filtro normal

8/13/2019 Filtro Normal

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LABORATORIO DE MICROONDAS Y FIBRA OPTICAFILTRO PASABAJOS

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Laboratorio-jueves 13:00 a14:30

DISEO DE UN FILTRO PASABAJOS

I. OBJETIVOS.Disear e implementar el diseo de un filtro pasabajos mediante la simulacin,

utilizando el Ansoft Designer , para posteriormente implementarlo en laboratorio ycompararlo con los datos reales obtenidos.

II. MARCO TEORICOFiltro pasa bajo

Un filtro paso bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las

frecuencias ms bajas y atenuar las frecuencias ms altas. De la teora se obtiene que losfiltros estn caracterizados por sus funciones de transferencia, as cualquierconfiguracin de elementos activos o pasivos que consigan cierta funcin de

transferencia sern considerados un filtro de cierto tipo.


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Microstrip

El Microstrip es un tipo de lnea de transmisin elctrica que pueden ser fabricados

utilizando placa de circuito impreso [PCB], y se utiliza para transmitir seales demicroondas.

Consiste en una franja de conduccin separada de la franja de masa por una capa de

sustrato dielctrico. Componentes de Microondas, tales como antenas, acopladores, filtros,

divisores, etc pueden formarse a partir de microstrip, haciendo dicho componente como unametalizacin sobre el sustrato. El Microstrip hasta ahora es ms barato que la tecnologa

tradicional de gua de onda, adems de ser mucho ms ligero y compacto.

Las desventajas de microstrip en comparacin con la gua de onda son : su baja capacidad

de manejo de energa y el hecho de tener mayores prdidas. Adems, a diferencia del

microstrip; no est cerrada, y por lo tanto es susceptible de captar gran cantidad de ruido

Para abaratar costos, los microstrips pueden ser construidos sobre un sustrato ordinario FR4

(estndar PCB). Sin embargo, se encontr que las perdidas dielctricas en FR4 sondemasiado elevados a nivel de microondas, y que la constante dielctrica no est

suficientemente bien controlada. Por estas razones, un sustrato de aluminio se utiliza

comnmente.

las lneas de Microstrip tambin se utilizan en diseos PCB digitales de alta velocidad,

donde las seales deben ser enrutadas de una parte a la otra con la mnima distorsinposible, evitando el ruido y las interferencias de radiacin


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Formulas para determinar la constante elctrica, impedancia caracterstica yatenuacin


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III. PROCEDIMIENTOCaractersticas de nuestro filtro

Material: Fibra De Vidrio

d = 1.6 mm

Er = 4.2Zo= 50

Frecuencia = 1.6 GHz

Tenemos:

A = 1.5576

B = 5.5222

W/d = 1.8490 por lo que usamos la formula

W = 2.9585 mmEe= 3.4577

Ko= 17.80

= 33.1033 m-1

el diseo del filtro para implementar es de la siguiente forma:


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C1=C5=1.7058 C3=2.5408 L2=L4=1.2296

Para la implementacin del filtro usaremos los siguientes datos para determinar los valores

para nuestro filtro

Zlow = 10 Zhi = 100

Zo = 50

Colocamos 100 ya que con el valor dado en clase de 150, los valores para los inductoreseran muy delgados y seria difcil implementarlos, as que con 100 ohmios los inductoresson mas gruesos y ya se pudo implementar.

Formulas para calcular L cuando sea condensador e inductor respectivamente

Zhi

LZoBl

Zo

CZlowBl

BL = 2/

Tomamos como 360oy nos da como resultado

Calculando para nuestro circuito:

7058.15

2296.14

5408.23

2296.12

7058.11

gg

g

g

g


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55.19.55

23.35.44

11.29.33

23.35.22

55.19.11

5

4

3

2

1

Zo

ZlgBg

Zh

ZogBg

ZoZlgBg

Zh

ZogBg

Zo

ZlgBg

Esos valores se meten al Ansoft y se simula, dando como resultado el siguiente circuito

Una vez que terminamos de crear el circuito despus vemos el resultado simulando susalida S21 y nos da el siguiente grafico

Donde vemos que la salida es exactamente la que desebamos, ahora podemos imprimir el

resultado yendo a layout editor nos da la siguiente figura

IZ=0Ohm

PNUM=1

RZ=50Ohm

IZ=0Ohm

PNUM=2

RZ=50Ohm

P=9.35172mm

W=24.4818mm

P=19.4377mm

W=0.667599mm

P=13.963mm

W=24.4818mm

P=19.4433mm

W=0.667599mm

P=9.35172mm

W=24.4818mm

P=23.6666mm

W=2.95893mm

P=23.6666mm

W=2.95893mm


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La cual la imprimo y la implementamos en la placa de fibra de vidrio de doble cara

quedando finalmente de la siguiente manera.

Port1 Port2


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IV. RESULTADOSImplementacin del circuito en la placa de fibra de vidrio


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Calculo de orden del filtro:

W1=1954.98 MHz a 34.97 dbWc=1608.15MHz a 47.93 db

W1/Wc=0.21, atenuacin =12.96

Una vez ubicado esas coordenadas en la grafica veremos que el orden del filtro es

de 5

El clculo de rizo ser:

Atenuacin mximaatenuacin minima

Donde:

Atenuacin minima =51.76

Atenuacin mxima=54.17

Rizo=2.41 db.


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V. CONCLUSIONES

El filtro normal es mas sencillo para simular e implementar El rizado de nuestro filtro varia mucho, 2.41db esto posiblemente sea a que no

se ha plancho muy bien el circuito.

Se utilizo una impedancia de 100 ohm y no de 150 ohm esto debido a que amayor impedancia la lnea se hace mas delgada y se hace mas difcil de

planchar.

Los valores para disear el filtro deben de ser tomadas de una grafica la cual nosda una aproximacin ,para que segn nosotros podamos tomar el valor que

creamos que sea adecuado , haciendo de esto algo subjetivo que puede variar

para un mismo valor de frecuencias como sustrato a utilizarse. El material fsico a utilizarse como la fibra de vidrio, en el mercado local tiene

muchas variantes las que al implementarse el filtro no necesariamente nos va a

dar un valor correcto si no uno mas o menos aproximado haciendo que nuestrovalor final deseado vari.

OBSERVACIONES

La frecuencia de corte puede variar con diferentes conectores, puedeaumentar o disminuir, lo recomendable es tomar las medida con unnico conector para evitar errores en las posteriores mediciones.

Los malos clculos al momento de montar nuestros conectores en laplaca para el filtro tamben influyen , ya que sabemos que al trabajarcon altas frecuencias un espacio vacio entre conector y placa nos

produce un efecto capacitivo, como tambien si vamos a conectar

algun elemento procurar que sus patas sean lo mas corto posibleporque estas producen un efecto inductivo cuya resultante de ambos

efectos nos produce una reactancia parasita la que nos puede

producir efectos no deseados en nuestro filtro.

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