Projeto de Acopladores Híbridos em Quadratura compactos por meio de linhas de transmissões artificiais

Abstract

O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de acopladores híbridos em quadratura mais compactos e com largura de banda e desempenho similares as do acoplador branch-line convencional. Para isso, fez-se uso de uma classe de estruturas denominadas linhas de transmissão artificiais (LTA). Uma nova estrutura desse tipo, composta por três linhas de transmissão conectadas em cascata, é analisada e utilizada neste trabalho. Foram derivadas equações matemáticas para o projeto deste tipo de estrutura que podem ser utilizadas para obter LTAs com uma matriz de espalhamento idêntica, para uma dada frequência de operação, a de uma linha de transmissão com uma impedância característica e comprimento elétrico quaisquer. Essa técnica foi aplicada no projeto de acopladores híbridos em quadratura em microfita para as bandas GSM em 920 MHz e ISM em 2.45 GHz usando-se o substrato FR-4 com espessura de 1.6 mm. Obteve-se dispositivos com áreas aproximadamente 70% menor do que a área do acoplador branch-line convencional operando em 920 MHz e aproximadamente 50% menor do que o acoplador de 2.45 GHz. Os acopladores obtidos foram simulados, fabricados e medidos, mostrando que os seus desempenhos são comparáveis aos dos acopladores convencionais. A técnica desenvolvida neste trabalho é geral o suficiente para ser aplicada ao projeto de outros dispositivos que usem trechos de linhas de transmissão.