El documento describe conceptos básicos de comunicaciones por microondas, incluyendo las bandas de frecuencia, beneficios y desventajas de las microondas, componentes de sistemas de comunicación por microondas como transmisores, receptores, líneas de transmisión y antenas. También cubre temas como líneas de microondas, circuitos sintonizados de microcinta, transistores de microondas y amplificadores de pequeña señal.

1. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
DOCENTE : ING. JUAN MIGUEL ALVARADO DIAZ
CORREO: jualdi58@Gmail.com
SEMANA 5: RADIOCOMUNICACIONES MICROONDAS

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Chapter 16
Microondas Comunicación
PRINCIPIOS DE SISTEMAS DE COMUNICACIONES ELECTRÓNICAS
AUTOR: LOUIS FRENZEL
DOCENTE:
ING. ELECT. JUAN MIGUEL ALVARADO DIAZ

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Topicos Cubiertos en el Capitulo 16
 16-1: Conceptos de microondas
16-2: Las líneas de microondas y dispositivos
16-3: Las guías de ondas y resonadores de cavidad
16-4: Microondas diodos semiconductores
16-5: Tubos de microondas
16-6: Las antenas de microondas
16-7: Aplicaciones de Microondas

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16-1: Concepto Microondas
 Las microondas son de la ultra alta, super alta, y las
frecuencias extremadamente altas justo encima de los
rangos de frecuencia más bajas, donde la mayoría de
la comunicación por radio ahora se lleva a cabo y por
debajo de las frecuencias ópticas que cubren la luz
infrarroja, visible y ultravioleta.

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16-1: Microwave Concepts
Frecuencias de microondas y Bandas
La región de las microondas práctica se considera
generalmente que se extienden desde 1 hasta 30
GHz, aunque podría incluir frecuencias hasta 300
GHz.
Las señales de microondas en el 1 - a 30 GHz tienen
longitudes de onda de 30 cm a 1 cm.
El espectro de frecuencias de microondas está
dividido en grupos de frecuencias, o bandas.
Las frecuencias por encima de 40 GHz se denominan
ondas milimétricas (mm) y aquellas por encima de
300 GHz están en la banda submilimétricas.

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16-1: Microwave Concepts
Figure 16-1: Bandas de frecuencias de
microondas.

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16-1: Microwave Concepts
 Beneficios de microondas
Entrando en rangos de frecuencias más altas ha contribuido a resolver el
problema de la aglomeración espectro.
Hoy en día, los servicios de comunicación más nuevos son asignados a
la región de las microondas.
A frecuencias más altas hay un mayor ancho de banda disponible para la
transmisión de información.
Anchos de banda de ancho que hacen posible el uso de varias técnicas
de Multiplexación para transmitir mayor información.
La transmisión de información binaria de alta velocidad requiere anchos
de banda ancho y éstos se transmiten fácilmente en frecuencias de
microondas.

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16-1: Microwave Concepts
Desventajas de las microondas:
Cuanto mayor sea la frecuencia, más difícil será para analizar los circuitos
electrónicos.
A frecuencias de microondas, componentes convencionales llegan a ser difícil de
implementar.
Las señales de microondas, al igual que las ondas de luz, viajan en líneas
perfectamente rectas. Por lo tanto, la comunicación a distancia se limita a la gama
de la línea de visión.
Las señales de microondas penetran en la ionosfera, por lo que varios saltos de
comunicación no es posible.

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16-1: Microwave Concepts
Sistemas de Comunicación Microondas.-
Al igual que cualquier otro sistema de comunicación, un sistema de
comunicación de microondas utiliza transmisores, receptores y antenas.
La misma modulación y técnicas de Multiplexación utilizados en
frecuencias más bajas se utilizan también en el rango de las microondas.
La parte de RF del equipo, sin embargo, es físicamente diferente debido
a los circuitos y componentes especiales que se utilizan para aplicar los
componentes.

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16-1: Microwave Concepts
Sistemas de Comunicación Microondas: Transmisores.-
Al igual que cualquier otro transmisor, un transmisor de
microondas se inicia con un generador de portadora y una
serie de amplificadores.
También incluye un modulador seguido por más etapas de
amplificación de potencia.
El amplificador de potencia final se aplica la señal a la línea
de transmisión y la antena.
Una disposición de transmisor podría tener un mezclador
utilizado para hasta convertir una señal portadora inicial con
o sin modulación de la frecuencia de microondas final.

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16-1: Microwave Concepts
Figura 16-3: transmisores de microondas (a).
Transmisor de microondas utilizando
multiplicadores de frecuencia para llegar a la
frecuencia de microondas. Las etapas
sombreadas operan en la región de las
microondas.

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16-1: Microwave Concepts
Figura 16-3: transmisores de microondas. (b)
del transmisor de microondas utilizando hasta la conversión
con un mezclador para lograr una salida en el rango de las
microondas.

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16-1: Microwave Concepts
Sistemas de Comunicación Microondas : Receptores.-
Receptores de microondas, al igual que los receptores
de baja frecuencia, son el tipo superheterodino.
Sus extremos delanteros están formados por
componentes de microondas.
La mayoría de los receptores utilizan de doble
conversión.

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16-1: Microwave Concepts
Sistemas de Comunicación Microondas : Receptores.-
 La antena está conectada a un circuito sintonizado, que
podría ser un circuito cavidad sintonizada resonador o
microcinta o línea de cinta.
 La señal se aplica luego a un amplificador de RF especial
conocida como un amplificador de bajo ruido (LNA).
 Otro circuito sintonizado se conecta la señal de entrada
amplificada a la mezcladora.
 La señal del oscilador local se aplica a la mezcladora.
 La salida del mezclador es normalmente en el intervalo de
UHF o VHF.
 El resto del receptor es típico de otros superheterodinos.

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16-1: Microwave Concepts
Figura 16-4: Un receptor de microondas. Las áreas
sombreadas indican los circuitos de microondas.

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16-1: Microwave Concepts
Microondas Sistemas de Comunicación: Líneas de Transmisión.-
 El cable coaxial, más comúnmente utilizado en la comunicación de baja frecuencia
tiene atenuación muy alta a frecuencias de microondas y un cable convencional
no es adecuado para llevar las señales de microondas.
 Cable de microondas especial coaxial que se puede utilizar en bandas L, S y C
está hecho de tubos duros.
 Este cable coaxial de baja pérdida se conoce como cable de línea dura.
 A frecuencias más altas de microondas, una especial tubo hueco rectangular o
circular llamada guía de ondas se utiliza para la línea de transmisión.

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16-1: Microwave Concepts
Sistemas de Comunicación Microondas : Antenas.-
 A bajas frecuencias de microondas, los tipos estándar
de antena, incluyendo la antena dipolo de longitud de
onda sencilla y cuarto-vertical, todavía se utilizan.
 En estas frecuencias antenas son muy pequeñas, por
ejemplo, un dipolo de media onda a 2 GHz es de
aproximadamente 3 pulgadas.
 A frecuencias más altas de microondas, antenas
especiales se utilizan generalmente.

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16-2: Microwave Lines and Devices
 Aunque los tubos de vacío y microondas, como el klystron y magnetrón
todavía se utilizan, la mayoría de los sistemas de microondas utiliza
amplificadores de transistores.
 Geometrías especiales se utilizan para fabricar los transistores bipolares
que proporcionan la tensión y la ganancia de potencia a frecuencias de
hasta 10 GHz.
Transistores FET de microondas también se han creado.
 Circuitos monolíticos integrados de microondas (MMIC) son ampliamente
utilizados.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Microcinta circuitos sintonizados
A frecuencias más altas, las técnicas estándar para la
aplicación de los componentes agrupados como
bobinas y condensadores no son posibles.
A frecuencias de microondas, líneas de transmisión,
específicamente Microcinta, se utilizan.
Microcinta se prefiere para los circuitos de reactivos
en las frecuencias más altas debido a que es más
sencillo y menos costoso que línea de cinta.
Stripline se utiliza cuando el blindaje es necesario.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-6: línea de transmisión microstrip o microcinta usan para circuitos
de reactivos.
(a)Vista en perspectiva.
(b)o vista al borde final.
(c) Vista lateral (línea abierta).
(d)Vista lateral (línea de cortocircuito).

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-7: Los circuitos equivalentes
de las líneas de microcinta abierta y en
cortocircuito.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Microstrip circuitos sintonizados:
 Una característica importante de microcinta es su
impedancia.
 La impedancia característica de una línea de transmisión
depende de sus características físicas.
 La constante dieléctrica del material aislante es también un
factor.
 Impedancias más característicos son menos de 100 Ω.
 Una cuarta línea de transmisión de longitud de onda puede
ser utilizado para hacer un tipo de aspecto como otro
componente.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-8: ¿Cómo un microstrip de longitud de onda de un cuarto puede
transformar la impedancia y la reactancia.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Microstrip circuitos sintonizados.-
 Microcinta también se puede utilizar para realizar el acoplamiento de un circuito.
 Una línea de microcinta se coloca simplemente en paralelo a otro segmento de
microcinta.
 El grado de acoplamiento entre los dos depende de la distancia de separación y la
longitud del segmento paralelo.
 Cuanto más cerca el espaciamiento y el más largo sea el funcionamiento paralelo,
mayor es el acoplamiento.
 Los patrones de microstrip se hacen directamente sobre placas de circuito
impreso.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Microstrip circuitos sintonizados.-
 Una forma especial de microcinta es el anillo híbrido.
 La operación única del anillo híbrido hace que sea muy útil para las
señales de división o la combinación de ellos.
 Microcinta se puede usar para crear casi cualquier circuito sintonizado
necesario en un amplificador, incluyendo los circuitos resonantes, filtros,
y redes de adaptación de impedancia.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-12: Un anillo híbrida microstrip.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Transistores de microondas:
 Las principales diferencias entre los estándares de baja frecuencia y los tipos de
transistores de microondas son la geometría interna y el empaque
 Para reducir inductancias y capacitancias internas de los elementos de
transistores, configuraciones especiales de chips conocidos como geometrías se
utilizan.
 Las Geometrías permitirá al transistor para funcionar a niveles de potencia más
altos y al mismo tiempo minimizar inductancias distribuidas y parásita y
capacitancias.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Transistores de microondas.-
 El MESFET GaAs, un tipo de JFET utilizando una unión de barrera de
Schottky, puede operar a frecuencias superiores a 5 GHz.
 Un transistor de alta movilidad de electrones (HEMT) es una variante del
MESFET y se extiende más allá de la gama de 20 GHz mediante la adición de
una capa adicional de material semiconductor tal como AlGaAs.
 Un dispositivo popular conocido como un transistor bipolar de hetero-unión
(HBT) está haciendo incluso de mayor frecuencia posible amplificación en
forma discreta y en circuitos integrados.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-14: Transistores de microondas. (a) y (b) de baja potencia de la
señal pequeña. (c) FET de potencia. (d) de potencia NPN bipolar.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Amplificadores de pequeña señal.-
 Un amplificador de microondas de pequeña señal puede
estar compuesta de un solo transistor o transistores múltiples
combinados con un circuito de polarización y los circuitos de
microcinta o componentes según sea necesario.
 La mayoría de los amplificadores de microondas son de la
variedad sintonizado.
 Otro tipo de amplificador de microondas de pequeña señal
es un circuito integrado de etapas múltiples, una variedad de
MMIC.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Amplificadores de pequeña señal: Amplificadores de
transistores.-
 Un transistor de bajo ruido (LNA) con una ganancia de aproximadamente
10 a 25 dB se utiliza normalmente como un amplificador de microondas.
 La mayoría de los amplificadores de microondas están diseñados para
tener impedancias de entrada y salida de 50 Ω.
 El transistor está polarizado en la región lineal de la clase A operación.
 RFCs (Bobinas de Radio Frecuencia) se utilizan en el suministro que
conducen a mantener la salida de RF del suministro y para evitar
caminos de realimentación que pueden causar la oscilación y la
inestabilidad en los circuitos de etapas múltiples.
 Cuentas de ferrita (FB) se utilizan en el cable de suministro de colector
para una mayor disociación.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Amplificadores de pequeña señal: Amplificador MMIC.-
 Un común microondas integrado monolítico circuito (monolithic microwave
integrated circuit )(MMIC) es un amplificador que incorpora dos o más etapas de
los transistores FET o bipolar realizados en un chip común para formar un
amplificador multietápico.
 El chip también incorpora las resistencias de polarización y los condensadores de
bypass pequeños.
 Físicamente, estos dispositivos son como los transistores.
Otra forma de MMIC es el circuito híbrido, que combina un IC amplificador
conectado a los circuitos de microstrip y componentes discretos.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-15: Una clase de una etapa de un amplificador de RF de microondas.

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16-2: Microwave Lines and Devices
De pequeña señal Amplificadores: Amplificadores de potencia.-
 Una clase típica de un amplificador de potencia de microondas está diseñado con
líneas microstrip utilizados para la adaptación de impedancia y puesta a punto.
 Las Impedancias de entrada y salida son de 50 Ω.
 Los voltajes típicos de la fuente de alimentación son 12, 24 y 28 voltios.
 La mayoría de los amplificadores de potencia de obtener su bias de polarización
de las fuentes de corriente constante.
 Un amplificador de etapa única FET de potencia puede alcanzar una potencia de
100 W en el alto UHF y región de las microondas bajo.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-16: Una clase de un amplificador de potencia de microondas.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figura 16-17: Una fuente
de polarización de corriente
constante para un
amplificador de potencia
lineal.

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16-2: Microwave Lines and Devices
Figure 16-18: Amplificador de Potencia sobre FET.