Capítulo 7 Linhas de Transmissão

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1 Capítulo 7 Linhas de Transmissão

2 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 ?

3 Corrente Contínua O caminho mais curto de retorno porque
apresenta a menor resistência.

4 Frequência Baixa Além da resistência, o laço fechado pela corrente produz um efeito indutivo devido ao fluxo magnético através da área em amarelo.

5 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.

6 1 kHz

7 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.

8 1 MHz

9 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).

10 Teoria de Circuitos Elétricos
R = R1+R2 L = L1+L2 Malha Nó

11 Equações Diferenciais

12 Solução

13 Linha de Transmissão em RF

14 Parâmetros Usuais

15 Exemplo: Microstrip

16 2.3. Linha de Transmissão Terminada

17 2.4. Linhas de Transmissão Planares
Roteamento em placa de circuito impresso.

18 Substratos para RF

19 Exemplos de Linhas Planares
Conductor Backed CPW Coupled Microstrips Microstrip Coplanar Strips (CPS) Coplanar Waveguide (CPW)

20 Microstrip

21 Modelos de Descontinuidades de Linhas de Transmissão Microstrip

22 Cantos Canto Vivo Canto Chanfrado

23 Junções Degrau T Cruz

24 Terminações Circuito Aberto Via Gap

25 2.5. Linhas de Transmissão Não Planares
Coaxial Bifilar (“fita ômica” e “par trançado”) Operação monomodo: Conexão entre placas de circuito impresso.

26 Cabo Coaxial

27 Cabos Coaxiais

28 2.6. 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

29 Conector BNC

30 Conector TNC

31 Conector F

32 Conector N

33 Conector SMA

34 Conector SMA

35 Conector K

36 Conector V

37 Casamento de Impedâncias

38 Linha de Transmissão

39 Objetivos Máxima transferência de potência
Evitar ondas estacionárias (sobretensão e sobrecorrente) Reduzir distorções lineares (multipercurso, overshoot, undershoot, oscilação) Padronização

40 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)

41 Rede L Série-Paralelo Ajustar Xp para que a parte real seja igual a Zo. Ajustar Xs para anular a parte imaginária resultante. Duas soluções possíveis, mas somente se Re(1/ZL)<1/Zo.

42 Redes L Paralelo-Série
Procedimento dual trocando p por s e impedância por admitância. Duas soluções possíveis, mas somente se Re(ZL)<Zo.

43 Transformador de RF Zin = (N1/N2)2.ZL 2πf.M >> |ZL| L1.L2 = M2
Zin = (L1/L2).ZL

44 Transformador e Reatância em Série
Ajustar Xs para anular a parte imaginária. Ajustar N1:N2 para igualar a parte real a Zo.

45 Transformador e Reatância em Paralelo
Procedimento dual trocando s por p e impedância por admitância.

46 Reatância em Série e Linha de Transmissão
Ajustar d para igualar a parte real a Zo. Ajustar Xs para anular a parte imaginária

47 Reatância em Paralelo e Linha de Transmissão
Procedimento dual trocando s por p e impedância por admitância.

48 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.

49 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

50 Transformadores de Quarto de Onda

51 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)

52 Plano Complexo do Coeficiente de Reflexão

53 Resistência Constante

54 Reatância Constante

55 Resistência e Reatância

56

57 Coeficiente de Reflexão da Linha de Transmissão Terminada

58 Coeficiente de Reflexão da Linha de Transmissão Terminada

59 Toco em Curto-Circuito

60 Toco em Circuito Aberto

61 Impedância e Admitância