Circuitos em RF - Engenharia Eletrica

TE143
Circuitos de Rádio Frequência
Prof. Wilson Artuzi
2012
Sistemas de RF
TX + RX
Radar Doppler 5-7 GHz
Placa de Circuito Impresso
Programa
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Circuitos em Rádio Frequência
Linhas de Transmissão
Casamento de Impedâncias
Parâmetros de Espalhamento
Filtros
Circuitos Passivos
Circuitos Ativos
Avaliação
•
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•
•
•
Prova escrita: nota máxima = 40
Exercícios: nota máxima = 10
Trabalho: nota máxima = 50
Nota do semestre = Soma das 3 notas
Datas
–
–
–
–
Prova escrita: 05/06
Apresentações dos trabalhos: 15, 17, 22 e 24/07
Entrega do trabalho: 30/07
Exame final: 07/08
1.1. Rádio Frequência
• ELF e VLF: 300 Hz a 30 kHz
• LF, MF e HF: 30 kHz a 30 MHz
• VHF e UHF: 30 MHz a 3 GHz
• SHF e EHF: 3 GHz a 300 GHz
1. Circuitos em Rádio Frequência
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
• Vermlho: corrente elétrica
Por onde passa a
corrente de retorno do
plano terra ?
1.1. Rádio Frequência
Corrente Contínua
O caminho mais curto de retorno porque
apresenta a menor resistência.
1.1. Rádio Frequência
Frequência Baixa
Além da resistência, o laço fechado pela corrente produz
um efeito indutivo devido ao fluxo magnético através da
área em amarelo.
1.1. Rádio Frequência
1 kHz
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.
1.1. Rádio Frequência
1 MHz
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.
1.1. Rádio Frequência
1.2. Componentes Ideais
1.2. Componentes Ideais
1.2. Componentes Ideais
Amplificador
1.3. Resistor Real
• R: resistência desejada
• C: capacitância interna do substrato
• Rs: resistência de contato dos terminais
• L: indutância dos terminais
•Cp: capacitância externa dos terminais
Resistor Real
Resistor Real
1.4. Capacitor Real
• Rp: resistência de fuga (dielétrico)
• C: capacitância desejada
• R: resistência de contato dos terminais
•ESR (external series resistance)
• L: indutância dos terminais
• Cp: capacitância externa dos terminais
1.5. Indutor Real
• R: resistência do fio
• L: indutância desejada
• C: capacitância entre espiras
1.6. Transformador
• L1 e L2: autoindutâncias desejadas
• M: indutância mútua desejada
• R1 e R2: resistências dos fios
• C1 e C2: capacitâncias entre espiras
• C12: capacitância entre enrolamentos
M
L1.L2>M²
R1,R2
1.7. Diodo
1.7. Diodo
• Schottky: junção metal-semicondutor
• Detetor
• Misturador
• Varactor: junção gradualmente dopada
• Capacitância controlada por tensão
• PIN: semicondutor não dopado na junção
• Chave controlada por corrente
• Atenuador controlado por corrente
1.8. Transistor Bipolar
1.8. Transistor Bipolar
• BJT: Bipolar Junction Transistor (Si)
• HBT: Heterojunction Bipolar Transistor (SiGe, InAlAs)
1.8. Transistor Bipolar
Modelo de Ebers-Moll para RF
1.9. Transistor FET
1.9. Transistor FET
• MESFET: Metal-Semiconductor FET (GaAs, GaN, SiC)
• HEMT: High Electron Mobility Transistor (GaAlAs)
1.9. Transistor FET
Modelo do Transistor FET para RF