jΩ +50 µ

PUESTO Apellidos
Nombre :
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Pregunta: 1º
Adaptación.
Indique dos procedimientos teóricos de adaptación en banda ancha (aperiódico) de dos cargas resistivas de 25 y 50
Ohm. Calcule y dibuje el esquema de las redes empleadas, con sus valores.
1 - El procedimiento del transformador ideal
2 - El de la red resistiva en L ( De mínimas pérdidas )
En el transformador, la relación de espiras debería ser de 1:1,414
La red resistiva tal y como se dibuja en el esquema
1: 2
25Ω
50Ω
35.35Ω
25Ω
35.35Ω
50Ω
50 2 = ( R 1 + R2 ) R 1

 R1 R2 
 2
25 = R2  R + R 
2 
 1

2) ¿Es posible la adaptación en banda ancha de una carga de 25 Ohm con una de 50+50j Ohm (f=1kHz)?.¿ Por qué? .
Cuál sería la máxima anchura de banda conseguida a f0=1KHz. Cuales las frecuencias de corte en tal caso
NO. Siempre que la carga o la fuente tengan componente imaginaria, el Q correspondiente a la misma limita el ancho de
banda, en el mejor de los casos.
Q=
50
f
=1=
50
∆f
∆f =
1.000

= 1000
 f 2 − f 1 = ∆f =
1

 f = f f = 1000
1 2
 0
1.000
= 1000 Hz
1
f 1 = 618 Hz
f 2 = 1.618 Hz
3) –Adapte, sin pérdidas, por el procedimiento que quiera estas dos últimas cargas, para máximo ancho de banda
1: 2
3,18µH
− 50 j
+ 50Ωj
25Ω
50Ω
Hoja
1/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
Pregunta 2ª
Transformaciones en los filtros
Enumere tres razones para realizar una transformación en un circuito:
Cambiar la topología del circuito
Cambiar las impedancias terminales
Evitar valores de L Y C excesivamente dispares en el mismo circuito
........
Evitar valores de L o C demasiado pequeños o demasiado grandes
Estandarizar valores de componentes
Evitar capacidades a tierra muy pequeñas que se confundan con las parásitas
¿Las transformaciones proporcionan una red equivalente para una sola frecuencia o para todas? Cite ejemplos
Existen transformaciones que sólo valen para una determinada frecuencia, como la “serie – paralelo” (y viceversa) de
bobinas o condensadores.
Otras son válidas para cualquier frecuencia, como la de “Norton” o la de “Estrella-Triángulo”
Aplique la transformación de Bartlett a la red siguiente, para mantener la curva de respuesta del filtro al cambiar la
impedancia de carga de 50 a 200 Ohm
12
12
8
RL =50Ω
4
8
2
4
RL =50Ω
⇒
6
2
RL =200Ω
10
12
12
8
RL =50Ω
4
4
5
12
8
4
4
5
R L =50Ω
RL =50Ω
4
4
5
16
3
16
RL =200Ω
1,25
¿ Que diferencia de funcionamiento habría habido si la transformación de impedancias la hubiésemos hecho mediante el
teorema de Norton, en vez el de Bartlett?
La transformación de Norton mantiene la adaptación de impedancias y la máxima transferencia de potencia, la de Bartlett,
sólo mantiene la forma de respuesta del filtro, pero no adapta
Hoja
2/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
Pregunta 3ª
Conmutadores a diodo PIN
Datos:
Tensiones disponibles: 12V y –2V. Corriente del diodo PIN para resistencia despreciable: 40mA
Impedancia del diodo a –2v de polarización: Infinita
Frecuencia: 500 MHz
1) Recuerde, o invente, un conmutador electrónico de antena “Transmisión – recepción” a diodos PIN, para una
frecuencia determinada
12V
R L = 220Ω
Antena
LCH
D1
− 2V
Transmisor
CP
CP
λ/4
40mA
D2
RL =
Receptor
(12 − 0,7 − 0,7)
= 265Ω ≈ 220Ω
0,04 A
C P = 10nF
500 MHZ
= 0.03Ω ≈ 0Ω − OK
LCH = 180nH
40mA
Antena
− 2V
270Ω
12V
D1
− 2V
Transmisor
0mA
270Ω
D2 CP
− 2V
CP
Receptor
− 2V
2) Lo mismo para otro para banda ancha. Dibuje ambos esquemas.
(12 − 0,7)
= 282Ω ≈ 270Ω
0,04 A
12V
C P = 10nF 500 MHZ = 0.03Ω ≈ 0Ω − OK
RL =
LCH = 180nH
3) Proponga unos valores para todos los componentes de modo que la ROE no sea superior a 1,1
Las resistencias para garantizar corrientes de 40 mA se calculan según las figuras de 1) y 2)
Para garantizar el ROE<1,1:Hay que cuidar la impedancia en paralelo ZP que supone el circuito de polarización de los
conmutadores. Sea ZE la impedancia que ve la antena con esta ZP en paralelo,
ROE =
Z0
50
=
= 1,1
50 ⋅Z P
ZE
50 + Z P
Z P = 500Ω
NO debemos poner en paralelo nada menor de 500ohm
Veamos que bobina equivale a este valor: L =
500
= 160nH ≈ 180nH (standar)
2π ⋅ 5 ⋅ 10 8
Como además están las resistencias, este valor es bueno, de sobra
Hoja
3/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Pregunta 4ª
Amplificadores de baja señal
Se dispone de u n transistor cuyos parámetros S, a la frecuencia de trabajo, f w , se conocen, así como la
impedancia óptima de entrada para ruido, representada por ΓOPT
Describa, paso a paso, pero escuetamente, el procedimiento para calcular la red de adaptación de entrada y salida
(Sistema de 50 ohm) para conseguir el óptimo comportamiento en ruido.
1 – Puesto que la entrada ha de ser ΓOPT , partiendo de 50 ohm y mediante la carta de Smith llego a la impedancia ΓOPT .
Tengo así calculada la red adaptación de entrada
2 – Calculo la impedancia de salida del dispositivo ΓOUT mediante la fórmula que la relaciona con los parámetros S y la
impedancia de entrada, en este caso, ΓOPT
3 - Adapto la impedancia de salida a 50 ohm mediante la carta de Smith. Para ello, parto de
ΓOUT Hasta llegar a 50 ohm.
O parto de 50 Ohm hasta llegar a la conjugada de la impedancia de salida Γ *OUT
Explique paso a paso cómo calcularía la ganancia en estas condiciones, suponiendo el diseño bilateral
Recurriendo a los círculos de ganancia disponible constante. Para ello
1 - Trazo los círculos de ganancia disponible constante, calculando sus centros y sus radios , a partir de los parámetros S del
transistor
En los círculos aparecerá la ganancia máxima en el punto de adaptación conjugada en la entrada y las ganancias , menores,
en los círculos, según nos alejemos más de esta condición de adaptación
Nos fijamos en qué círculo cae la impedancia óptima para ruido. Este círculo indicará la ganancia que se va a obtener
Hoja
4/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
Pregunta 5ª
Atenuador a diodos PIN
a) – Describa el funcionamiento de un atenuador de absorción a diodos PIN de impedancia constante realizado
mediante un híbrido de 90º como el de la figura
Híbrido 90º/-3dB
Pinc
Pref
1
4
2
R0
3
D1
D2
R0
DC
Con los PIN en conducción máxima (cortocircuito) toda la señal es reflejada hacia el puerto 4 y la atenuación es
mínima (cero) Es el caso del desfasador de 90º
La señal que entra por el puerto 1, siempre que las cargas de los puertos 2 y 3 sean iguales produce la anulación de las
onda reflejada en ellas en la entrada 1, y su suma a la salida 4
Con los PIN abiertos el sistema está perfectamente adaptado, toda la señal se consume en los puertos “ y 3 y el 4
queda aislado.
Con los PIN en posición de resistencia intermedia, la señal reflejada que no se disipa en éstos y en las carga se refleja
hacia el 4 y se anula en 1. Con lo que el puerto1 está siempre adaptado y la atenuación depende de las resistencias de
los PIN. Si el puertio 1 está adaptado, también lo estará el 4, por simetría
a)- Describa un atenuador a diodos PIN realizado con un circulador. Dibuje el esquema
RFIN
RFOUT
Bias
R0
PIN
El circulador pasa toda la señal RFIN al puerto que tiene el diodo PIN
Si el diodo PIN está a mínima resistencia, esta señal es reflejada, íntegramente y pasa a la puerta RFOUT, donde es absorbida
por la carga, (si está adaptada). No hay onda reflejada que vuelva al puerto inicial. El sistema tiene atenuación cero, en este
caso
Cuando está en posiciones de resistencia intermedia, parte de la señal se absorbe en el propio diodo y en R0. Parte que se
refleja pasa a la salida, Existe una determinada atenuación y todo sigue adaptado.
Cuando el PIN está abierto, toda la potencia se disipa en la resistencia de lastre R0 y la atenuación entrada- salida es
máxima. Sigue adaptado
Hoja
5/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
Pregunta 6ª
Amplificadores de alta eficacia
Describa el método de Khan, con ayuda de un diagrama de bloques para amplificación en alta eficacia de una señal
modulada en amplitud y fase, suponiendo que partimos la señal ya modulada .
Detector de
envolvente
amplificador de
envolvente
entrada al
modulador
IN
RF
OUT
RF
Limitador de señal
La señal de paso banda cualquiera X (t )
Amplificador de RF +
modulador
= A(t ) cos(ω 0 t + Φ (t )) es dividida en dos. En una rama se detecta la envolvente
A(t ) y se amplifica en un amplificador de baja frecuencia
En la otra rama se limita la señal y se retiene solo la información de fase cos(ω 0 t
+ Φ (t )) , que se amplifica en un
amplificador lineal de alto rendimiento
A continuación se restituye la envolvente modulando a alto nivel esta señal amplificada de RF. Por ejemplo empleando un
clase C en saturación
Acople este amplificador de Kanh ( 50 ohm asimétrico) a la antena transmisora. (un dipolo simétrico de 300 ohm) de modo
de asegurar la máxima transferencia de potencia en condiciones normales ( sin objetos próximos a la antena)y, en todo
caso, la adaptación a la salida del transmisor, aunque la impedancia de antena varíe al acercarle objetos conductores
Coloque todos los elementos necesarios que crea oportunos para hacer una correcta adaptación . Mejor si indica cual de
los tipos de cada uno de ellos elegiría, cuando haya opción de hacerlo.
Orden de frecuencia de trabajo 1GHz
50Ω 50Ω
≈ 50Ω
≈ 75Ω
Z 0 = 61.2Ω
300Ω
λ/4
λ/2
50Ω
AMPLIFICAD OR
CIRCULADOR
TRANSFO λ/4
BALUN 1 : 4
Hoja
6/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
Pregunta 7ª
Linealización de amplificadores
¿ En qué consiste la linealización de amplificadores de potencia?
En utilizar amplificadores en condiciones de trabajo adecuadas desde el punto de vista de rendimiento, aunque a sabiendas
de que producen distorsión inadmisible. Después se corrige, mediante diferentes procedimientos, la distorsión generada,
antes de transmitir la señal
Enumere los distintos procedimientos de linealización
1 – Feedfback (realimentación negativa)
Realimentación de envolvente
Lazo polar
Lazo cartesiano
2 – Feedforward (o cancelación)
3 -Predistorsión
Explique, brevemente, el procedimiento de linealización de Lazo Cartesiano:
Consiste en realimentar negativamente cada una de las componentes en cuadratura I Q de cualquier señal de paso banda.
Para ello se detectan a la salida del amplificador, y se suman en oposición (realimentan) a la entrada del mismo. Cada una
con su correspondiente componente.
IN
I
Q
-
Derivador
-
Modulador I - Q
I+Q
OL
OUT
I+Q
Q
Demodulador I - Q
I
Hoja
7/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Pregunta 8ª
Receptores Radioeléctricos
En qué consiste el control automático de ganancia CAG o AGC)
Es un sistema de realimentación que, actuando sobre la ganancia de la cadena de recepción, evita que la señal en
predetección sobrepase un nivel prefijado.
¿ Qué problema resuelve
Evita que la señal que llega al detector sobrepase el umbral de funcionamiento correcto del mismo, cuando las señales de
entrada al receptor son muy dispares en potencia. También debe evitar este mismo problema en cualquier otro punto de la
cadena receptora anterior a la detección.
¿ Dónde y cómo se extrae la señal para el CAG?
En la entrada del detector
Puede utilizarse la propia señal del detector cuando la señal detectada tiene una componente continua proporcional a la
amplitud de la portadora. De lo contrario puede ser necesario emplear un detector dedicado, que , en el caso más sencillo
puede ser de envolvente (FM) o necesitarse un tratamiento más elaborado de la señal detectada (TV)
Explique el CAG diferido y distribuido? Razone su conveniencia
El CAG diferido consiste en no actuar inmediatamente sobre la ganancia de la cadena receptora, en cuanto comience a
subir el nivel mínimo de señal en predetección. Hacerlo sólo a partir de un determinado nivel en predetección próximo al
nivel máximo admitido por él detector.
El gaCag distribuido consiste en atenuar en diversos puntos de la cadena , empezando a atenuar por los más cercanos a la
salida ( que son los primeros que corren riesgo de sobrecarga, y acabar en el atenuador frontal de entrada a la cadena.
Con ello se consigue, además de proteger la cadena de distorsiones, no comenzar deteriorar la figura de ruido del receptor
hasta que la señal de entrada tenga valores muy altos, lo que no supone ningún inconveniente.
IF
RF
Retardo de
tensión 2
CAG
Retardo de
tensión 1
Hoja
8/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Pregunta 9ª
Osciladores enganchados en fase.
¿ Cuál es el motivo del uso del prescaler?
Aplicar una división fija no programable , de tecnología avanzada, sólo a las primeras etapas divisoras, para que los
divisores programables funcionen a menores frecuencias
¿ Qué problema adicional introduce el prescaler?. ¿ Con qué dispositivo se soluciona?)
Aumenta el paso, o salto, entre frecuencias sucesivas, que queda como el producto de la frecuencia de referencia por el
factor de división del prescaler
Se soluciona con el prescaler de doble módulo
Explique el funcionamiento del prescaler de doble módulo.
fRef
Detector
de fase
señal de
desbordamiento de A
Cuenta hasta
A
Filtro de lazo
Orden dividir por P
VCO
f OUT
:(P+1)
Borrado
señal de
desbordamiento de B
cuenta hasta
B
:(P)
Orden dividir por P+1
El prescaler es doble y puede dividir por P o por (P+1), según la orden que reciba.
Comienza a dividir por P+1 y la salida se acumula en dos contadores programables capaces de contar hasta A y B (B>A)
Cuando A se llena ( después de (P+1)A ciclos) da la orden al prescaler de comenzar a dividir por P
Cuando B se llena ( después de (P+1)A + P(B-A) ciclos) reinicia el ciclo
La división neta hecha por el prescaler ha sido por (P+1)A + PB ciclos.
Haciendo A variable entre 0 y P-1 y B entre P e indeterminado, podemos hacer cualquier división entera y , por lo tanto,
recuperar el paso igual a la frecuencia de referencia
Hoja
9/10
PUESTO Apellidos
Nombre :
Examen de Electrónica de Comunicaciones
ESI-Tecnun
(NO se permiten libros ni notas)
4º I. Telecomunicación
7 de Junio de 2004
Pregunta 10
Disipación de potencia en semiconductores
La etapa final de un transmisor de potencia en push-pull consume de la fuente de alimentación de DC una corriente de 6A
a 24Vdc.
Todas las pérdidas significativas se producen en los transistores de potencia
El amplificador entrega una potencia media a la carga de 100W y la ganancia de transmisión es la etapa es de 8 dB
Los transistores van refrigerados, cada uno de ellos, por una aleta disipadora (heat-sink)
La temperatura máxima admisible en la unión del transistor, según catálogo, es de 170ºC
La resistencia térmica de unión a cápsula es de 0.5ºC/w
La de cápsula a-radiador 0.8ºC/w
La de radiador ambiente de 1,8ºC/w
Calcular la potencia realmente disipada en cada transistor
La potencia neta que se queda en la etapa final es (Potencia que entra - potencia que sale)
PET = 6 A ⋅ 24V + 100 ⋅ 10
−
8
dB
10
− 100w = 144 + 15.8 − 100 = 59.8w
Como son dos transistores
PTR =
59,8
= 30 w
2
Calcular la máxima temperatura ambiente de funcionamiento
Resistencia térmica total
θ T = 0,5 + 0,8 + 1,8 = 3,1º C / w
Temperatura límite ambiente
T AMAX = 170 − 3,1 ⋅ 30 = 77º C
T AMAX = 77º C
Calcular las temperaturas de la unión, radiador y cápsula en condiciones normales de 25ºC
Temperatura en la unión:
Temperatura en radiador
Temperatura de cápsula
25 + 30 ⋅ 3,1 = 118º C
25 + 1,8 ⋅ 30 = 79º C
25 + (1,8 + 0,8) ⋅ 30 = 103º C
Hoja
10/10