Slide 1 - Engenharia Eletrica
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Capítulo 7 Linhas de Transmissão Problema de Rádio Frequência • Placa de Circuito Impresso com trilha em U • Fonte e Carga conectadas nas extremidades da trilha • Azul: plano terra • Verde: trilha • Vermelho: corrente elétrica Por onde passa a corrente de retorno do plano terra ? Corrente Contínua O caminho mais curto de retorno porque apresenta a menor resistência. Frequência Baixa Além da resistência, o laço fechado pela corrente produz um efeito indutivo devido ao fluxo magnético através da área em amarelo. Frequência Alta À medida que a frequência aumenta, a reatância indutiva passa a ser maior que a resistência, logo o caminho de menor impedância é o que apresenta a menor indutância. 1 kHz Linha de Transmissão Quando a corrente de retorno segue por debaixo da trilha, surge um efeito capacitivo que ocorre simultaneamente com o indutivo produzindo uma linha de transmissão. 1 MHz Linhas de Transmissão Modo Dominante: onda TEM (um dielétrico que separa dois ou mais condutores) ou quase-TEM (mais de um dielétrico que separa dois ou mais condutores). Teoria de Circuitos Elétricos R = R1+R2 L = L1+L2 Malha Nó Equações Diferenciais Solução Linha de Transmissão em RF Parâmetros Usuais Exemplo: Microstrip Linha de Transmissão Terminada Linhas de Transmissão Planares Roteamento em placa de circuito impresso. Substratos para RF Exemplos de Linhas Planares Conductor Backed CPW Coupled Microstrips Microstrip Coplanar Strips (CPS) Coplanar Waveguide (CPW) Microstrip - Análise Microstrip - Síntese Linhas de Transmissão Não Planares Bifilar (“fita ômica” e “par trançado”) Coaxial Operação monomodo: Conexão entre placas de circuito impresso. Cabo Coaxial Cabos Coaxiais Conectores Coaxiais • • • • • • • BNC: Zo = 50 e 75 ohms, f < 1 GHz TNC: Zo = 50 e 75 ohms, f < 1 GHz F: Zo = 75 ohms, f < 1 GHz, baixo custo N: Zo = 50 ohms, f < 15 GHz, grande SMA: Zo = 50 ohms, f < 20 GHz, pequeno K: Zo = 50 ohms, f < 40 GHz V: Zo = 50 ohms, f < 70 GHz Conector BNC Conector TNC Conector F Conector N Conector SMA Conector SMA Conector K Conector V Casamento de Impedâncias Linha de Transmissão Objetivos • Máxima transferência de potência • Evitar ondas estacionárias (sobretensão e sobrecorrente) • Reduzir distorções lineares (multipercurso, overshoot, undershoot, oscilação) • Padronização Seções de Transformação de Impedâncias • Quadripolo sem perdas • Dois graus de liberdade para ajustar a parte real e a parte imaginária • Componentes reativos concentrados • Componentes reativos distribuídos (linhas de transmissão) • Híbridas (concentrados e distribuídos) Rede L Série-Paralelo 1. Ajustar Xp para que a parte real seja igual a Zo. 2. Ajustar Xs para anular a parte imaginária resultante. 3. Duas soluções possíveis, mas somente se Re(1/ZL)<1/Zo. Redes L Paralelo-Série Procedimento dual trocando p por s e impedância por admitância. Duas soluções possíveis, mas somente se Re(ZL)<Zo. Transformador de RF Zin = (N1/N2)2.ZL 2πf.M >> |ZL| L1.L2 = M2 Zin = (L1/L2).ZL Transformador e Reatância em Série 1. Ajustar Xs para anular a parte imaginária. 2. Ajustar N1:N2 para igualar a parte real a Zo. Transformador e Reatância em Paralelo Procedimento dual trocando s por p e impedância por admitância. Reatância em Série e Linha de Transmissão 1. Ajustar d para igualar a parte real a Zo. 2. Ajustar Xs para anular a parte imaginária Reatância em Paralelo e Linha de Transmissão Procedimento dual trocando s por p e impedância por admitância. Tocos de Linha de Transmissão Tocos (stubs) são trechos de linhas de transmissão terminadas em curto circuito ou em circuito aberto cujas impedâncias de entrada são puramente reativas. Linha de Transmissão Ajustar Zt e d para igualar a parte real a Zo e anular a parte imaginária (simultaneamente). Não há solução quando e Transformadores de Quarto de Onda Carta de Smith • Plano complexo do coeficiente de reflexão • Curvas de resistência e reatância constantes (pontos de impedância) • Curvas de condutância e susceptância constantes (pontos de admitância) Plano Complexo do Coeficiente de Reflexão Resistência Constante Reatância Constante Resistência e Reatância Coeficiente de Reflexão da Linha de Transmissão Terminada Coeficiente de Reflexão da Linha de Transmissão Terminada Toco em Curto-Circuito Toco em Circuito Aberto Impedância e Admitância
