TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA1
CAPÍTULO 1INTRODUÇÃO
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA2
1.1 OBJETIVOS DO CURSO
Objetivo principal: Fornecer ao estudante fundamentos teóricos e aspectos práticos necessários ao projeto de circuitos analógicos que operam em freqüências na faixa de rádio-freqüência (RF) e de microondas (MW).
Responder às seguintes perguntas:
1. A partir de qual freqüência a análise de circuitos convencional se torna inadequada?
2. Que características fazem com que os componentes tenham comportamentos distintos em alta e baixa freqüência ?
3. Qual “nova” teoria de circuitos deve ser empregada?
4. Como essa teoria é aplicada ao projeto de circuitos analógicos de rádio-freqüência?
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA3
DIAGRAMA EM BLOCOS DE UM SITEMA DE RF GENÉRICO
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA4
CIRCUITO SIMPLIFICADO DE UM AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA PARA TELEFONE CELULAR ( 2 GHz)
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA5
LAYOUT DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO DO AMPLIFUICADOR DE POTÊNCIA
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA6
1.2 GRANDEZAS E DIMENSÕES
Representação de uma onda eletromagnética
)cos(
)cos(
0
0
ztHH
ztEE
yy
xx
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA7
)cos(
)cos(
0
0
ztHH
ztEE
yy
xx
- freqüência angular
- constante de propagação
2
- comprimento de onda
rrrry
x ZH
E 377000
Z0 - impedância intrínseca - permeabilidade - permissividade
1
pv Vp – velocidade de fase
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA8
1.3 ESPECTRO DE FREQÜENCIA
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA9
1.4 COMPORTAMENTO DE ELEMENTOS PASSIVOS EM RF
Análise convencional de circuitos em corrente alternada
• Resistência (R) independe da freqüência
• Capacitância (C)
• Indutância (L)
CXC
1
LX L
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA10
Em alta freqüência um fio de cobre ou uma linha de cobre em um circuito impresso possui uma resistência dependente da freqüência e uma indutância.
Exemplo: Fio de cobre cilíndrico de raio a, comprimento l e condutividade cond tem uma resistência DC
condDC a
lR
2
Em DC toda a seção transversal é usada para a condução de corrente.
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA11
Em AC a corrente tende a fluir mais próxima à superfície do condutor a medida que a freqüência aumenta.
A densidade de corrente é dada por
paJ
prJ
apI
J z1
0
2
onde condjp 2e paJprJ 10 ,
são funções de Bessel de ordem 0 e de primeira ordem respectivamente.
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA12
A resistência e a indutância normalizadas em alta freqüência (f>500MHz) são dadas por:
2aRR DC 2aRL DC
21 condf Profundidade pelicular
Para << a
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA13
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA14
Densidade de corrente normalizada para um fio de cobre de 1mm de diâmetro.
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA15
Aproximação para a densidade de corrente em alta freqüência
raj
z eraj
pIJ
1
2
aa
Ra
RR DCDC 22
2
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA16
1.4.1 RESISTORES EM ALTA FREQÜÊNCIA
Tipos de resistores
•Resistores de carbono
•Resistores de fio
•Resistores de filme metálico
•Resistores de filme fino de alumínio ou berílio
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA17
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA18
Circuitos equivalentes para resistores em alta freqüência
Resistores de filme
Resistores de fio
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA19
Exemplo: Determinar a variação da impedância com a freqüência de um resistor de filme metálico de 500, com conexôes de fio de cobre de 2,5 cm de comprimento e raio de 2,032x10-4 m e uma capacitância parasita de 5pF.
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA20
1.4.1 CAPACITORES EM ALTA FREQÜÊNCIA
Capacitor de placas planas e paralelasdA
dA
C r
0
Em alta freqüênciaCjG
Ze
1
ss
diele
Cd
Ad
AG
tantan
diels
tan
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA21
Exemplo: Determinar a impedância de um capacitor de 47 pF cujo dielétrico é óxido de alumínio (tan s= 10-4) e cujas conexões são de fio de cobre de 2,032x10-4 m de raio e 1,25 cm de comprimento.
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA22
Construção de um capacitor cerâmico para montagem em superfície
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA23
1.4.1 INDUTORES EM ALTA FREQÜÊNCIA
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA24
Exemplo: Estimar a resposta em freqüência de um indutor formado por 3,5 espiras de fio de cobre de acordo com a figura abaixo.
mmd
mmr
ma
mml
36,0
27,1
5,63
27,1
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA25
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA26
1.5 COMPONENTES REAIS
1.5.1 RESISTORES
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA27
1.5.2 CAPACITORES
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA28
1.5.3 INDUTORES
Top Related