Adaptación de impedancias mediante doble "slug" con elementos concentrados, semiconcentrados y distribuidos

,1.DAPT .C I OJ·) IJE I!·1~::::P.. !CI A ~ ?-!E:~I.~ .~ ~':' ~ ~ ~ C ~ L ~ " S:...UG " COl': ELE~E} J TOS D ! ~~R I 3~IDOZ , SE~ : · : C~lCZl~T? A DD~ ~ : ONC El{T RA~O~ _. DE LOS RE YES , ? .A. SOA?~S Y· A. E. FUST~ Escuela T&cnica · Supe io de Ingenie os de Tele comunic a ci6n Cá ed a de Mic o on das . U.P.B.-BARCELONA ABSTRACT.- A heo e ical analysis o he double-slug ans mis s ion line une and he mic os ip discs .is de elop ed ~ based on wo seoa a e models: a d is ibui ed imnedance ans o ming model and a lumped shun suscep an~e model.No -loss condi ions a e assumed o bo h cases. Th es e model pe mi an insigh in o he wo kings o he une s and all ow ques ions on he impedance ma ching and bandwid h pe o mance o he une s o be answe ed. INTRODUCCION Las écnicas de adap aci6n me- dian e doble "slug" han sido ex en samen e u ilizadas(1) pa a la ca- - ac e izaci6n de ampli icado es de mic oondas de es ado s6lido. Recien emen e es as écnicas han sido asi miladas (2,3,4) pa a la ealizacióñ de adap ado es en mic os ip median e discos me álicos que se deslizañ sob e la lÍnea p incipal. Sin emba go no exis e, a nues o co~ocimien~ o, un es udio e6 ico del p oblema En es a comunicaci6n se abo da - el a amien o gene al del sis ema y la pa icula ización pa a el caso de obs áculos idén icos. TEORIA GENERAL ;,._d. F-IG- 1 - -1~ ~ z ~~~~ · ======~',-~====~'~ 1 • ' ' 1 73 El adap ado de impedancias cono cido con el nomb e de doble "s ub" ( ig.1) supone la sepa ación en e .:_s ubs" ija y las eac ancias xl y X de los mismos a iables. En e aeap ado qoble =- "slug" ( ig.2), los dos g ados de libe ad se u i lizan pa a a ia las longi udes-! Y 11 s uponi e ndo que los obs á cu los A y B son conocidos. El conjun o ! el ~6dulo S~ 2 de be es a comp e!! dldo en e O y~ 1. Una ez conse guido es o, cualquie ca ga puede - sin e iza se median e la co e cci6n de_ ase d~~a po la l ongi ud 11 ( lg .2 , ng.3 ) . ( obs áculo A, longi ud de línea 1 obs áculo B) deb e n ooo ciona un - ~oe ic ie J e de e i exl6 n sJ2 cuyo m6d ula s ~ a ¿ iab le en ~ncl6n de Ja lon gi u d l. Si cue emos, cama es ~ sua l, s~ ca aces - de sin e iza - ~~alquie c~ ga pasi a ( 1 p /< 1) Cálculo de s22 . El o~s aculo A que eo e se n a a una ~a e c :~ cca y si n p~ di das q~~¿a c~ ~~ ~~:22dc po su ~~~~iz ce Sea 74 C . ~. SCS . .:~':'I Cl~'L!l FES ::;·:?0FT . ~~!':'::: :3 /l_ JP..PT .L. C?. ~C ~L L - ~LUG . Ss~ e: ~::? o ~e ~da~~a e ~, ~ ~ al i=a~c · e n c~~~ s - c~2xi~l ( i g .4)~ ~es c bs §2ulo~ son amos de ~i~ ee ~ e im oedanc~a C 3 ac~ e is ic a .j is~inTa d~ Z = SC , a ue nue den d esli z a se ~n el=in ~e {o ~el ccaxia:. Supongamos que la Cisc8p ~in ui _ dad o & c icamen~e no oe u ¿ l a - dis ibución de campo.y es e pue ce segui conside indose T.E.~ .. Los pa ime os de Sca e ing de un ozo de linea de lon g i ud lJ y de impedancia ca ac e ís ica Z0 alen: Los Obs áculos A y B son idén icos, po an o la ecuación /1/- puede esc ibi se en la o ma: s~ 2 e 1- óA z ) A 2 1- s 22 z / 7 / T En e l p l ano s22 l a ecuación - ZZ* =1 se as o ma en el cí culo de cen o .e y de adio R dados - po : /81 R= 1 e 1 /9/ P.dap ado do b le FIG -4 ~~ ~ ! c 2sc ~~~~icu~a ~ · i z ~!' . <: ~ ~ ;:~ -c~~ 1 ~~ n ': :;._ = ¡; ,: ]_~ .:1~ - e = - C .4 79 L 21: El miximo V .S .W . R. q ue se poa la adTp a en es e caso co =sponde a S22 MAX= 2 C = 0. 959, es ul ando - V • S • w· . 1 • = 4 7 • 7 8 • En la igu a 5 ~e ep esen a el V. S.W .R. en unción de 11 /Á pa a dos alo e~ dis in os de impedanc i a . z' =l o n. /',...... o , . / / ¡p· . 1 . -:s -. -w-:-R":- = -s~ ---- -- ¡- ··· · 'k '=16.0. ¡ 10 o ! i . s.w· .• , . 0 -1 ____ _ _c.: "---- - ·- ·- ~1/¡( FIG-5 ADAPTADOR CON ELEMENTOS CONCEN- TRADOS . Supongamos aho a que los obs iculos A y B so n dos condensado es iguales - en pa ale l o con la l ínea. La ma iz de Sca e ing co espondien e ale: [ sA J = ~ - -j B 2+ jB 2 - j~ donde B es l a subscep ancia n9 mali zada del condensado , B=wcz 0. - En es e caso, el cen o y el adio del cí cul~,en el plano sJ2 ~ i enen - po exp es1on: C= se B + 2j ) (10) 2( B2+ 2 ) 8 y a2 R= +4 ( 11) 2 ( 82 + 2 ) ~ ~ ~lopam~ ~e ~~ o . ·;T&culo ~, c e~ l¿ s m~s nas ~ ~ ~ ~~is . se ¿e ~ne a -: Y'C "J é ::- dE : l... e. ma -c !' i = :i~l c. .:: C.:: dE Sc a ~T ~ in ~ co n ~un~a l~n e a l e l c s ~c u lc E, al e: e - 2 jS l donde a es la c on s a n e de p o p aga _ ción, a= 2JI !A . T E: pa áme o s22 del conjun o - - ( obs áculo A, líñea 1, obs áculo B) s e ob iene inmed i a amen e a pa i de la ma iz an e io : B i B e- 2j8 1 A T s22 - s22 /1/ s22 B A e - 2j8 1 1- s11 s22 donde i B = B B · SB 2 s11 s22 - 12 Si n pé dida de gene ealidad, po~ demos supone que los pl ano s de e e encia con l os aue se han de i nido las ma ices sA y sB son -- ales q ue las ma ices an e io e s - oman la o ma : ( sj, [- ~ ja l ja /1-a 2 [ sj , [- ~ b ] jb - l 1- b2 De e s a o ma i 8 =1. Si aho a i~ucimos los - cambios~= X, 11-b L = Y y e-2~ 1 = Z, la exp e _ s ión / 1 / puede esc ibi se : -Y + XZ /2/ 1 - XYZ En 1~ ex p e s ión /2 / ; X e Y son cons an e~ ,e n ge~e al comp l ej a s . z z! e- 2JS l '=S la ec ..!ación d '= un c í cu l o , de . a di o l a unidad y que · ~~ ~~sc i be co mpl e amen e c u a ~ do 1 en e O y .Á 2. 75 u.-:-:. ·-; .·. !""·?::: 2 2n /"" .' : ;s 1..!!": 2 ., ~ :-~;; s:~ ~ ~~~~o ~~ ~ ~a! n q~~ ~ ~~~~~~~~~~ 1 ei =:.no S~') · La s ~~ o den a das del C'= ~ ~ o C y Cel adio ~' p u ede~ de~ ~ ci se ~ ~~~ éi a1: a men e . ,.. _ '!' ( 1 - X 2 / 3 / ·- - :- : 2y2 1- X CY 2- ::.l ?. /4 / 1- X2Y2 In e e sa c onoc e el máximo y el mínimo del módulo de s~ 2 • esul an_ do se : T X + y S22MAX - /5 1 1+ XY T y - X s22 M iN /6 / 1- Xy 1 FI G-3 Las conc l us iones i m po a n es que pueden d educi se de l as ecua c iones · ;s; y /6/, suponiendo obs ácu l os igua l es ( sA = SB ) so n : _ 2~ - -----, 2- - 1 2 - a ST O 22 MiN s i a<<1 Es de c i , c on la s c on d ic io n es en e i o es , puede c ub i se D ~ c icame n e  o d a-la ~a a de Smi h.- 76 E lmáxi mo coe icien e Ce e :~~ >: ió : que se pu~de ad an a :- , es~= en unci6n de B a a ~~s de ~ a '=Xp esió n : l e: T - yo -8 'ÍS 2 +4 c1 2l ~22 MP .X __ _ (B 2 + 2) V La ex n es ión (12) unidad c ~ ando B > > 1 2. 3 Fig. 6 ie nde a 2.a. ( :'i g . 5) ADAPTACION CON DISCOS METALICOS EN MICROSTRIP ·La igu a 7, ep esen a un adaE ado con discos en mic os ip. La p ime a di icul ad que apa ece es la posición del disco con espec o a la linea. El núme o de g ados de libe ad aho a es de cua o, pues o que cada disco puede desliza se con espec o al cen o de la linea además de ans e salmen e. En es e caso aplicaR las ecuaciones gene ~ les pa a (s ] dis in o de [S ] y el cálculo de es as ma ices es muy complejo debido a que se a Ía la geome ia del plano _ ~ans e sal. Debido -a odas es as d~ ~cul ades el modelo ope a i o menos si~pli i cad~ es conside a que los d1scos i e nen una dimensión mucho me no au e la longi ud de onda e ec i a. éo n e s as c onsid e aciones, el ma- c elo simpli icad o del a dap ado nu ed e i s uali z a se en la igu a 8 ~n el aue, an o l2s d is anc i as 1 y 1~; asi como lcs.~alo es de 1~s c ~~~cidades ~o n ~~ · ia~l~s . 1 11 . 1.[ Zo*c~· e ,: Fig. 8 CONCLUSIO NES Se h ah ob enido las ecuaciones que de mues an las posibili d ad es del adap ado de doble-slug en ge ne al. Asimismo se han ob enido- exp esiones pa a el caso en que ambo s ob s áculos sean iguales, p~ a secciones de linea de i m pedan- cia dis in a de Z0 y pa a e lemen- os concen ados. La adap ación "doble-slug" es más complicada que la que se eali za median e un doble-s ub, s in e m- ba go p esen a la impo an e en ~ ja de no co oci cui a la co i e~ e de pola ización de los d isposi- i os ac i os, y su p inci p al a a ~ i o (adap ación con discos) pa a la ca ac e ización de dichos el e m e ~ os ac i os, además no p esen a z~ nas ciegas a la adap ación como el doble-s ub. - R .A. Soa es Ph. D. C.N.E.T. L~ A nnion F ancia BIBLIOGRAFIA /1/ J.M . Cusack, S.M. Pe l ow an d Pe lman B.J. "Au oma ic L oa d Con ou mapp ing o mic o wa e po we a ns i s o s " I .E . E. E. M.T . T.-22 De cem be 1974 /2/ H .E . G. L ux on. " Ga llium A se ni _ de Fiel d ~ ec T a ns is o s . T~~i F e ~c ~ ~ance and a n l ica ion up o :..-: 3 . =.!:d ' eo, 1 e~cie S'• . ? oe . -4 h -I.M.C. C· lon eux 1 97 4) / 3 / ~-~- S oa ~ s an¿ C~ipp~, S.C . n So m~ nc·/~ :_ -:":-!6 3c e :;. za lon e eh nicues us e¿ i~ he desig~ o Y 3a ic Ga.c..s E: F _mpl::. ie s., F a c . S !- 1 ~-~<.:. (~ : one 1976 ) 77 / 4 1 :::. de :c é " ::=sLudios ~e J.Y.: l:.=icaC.o es -o:::. ···- ¡~ ~ ~~~~~~ T~~~s~;~~~~;!~·~c~ · ~~~~: · ~e:ec0 nunicac i 6n d~ Ea celc~a Se~-:::ie n b e 1979