Redes de conformación de Haz (Fase I)

En este documento se presenta el diseño de dos tipos de redes de conformación de haz utilizadas como redes de alimentación fijas, las cuales son la matriz de Butler y una red con divisor 1 a 4 y desfasadores de banda ancha. La metodología se desarrolla en torno a la necesidad de obtener fases difere...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2018
Institución:
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Repositorio:
RIUD: repositorio U. Distrital
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.udistrital.edu.co:11349/14793
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/11349/14793
Palabra clave:
Acoplador direccional
Ancho de banda de fase
Desfasador
Matriz de Butler
Red divisora
Redes de conformación de Haz
Ingeniería Electrónica - Tesis y disertaciones académicas
Matriz de Butler
Red de conformación de haz
Divisor Wilkinson
Beamforming networks
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Directional coupler
Divider network
Phase bandwidth
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License
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional
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description En este documento se presenta el diseño de dos tipos de redes de conformación de haz utilizadas como redes de alimentación fijas, las cuales son la matriz de Butler y una red con divisor 1 a 4 y desfasadores de banda ancha. La metodología se desarrolla en torno a la necesidad de obtener fases diferenciales en un ancho de banda determinado con frecuencia de diseño de 2.45 GHz teniendo en cuenta un ancho de banda total que abarca el desempeño en potencia y fase; los desfasadores e híbridos son planteados a través de circuitos con líneas de transmisión para expresar luego un modelo analítico, con el cual es posible generar estrategias de diseño convenientes. Cualquier red similar a las redes de conformación de haz tratadas en este proyecto puede ser dividida en etapas, llevando a definir un diagrama de fase; este constituye una herramienta de diseño y diagnóstico en la generación de anchos de banda de fase y potencia. Los modelos analíticos y el diagrama de fase permiten que la metodología de diseño propuesta sea eficiente y la red genere un ancho de banda total integral. Se propone el uso de geometrías modificadas para los distintos dispositivos, exceptuando los divisores Wilkinson. En general, se utilizan ramificaciones, o stubs, con terminación a tierra o abiertas. Así, se incrementan los efectos de resonancia mejorando el desempeño en potencia; también sucede que, la fase es modificada de tal forma que es posible mantener fases diferenciales en un rango de frecuencias. Se recurre a una variación en el número de stubs, además de utilizar geometrías de múltiples ramas para los híbridos en cuadratura y cruzadores, con el fin de obtener anchos de banda de potencia similares a los de fase. Una vez logrado el diseño independiente de los dispositivos con anchos de banda totales mayores al 25%, se diseña una matriz de Butler de orden dos y otra de orden tres, así como la red divisora 1 a 4 con desfasadores. En el caso de la matriz de Butler de orden tres, se escoge una geometría que evita la implementación de cruzadores. En todos los casos, se caracterizan prototipos construidos que ayudan a constatar la ruta metodológica seguida en la etapa de diseño. El estudio de desfasadores y acopladores direccionales con base en modelos analíticos permite utilizar propuestas con adición de stubs y ramas como estrategia para diseñar, con base a un diagrama de fase, redes de conformación de haz con anchos de banda totales mayores al 24%.
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Cualquier red similar a las redes de conformación de haz tratadas en este proyecto puede ser dividida en etapas, llevando a definir un diagrama de fase; este constituye una herramienta de diseño y diagnóstico en la generación de anchos de banda de fase y potencia. Los modelos analíticos y el diagrama de fase permiten que la metodología de diseño propuesta sea eficiente y la red genere un ancho de banda total integral. Se propone el uso de geometrías modificadas para los distintos dispositivos, exceptuando los divisores Wilkinson. En general, se utilizan ramificaciones, o stubs, con terminación a tierra o abiertas. Así, se incrementan los efectos de resonancia mejorando el desempeño en potencia; también sucede que, la fase es modificada de tal forma que es posible mantener fases diferenciales en un rango de frecuencias. Se recurre a una variación en el número de stubs, además de utilizar geometrías de múltiples ramas para los híbridos en cuadratura y cruzadores, con el fin de obtener anchos de banda de potencia similares a los de fase. Una vez logrado el diseño independiente de los dispositivos con anchos de banda totales mayores al 25%, se diseña una matriz de Butler de orden dos y otra de orden tres, así como la red divisora 1 a 4 con desfasadores. En el caso de la matriz de Butler de orden tres, se escoge una geometría que evita la implementación de cruzadores. En todos los casos, se caracterizan prototipos construidos que ayudan a constatar la ruta metodológica seguida en la etapa de diseño. El estudio de desfasadores y acopladores direccionales con base en modelos analíticos permite utilizar propuestas con adición de stubs y ramas como estrategia para diseñar, con base a un diagrama de fase, redes de conformación de haz con anchos de banda totales mayores al 24%.This document presents the design of two types of beamforming networks used as constrained feed networks: Butler matrix and a 4-way power divider with broadband phase shifters. The methodology is developed around the need to obtain differential phases in a specific bandwidth with central fixed frequency of 2.45 GHz, reminding that the total bandwidth has both, power and phase performances; phase shifters and hybrids are presented as circuits with transmission lines to express an analytical model, deducing convenient design strategies. Any network similar to the beamforming networks studied in this project can be divided into stages, allowing to define a phase diagram; this is considered a design and diagnostic tool in the generation of phase and power bandwidths. The analytical models and the phase diagram let the proposed design methodology to be efficient and the network to generate total bandwidths. Modified geometries for the different devices are proposed, with the exception of the Wilkinson divider. In general, branches, open stubs or short stubs are used. Thus, the resonances are increased improving the performance in power; it also happens that the phase is modified in such a way that it is possible to maintain differential phases in a range of frequencies. A variation in the number of stubs is used; it is also presented geometries of multiple branches for quadrature hybrids and crossover circuits, in order to obtain power bandwidths similar to those of phase. After achieving total bandwidths greater than 25%, a butler matrix of order two and another of order three is designed, as well as the 4-way divider network with phase shifters. In the case of the butler matrix of order three, a geometry is chosen avoiding the crossover circuits. In all cases, prototypes are made and characterized. The study of phase shifters and directional couplers based on analytical models allows the use of geometries formed by stubs and branches as a strategy that in addition with a phase diagram let design beamforming networks with total bandwidths greater than 24%.pdfspaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Restringido (Solo Referencia)http://purl.org/coar/access_right/c_16ecAcoplador direccionalAncho de banda de faseDesfasadorMatriz de ButlerRed divisoraRedes de conformación de HazIngeniería Electrónica - Tesis y disertaciones académicasMatriz de ButlerRed de conformación de hazDivisor WilkinsonBeamforming networksButler matrixDirectional couplerDivider networkPhase bandwidthPhase shifterRedes de conformación de Haz (Fase I)Beamforming networks (First phase)Monografíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTHUMBNAILRubianoAmadoCarlosAndres2018.pdf.jpgRubianoAmadoCarlosAndres2018.pdf.jpgIM 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