Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. Isidoro Muñoz, Abraham. Tarea de reposición.

Tarea de la materia Electrónica de microondas. Febrero 2015

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Objetivos: Simular en el software ADS de Keysight el

modelo de línea de transmisión de la lámina 20 de las

primeras diapositivas vistas en clase, calcular tensiones en

los nodos, coeficientes de reflexión, diagrama de reflexiones,

e impedancia vista por la fuente corroborando los análisis

hechos en y fuera de clase y aplicando conceptos no vistos

para el momento en que se abordó el ejemplo.

Descripción y Desarrollo: Los elementos elegidos para la

simulación en ADS fueron la herramienta de simulación no

lineal en el dominio del tiempo para una entrada del tipo

escalón, el modelo de línea de transmisión TLIND cuyos

parámetros principales son la impedancia característica y el

tiempo de retardo, así como el modelo de resistencia, tal y

como se muestra en la Fig.1. Se hizo otra simulación con el

modelo de fuente ideal VtStep en serie con una resistencia

usando análisis de transitorios, pero debido solamente a la

ventaja del TDR en la herramienta de respuesta escalón sin

introducir más herramientas de medición, se decidió mostrar

los resultados del primer análisis, los cuales no difieren en

realidad de la respuesta del segundo, excepto por un ligero

curveado en las esquinas de las gráficas de las mediciones

como posible representación de efectos capacitivos no

considerados en el segundo modelo realizado.

Fig. 1. Modelo en ADS propuesto para simulación y análisis.

Los valores de los

coeficientes de reflexión

y transmisión calculados

para la configuración de

impedancias dadas y que

corresponden al

diagrama de reflexiones

de la Fig. 2 son Γ1=0.5

(entre Src y TLD2),

Γ2=0.5 y Γ3=-0.5 (en

P1), Γ4=-0.5 (en P2),

T3=0.5, T2=1.5.

Fig. 2. Diagrama de Reflexiones del Modelo

Al correr la simulación con ADS y graficar los resultados de

voltajes en función del tiempo corroboramos los valores

analizados en la Fig. 2, tal y como se aprecia en la Fig. 3

Fig. 3.

Perfiles de

voltajes para

el modelo

cuando

Rs=Rl

Una vez comprobado lo anterior, procedimos a observar la

variación del coeficiente de reflexión en la fuente en función

del tiempo, así como la impedancia que esta ve a la entrada,

la cual también varía con el tiempo. Para ello es necesario

notar que en las ecuaciones mostradas en conjunto con la

gráfica de la Fig. 4, el voltaje incidente es 2 veces el valor

aplicado por parte de la herramienta de respuesta al escalón

(única desventaja en comparación con la fuente VtStep en

serie con resistencia), lo cual se solucionó eligiendo el valor

0.5 de magnitud de escalón para la herramienta y agregando

la primer ecuación de la Fig. 4, como puede notarse:

Fig. 4. Impedancia de entrada Zin y coeficiente de reflexión en la

fuente Gamma (a escala)

Conclusiones: En la simulación y análisis presentados es

notable la forma parecida entre Gamma, Zin y TDR, así

como el que las discontinuidades de la interconexión que en

este caso en particular se visualicen dentro de dichas gráficas

a intervalos regulares de tiempo y sin picos debido a que el

tiempo de retraso de cada segmento de la línea de transmisión

posee el mismo tiempo de retardo y no hay discontinuidades

puramente capacitivas o inductivas en la línea, lo cual

simplifica enormemente los cálculos a mano al realizar el

diagrama de reflexiones. Además de la simulación presente

se corrieron otras distintas para las cuales los valores de Rs y

Rl eran distintos múltiplos entero de Z0 observándose las

mismas formas parecidas entre Gamma, Zin y TDR.

Tarea 1: Simulación y Análisis de Líneas de Transmisión

Isidoro Muñoz, Abraham.

ing.abraham.imz@gmail.com

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE)