Práctica 1
DISTRIBUIDOR DE POTENCIA
Antonio David Guamán Salcedo
Miriam Navarro Clemente
10/10/2023
Índice
Diseño 1……………………………………………………………………………………………………………………………………2
Apartado 1: Cálculos teóricos……………………………………………………………………………………….2
Apartado 2: Diseño en ADS…………………………………………………………………………………………..4
Paso intermedio 1…………………………………..……………………………………………………….4
Paso intermedio 2……………………………………………………………..…………………………….6
Paso intermedio 3…………………………………………………..……………………………………….8
Distribución de alimentación en módulo y fase……………………………….……………..9
1
Diseño 1
El circuito que se ha propuesto es un distribuidor de potencia tal como se muestra en la figura:
Hay que cumplir un reparto de potencia y diferencia de fase que se especifica en la tabla a
continuación.
Además, hay que tener en cuenta que se va a diseñar el circuito con líneas de transmisión
ideales, es decir, el circuito no tendrá pérdidas.
Apartado 1: Cálculos teóricos
En este apartado se va a mostrar el cálculo teórico de las impedancias parciales que existen en
los distintos puntos intermedios indicados en la figura 1. Para ello, tenemos en cuenta que en
todos los puertos se van a colocar conectores de 50Ω. Además, se va a diseñar con líneas de
longitud λ/4 a la frecuencia central de diseño f0=3.5 GHz (dado que la banda de trabajo
especificada es 3.2-3.8 GHz).
Para sacar los valores teóricos de impedancias hemos elegido los valores de Z1 y Z3 (figura 1)
para así obtener Z2 y Z4 según las relaciones de potencia de la tabla 1. Hemos elegido el valor
Z1=75Ω y Z3=75Ω ya que no son valores muy lejanos a los 50Ω de los conectores (por lo que la
adaptación será más sencilla) y, a su vez, son valores altos, por lo que los paralelos intermedios
no quedarán excesivamente bajos. Los valores obtenidos son los siguientes:
2
Figura 2: Cálculos teóricos.
Para las siguientes impedancias intermedias Z1,2 y Z3,4 hemos seguido el mismo razonamiento
que para las anteriores, sacando las impedancias características de las líneas y aplicando la
fórmula de ZA para una línea en λ/4 según los paralelos, y respetando los balances de potencia.
Dado que estas son potencias intermedias las hemos llamado PTXA y PTXB, siendo la suma de P1
con P2 y P3 con P4, respectivamente. Los cálculos obtenidos son los siguientes:
Figura 3: Cálculos teóricos.
En la tabla 2 se resumen los valores de las impedancias intermedias vistas en los cálculos
anteriores:
Z
Z1
Z2
Z3
Z4
Z1,2
Z3,4
Ω
75
47.322
75
53.096
49.2
59.147
Tabla 2: Valores teóricos de impedancias intermedias.
3
Apartado 2: Diseño en ADS
En este apartado se van a mostrar tanto el esquemático del circuito en ADS como los
resultados gráficos que demuestran que se cumplen las especificaciones pedidas. Para
mantener el orden de la memoria se van a ir mostrando los esquemáticos de los puntos
intermedios ordenadamente, así como sus resultados respectivos.
Paso intermedio 1
En este primer paso intermedio se ha diseñado la línea de transmisión con las cargas de cada
puerta por separado. El esquemático se muestra a continuación, incluyendo las líneas ideales
de impedancia característica Z0=50Ω que se han añadido para cumplir las diferencias de fase
de cada puerta especificadas en la tabla 1.
Figura 4: Esquemático punto intermedio 1.
Para este esquemático las gráficas de adaptación obtenidas se muestran en la figura 5. En las
gráficas de adaptación se puede apreciar que la adaptación es menor a -30dB en todo el ancho
de banda, con lo que se cumple con las especificaciones de diseño. Además, la banda está
centrada en la frecuencia de 3.5GHz.
4
Figura 5: Adaptación intermedia.
Para concluir con este apartado, en la figura 6 se muestra mediante el uso de una gráfica el
valor de las impedancias características obtenidas en este primer paso, ya que se nos exigía
que dichos valores cumplieran que 25Ω ≤ Z0i ≤ 85Ω.
Figura 6: Valores de las impedancias características.
5
Paso intermedio 2
En este segundo paso intermedio se han añadido las líneas de transmisión ideales
correspondientes a las impedancias intermedias Z1,2 y Z3,4, con las dos ramas separadas. Los
valores usados son los obtenidos en el apartado de cálculos teóricos. El esquemático es el que
se muestra en la figura 6. En la figura 7 se muestran las gráficas de adaptación para estas
ramas. En el caso de la rama de las puertas 3, 4 se ha añadido una leyenda que demuestra que
se cumple con las especificaciones de adaptación, ya que en este caso los valores son muy
ajustados y en la gráfica no se aprecian de manera evidente.
Figura 7. Esquemático punto intermedio.
6
Figura 8: Adaptación intermedia.
De la misma manera que en el primer paso intermedio, en la figura 9 se pueden apreciar los
resultados obtenidos de las impedancias características utilizadas en esta segunda etapa,
corroborando así que se cumplen con las exigencias requeridas.
Figura 9: Valores de las impedancias características.
7
Paso intermedio 3
En este último paso se muestra el esquemático del circuito completo con las dos ramas juntas,
así como la adaptación a la entrada del circuito.
Figura 10. Esquemático final.
Figura 11. Adaptación a la entrada.
Para finalizar con la última etapa del circuito del desarrollo del divisor de potencia se muestra
el valor de la impedancia característica, donde podemos comprobar que se cumple que ésta se
halla entre 25Ω y 85Ω.
Figura 12: Valor de la impedancia característica.
8
Distribución de alimentación en módulo y fase
Finalmente, logramos que el circuito funcione de forma adecuada con la distribución de
potencias a cada una de las puertas mediante las condiciones necesarias que se han
establecido con anterioridad, las cuales aparecen en la tabla 1. Por ello, en la figura 13 se
puede corroborar el correcto funcionamiento de nuestro circuito final a través de un par de
gráficas en las que se muestra la relación de potencias en módulo y fase de cada una de las
salidas con la entrada.
Para facilitar la comprensión de las leyendas es importante destacar que los valores en azul
claro se corresponden con la puerta 4; los valores en azul oscuro, con la puerta 2; los valores
en rosa, con la puerta 3; y los valores en rojo con la puerta 1.
Figura 13: Relación de potencias en módulo y fase.
9
0
