TE143 Circuitos de Rádio Frequência Prof. Wilson Artuzi 2012

TE143 Circuitos de Rádio Frequência

Prof. Wilson Artuzi

2012

Sistemas de RF

TX + RX

Radar Doppler 5-7 GHz

Placa de Circuito Impresso

Programa

1. Circuitos em Rádio Frequência

2. Linhas de Transmissão

3. Casamento de Impedâncias

4. Parâmetros de Espalhamento

5. Filtros

6. Circuitos Passivos

7. Circuitos Ativos

Avaliação

• Prova escrita: nota máxima = 40• Exercícios: nota máxima = 10• Trabalho: nota máxima = 50• Nota do semestre = Soma das 3 notas• Datas

– Prova escrita: 05/06– Apresentações dos trabalhos: 15, 17, 22 e 24/07– Entrega do trabalho: 30/07– Exame final: 07/08

1. Circuitos em Rádio Frequência

1.1. Rádio Frequência

• ELF e VLF: 300 Hz a 30 kHz

• LF, MF e HF: 30 kHz a 30 MHz

• VHF e UHF: 30 MHz a 3 GHz

• SHF e EHF: 3 GHz a 300 GHz

1.1. Rádio Frequência

Problema de Rádio Frequência

• Placa de Circuito Impresso com trilha em U

• Fonte e Carga conectadas nas extremidades da trilha

• Azul: plano terra• Verde: trilha• Vermlho: corrente elétrica

Por onde passa a corrente de retorno do plano terra ?

1.1. Rádio Frequência

Corrente Contínua

O caminho mais curto de retorno porqueapresenta a menor resistência.

1.1. Rádio Frequência

Frequência Baixa

Além da resistência, o laço fechado pela corrente produz um efeito indutivo devido ao fluxo magnético através da área em amarelo.

1 kHz

1.1. Rádio Frequência

Frequência Alta

À medida que a frequência aumenta, a reatância indutiva passa a ser maior que a resistência, logo o caminho de menor impedância é o que apresenta a menor indutância.

1 MHz

1.1. Rádio Frequência

Linha de Transmissão

Quando a corrente de retorno segue por debaixo da trilha, surge um efeito capacitivo que ocorre simultaneamente com o indutivo produzindo uma linha de transmissão.

1.2. Componentes Ideais

1.2. Componentes Ideais

1.2. Componentes Ideais

Amplificador

1.3. Resistor Real

• R: resistência desejada• C: capacitância interna do substrato• Rs: resistência de contato dos terminais• L: indutância dos terminais•Cp: capacitância externa dos terminais

Resistor Real

Resistor Real

1.4. Capacitor Real

• Rp: resistência de fuga (dielétrico)• C: capacitância desejada• R: resistência de contato dos terminais

•ESR (external series resistance)• L: indutância dos terminais• Cp: capacitância externa dos terminais

1.5. Indutor Real

• R: resistência do fio• L: indutância desejada• C: capacitância entre espiras

1.6. Transformador

• L1 e L2: autoindutâncias desejadas• M: indutância mútua desejada• R1 e R2: resistências dos fios• C1 e C2: capacitâncias entre espiras• C12: capacitância entre enrolamentos

M

R1,R2

L1.L2>M²

1.7. Diodo

1.7. Diodo

• Schottky: junção metal-semicondutor• Detetor• Misturador

• Varactor: junção gradualmente dopada• Capacitância controlada por tensão

• PIN: semicondutor não dopado na junção• Chave controlada por corrente• Atenuador controlado por corrente

1.8. Transistor Bipolar

1.8. Transistor Bipolar

• BJT: Bipolar Junction Transistor (Si) • HBT: Heterojunction Bipolar Transistor (SiGe, InAlAs)

1.8. Transistor Bipolar

Modelo de Ebers-Moll para RF

1.9. Transistor FET

1.9. Transistor FET

• MESFET: Metal-Semiconductor FET (GaAs, GaN, SiC)• HEMT: High Electron Mobility Transistor (GaAlAs)

1.9. Transistor FET

Modelo do Transistor FET para RF