos
La fase puede modificarse mediante líneas de transmisión fijas conectadas a una carga
reactiva variable, permitiendo un ancho de banda de funcionamiento relativamente
grande. Sin embargo con una sola línea con carga reactiva no se consigue un rango de
control de 360°, siendo necesaria la conexión en cascada de distintas líneas,
incrementando el tamaño del desfasador y aumentando las pérdidas y su variación en
fase. Requiere de una señal de control para la impedancia de la carga variable.
Desfasadores basados en reflexión
Existen dos formas de implementar desfasadores basados en reflexión: con circuladores y
con acopladores. Ambos se basan en el mismo principio, la señal de entrada es reflejada
por una carga reactiva que modifica su fase, transmitiéndose por otro puerto. Sin
embargo, la topología con circuladores requiere de amplificadores para obtener un
rango de control de fase aceptable, produciendo además altos niveles de ruido, mientras
que con acopladores puede aumentarse añadiendo elementos pasivos a la carga
reactiva, manteniendo un consumo de potencia nulo y un nivel de ruido bajo. Con
acopladores solo se requiere una señal de control que gobierne la impedancia de las
cargas reactivas, mientras que con circuladores es necesaria además otra señal de
control para los amplificadores.
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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El desfasador stripline lineal
Es un desfasador realizado con líneas de transmisión stripline, y que tiene un
accionamiento lineal, en el que además las interconexiones entre las ramas de desfase
superior e inferior se realizan de manera interior al propio desfasador, utilizando para ello
como terminaciones cables de distintas impedancias.
El desfasador cuenta con una base o soporte en cuyo interior se alojan dos circuitos fijos
dispuestos de manera simétrica con relación a un eje vertical, y cuenta con un circuito
móvil desplazable linealmente, que en su desplazamiento hace variar la fase relativa de
las distintas salidas del conjunto desfasador.
APLICACIONES
Los desfasadores son componentes básicos de los sistemas de comunicaciones por
satélite y radares, entre otras aplicaciones. El éxito de los sistemas de comunicaciones por
satélite emergentes para los sistemas multimedia y el acceso a Internet de alta velocidad
de banda ancha depende de la disponibilidad de los terminales rentables del
consumidor. Los elementos claves para estos terminales son los subsistemas y
componentes de RF/microondas.
CONCLUSIONES
Los desadores microstrip se pueden considerar mejores que los demás tipos ya que
ofrecen algunas ventajas significativas sobre las convencionales líneas de retardo y
líneas basadas en redes L-C, ya que son más pequeñas en cuanto al tamaño, pueden
ser diseñados para presentar tanto un desfase negativo como positivo.
TEORIA ELECTROMAGNETICA II
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Los desfasadores con fase fija basados en guías de ondas son de importancia para los
componentes compuestos, por ejemplo para los sistemas de alimentación de antenas,
donde el diseño compacto con un buen funcionamiento depende de piezas
individuales.
Las mayores dificultades al diseñar un desfasador basados en reflexión radican en
conseguir un rango de control de fase de 360°, baja de variación de pérdidas,
pequeño tamaño de circuito y buen funcionamiento en frecuencias superiores a
5GHz.
BIBLIOGRAFÍA
Miranda J. M., Sebastián J.L., Sierra M., Margineda M. (2002). Desfasadores. Madrid
Pearson Educación, S.A. Ingeniería de microondas (pp. 139 - 141).
Pozar D. M., (2005). John Wiley & Sons, Inc. (Ed.). Ingeniería de microondas.
WEBGRAFÍA
http://digibuo.uniovi.es/dspace/bitstream/10651/4086/3/TFM_PabloAlcon.pdf
http://ursi.usc.es/articulos_modernos/Cantabria2009/files/Desfasadores%20diferenc
iales%20bandaku_ursi1244458099.pdf
http://repositorio.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/2790/Desfasadores%20di
ferenciales.pdf?sequence=1
http://es.scribd.com/doc/42439417/Guia-10-Circuito-desfasador
