Cabos Coaxiais, Guias de Ondas, Circuladores e Derivadores

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1 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas, Ciruladores e Derivadores 4.1. INTRODUÇÃO E ste apítulo apresenta as araterístias básias dos abos oaxiais, guias de ondas, iruladores e derivadores. O onheimento do funionamento destes dispositivos é importante na medida em que suas espeifiações influeniam no desempenho de um radioenlae. Considerando as freqüênias em que operam os radioenlaes ponto-a-ponto, os itens de maior interesse para este estudo são: Cabos oaxiais; Guias de onda; Isoladores e iruladores; Duplexadores, derivadores e suas onfigurações. Além dos tópios aima, são apresentados anexos a este apítulo as prinipais espeifiações ténias de alguns dos omponentes estudados. 4.. CABOS COAXIAIS Os abos oaxiais são linhas de transmissão onstituídas basiamente por dois ondutores ilíndrios onêntrios om raios a e b separados por um dielétrio om onstante dielétria ε r, onforme mostrado na Figura 4.1. Dielétrio Condutor externo Condutor interno (a) b a Figura 4.1 (a) Segmento e (b) seção transversal de um abo oxial. A análise do omportamento dos abos oaxiais sob o ponto de vista dos ampos elétrio e magnétio é onveniente por failitar o entendimento das suas limitações funionais. Além disso, permite uma omparação de desempenho na faixa de freqüênia onde oorre a transição entre a utilização dos abos oaxiais e dos guias de onda. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.1

2 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores A orrente irulante em um abo oaxial produz uma distribuição do ampo elétrio e do ampo magnétio onforme mostrado na Figura 4. (a) e (b), respetivamente, em um dado instante. A intensidade dos ampos derese à medida que aumenta a distânia em relação ao ondutor entral, onforme mostrado na Figura 4.(), onde a tonalidade mais esura india ampo mais intenso [1]. (a) (b) () Figura 4. - Seção de um abo oaxial: (a) distribuição do ampo elétrio; (b) distribuição do ampo magnétio e () Intensidade do ampo elétrio e do magnétio. Observa-se que o ampo elétrio e o magnétio em um abo oaxial fiam onfinados entre os ondutores interno e externo. Desta forma, o ondutor externo omporta-se omo uma blindagem, que é ligada ao potenial de terra, formando assim uma estrutura desbalaneada. Em função da forma omo o ampo elétrio e o magnétio fiam distribuídos o modo de propagação em um abo oaxial é denominado Transversal Eletro-Magnétio (TEM). Este modo de propagação é exlusivo dos abos oaxiais. A relação entre os raios a e b determinam a impedânia araterístia dos abos oaxiais. A impedânia araterístia pode ser determinada pela expressão apresentada a seguir, que leva em onta também as araterístias onstrutivas do abo [][3]. Z 0 138,16 b K a = log ε a K (4.1) r Em (4.1), b é o raio interno do ondutor externo, a é o raio do ondutor interno, ε r é a onstante dielétria do espaçador entre o ondutor interno e o ondutor externo, K a é um fator de orreção para o tipo de onstrução do ondutor externo e K é um fator de orreção para o tipo de enordoamento do ondutor interno. Os valores de K a e de K mais omuns são apresentados nas Tabelas 4.1 e 4. e os valores de ε r para alguns materiais são apresentados na Tabela 4.3 [3]. Tabela 4.1 Fator de orreção (K a ) para o tipo de onstrução do ondutor externo de um abo oaxial. TIPO DE CONSTRUÇÃO K a Trançado 1,5 a 3 Liso 1 Corrugado 1,1 a 1,3 SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.

3 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores Tabela 4. Fator de orreção (K) para o enordoamento do ondutor interno de um abo oaxial. K 1 1,00 7 0, ,98 N O DE FIOS NA CORDA Tabela 4.3 Constante dielétria (ε r ) do espaçador entre o ondutor interno e o ondutor externo. MATERIAL Polietileno (PE) sólido,30 Espuma de polietileno 1,55 Politetrafluoretileno (PTFE),10 PVC 3 6* Ar 1,00 * Depende da freqüênia. ε r A fim de se determinar as perdas em um abo oaxial é importante entender dois fenômenos importantes: o efeito peliular e o efeito de histerese das moléulas do dielétrio. Em altas freqüênias quando uma orrente alternada flui em um ondutor, o fluxo magnétio alternado no interior do ondutor dá origem a uma força eletromotriz induzida fem. Essa fem faz om que a densidade de orrente deresça no interior do ondutor e aumente em sua superfíie externa. Este fenômeno é onheido omo efeito peliular e é tanto mais aentuado quanto maior for a freqüênia. A distânia na qual a densidade de orrente derese 1/e vezes o seu valor na superfíie é denominada profundidade de penetração nominal (e =,718...). Isso faz om que a resistênia do ondutor em alta freqüênia aumente, podendo alançar valores muitas vezes maior do que a resistênia para orrente ontínua. A estrutura de um abo oaxial assemelha-se de erta forma a estrutura de um apaitor. As perdas no dielétrio oorrem devido a um efeito de histerese das moléulas do material à medida que elas são polarizadas por um ampo alternado. A admitânia Y de um apaitor é omposta por uma parte real G (ondutânia) e uma parte imaginária jωc (suseptânia apaitiva), que pode ser esrita da seguinte forma: Y G = G + jωc = jωc 1 j ωc (4.) O ângulo orrespondente ao número omplexo que se aha entre parênteses india o valor relativo da omponente da orrente que é responsável pelas perdas no dielétrio. Este é o valor segundo o qual o ângulo de fase entre a tensão e a orrente difere de 90 o. A tangente desse ângulo é onheida omo tangente de perdas p e é freqüentemente usada para araterizar as propriedades de perdas de um dado isolante. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.3

4 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores Desta forma, fia laro que a perda em um abo oaxial possui dois omponentes: um orrespondente à perda nos ondutores devido ao efeito Joule e outro orrespondente ao efeito de histerese nas moléulas do dielétrio. Por esse motivo, a determinação do primeiro omponente da atenuação A em um abo oaxial depende de suas dimensões e freqüênia e a determinação do segundo omponente depende da tangente de perdas, da freqüênia e da onstante dielétria do material, onforme mostrado na expressão a seguir. A 1,41 10 Z K a K b 3 a = + f p f ε r [db/100m] (4.3) Em (4.3), Z 0 é a impedânia araterístia do abo em Ω, f é a freqüênia de operação em GHz, p é a tangente de perdas no dielétrio, a é o raio do ondutor interno em mm, b é o raio interno do ondutor externo em mm. A Tabela 4.4 apresenta os valores da tangente de perdas para os materiais dielétrios mais empregados na onstrução dos abos oaxiais (veja Anexo 1 para araterístias de alguns abos oaxiais). Tabela Valores da tangente de perdas para alguns dielétrios. Material tangente de perdas, p Polietileno sólido (PE) 0,0005 Espuma de polietileno 0,00015 Politetrafluoretileno (PTFE) 0,0005 Ar 0,0001 A Figura 4.3 ilustra, em (a), um abo oaxial om dielétrio de espuma de polietileno (PE) e em (b), om dielétrio ar om suporte meânio do ondutor interno feito om uma hélie de politetrafluoretileno (PTFE ou Teflon ). (a) CELLFLEX (b) HELIFLEX Figura (a) Cabo oaxial om dielétrio de espuma de PE e (b) om dielétrio de ar om suporte meânio feito om uma hélie de PTFE [5]. Cabos oaxiais podem também suportar outros modos de propagação além do TEM. Entretanto, nestes modos a atenuação é muito superior ao do modo TEM, o que inviabiliza sua utilização a partir da freqüênia onde aparee o primeiro modo de propagação depois do modo TEM. Assim, não é omum que abos oaxiais operarem aima da freqüênia de orte do modo TE (ampo elétrio transversal) de mais baixa freqüênia (TE 11 ). Conseqüentemente pode-se estabeleer um limite prátio para a máxima freqüênia de operação, através da expressão que determina o iníio da propagação do modo TE 11, que será onsiderada a freqüênia de orte do abo oaxial: SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.4

5 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores f 95,5 ( a + b) ε r (GHz) (4.4) onde a e b são, respetivamente, o raio do ondutor interno e o raio interno do ondutor externo, em mm. A Figura 4.4 apresenta a atenuação de em função da freqüênia, para alguns abos oaxiais, até a freqüênia de orte de ada um. Atenuação (db/100m) 14 1 HF 7/ HF 1 5/8 HF 3 1/ Freqüênia (GHz) Figura Atenuação em função da freqüênia até f. Conforme mostrado na Figura 4.4, abos de diâmetros maiores apresentam perdas menores na medida em que as freqüênias de orte diminuem. Isso limita a utilização de abos oaxiais de baixas perdas em freqüênias aima de 3 GHz, de forma que na faixa entre 1 GHz e 3 GHz, sobram pouas opções de esolha, se for levado em onta a solução de ompromisso entre perda e freqüênia de orte. EXEMPLO 4.1 Considere os dados do abo oaxial HF 1 5/8" apresentados no Anexo 1. Determine a atenuação no abo para a freqüênia de operação igual a GHz. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.5

6 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores Solução: A A A 1,41 10 = Z 0 3 K a K a + b 3 1, , = ,3 0 = 3,37dB/100 m f p f ε ,0001 r 1 * * * 4.3. GUIAS DE ONDAS Um guia de ondas é um sistema de transmissão onde a propagação das ondas eletromagnétias oorre de forma orientada, ou seja, a onda é guiada. Os guias de ondas mais omuns onsistem de tubos metálios oos, dentro dos quais as ondas eletromagnétias se propagam através de múltiplas reflexões. As geometrias mais omuns para a seção transversal dos guias de onda são a retangular, a irular e a elíptia, ujas dimensões são definidas na Figura 4.5. a a b a b Figura Geometrias mais omuns para guias de onda. Conforme foi mostrado na seção anterior, em um abo oaxial uma onda eletromagnétia se propaga no modo TEM. Entretanto, para que a propagação de ondas eletromagnétias possa oorrer em um guia de onda, as seguintes ondições de ontorno devem ser satisfeitas: 1. O ampo elétrio deve ser ortogonal ao ondutor afim de existir na superfíie do ondutor;. O ampo magnétio não deve ser ortogonal à superfíie do guia de ondas. Para que as duas ondições de ontorno sejam satisfeitas, dois modos de propagação podem oorrer em um guia de ondas: o modo transversal elétrio (modo TE) e o modo transversal magnétio (modo TM). O modo TEM viola as ondições de ontorno porque o ampo magnétio não é paralelo à superfíie e assim não oorre em guias de ondas. As ondas mais omumente utilizadas são as ondas TE, sendo rara a utilização das ondas TM. Como são possíveis variações nos modos de propagação TE e TM a notação usada para designar ada um deles é feita da seguinte forma [1]: Tx m,n SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.6

7 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores onde x assume as letras E ou M para designar, respetivamente, os modos transversal elétrio ou transversal magnétio; m india o número de máximos do ampo na dimensão a do guia e n india o número de máximos do ampo na dimensão b do guia. A obtenção de um ou de outro tipo de modo depende da forma om a qual o guia é exitado. A Figura 4.6 apresenta a forma de exitação do guia que produz o modo de propagação TE 10. g /4 Figura Exitação para o modo TE 10 [1]. Conforme menionado, a propagação no interior do guia de onda oorre por meio de múltiplas reflexões, onforme mostrado na Figura 4.7(a), para o guia de onda retangular. Os modos de propagação estão assoiados às dimensões do guia e podem ser expliados om o auxílio da Figura 4.7(b). Na Figura 4.8(b), o segmento AA' orresponde a uma frente de onda que, naturalmente, deve ter a mesma fase nos pontos 1 e. Para que isso oorra, o perurso (x + y) deve ser múltiplo de /, ou seja, x + y = m (4.5) Disso resulta que asenθ = m senθ = m a (4.6) Quando m = 1 obtém-se o modo de propagação mais simples e usual, hamado de modo fundamental ou modo dominante. Nos guias retangulares este modo é o modo TE 10. Evidentemente se θ = 90 o não há propagação ao longo do guia. Para essa ondição, de aordo om (4.6), tem-se que para m = 1, o omprimento de onda de orte, em metros, é = a (4.7) SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.7

8 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores (a) A 1 (b) θ y x y a Figura (a) Propagação em um guia e (b) determinação de θ. Assim sendo, só haverá propagação no modo dominante ao longo do guia se a freqüênia de operação for maior do que a freqüênia de orte, sendo então a freqüênia de orte dada por A' f = (4.8) Para o omprimento de onda em mm e freqüênia em GHz, (4.8) torna-se: f 3 10 = (4.9) Para garantir uma operação segura apenas no modo dominante, a faixa de freqüênia de operação prátia para guias retangulares é [6] 1,5 f f 1, 9 (4.10) f Para o guia de onda irular e para o elíptio os modos dominantes são os modos TE 11. O omprimento de onda de orte, em metros, para o guia irular, no modo dominante é: 3, 41a (4.11) Para o guia elíptio, om relação entre os raios b/a = 0,5, que é o valor para a maioria dos guias elíptios e para os da mara FLEXWELL [6], o omprimento de onda de orte, em metros, para o modo dominante é: 3, 8a (4.1) Para garantir uma operação segura apenas no modo dominante, a faixa de freqüênia de operação prátia para guias elíptios é [6] SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.8

9 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores 1,48 f f 1, 8 (4.13) f A utilização de guias de onda em freqüênia abaixo de 1 GHz não é muito omum, pois de aordo om as equações apresentadas anteriormente, a dimensão a do guia de ondas aumenta tornando-se pouo prátia e enareendo o guia, onforme mostrado na Figura 4.8. EXEMPLO 4. Determine a freqüênia de orte para os modos de propagação dominante para os guias retangular, irular e elíptio, onsiderando que a = 60 mm para todos os guias e ainda que a relação b/a = 0,5 para o guia elíptio. Solução: Para o guia retangular: Para o guia irular: Para o guia elíptio: = a = 60 = 10mm f f 3 10 = =,5GHz 3 10 = 1,47GHz 3 10 = 10 = 3,41a = 3,41 60 = 04,6mm f f 3 10 = 1,5GHz 3 10 = 04,6 = 3,8a = 3,8 60 = 196.8mm f f 3 10 = * * * SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.9

10 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores a (mm) Retangular f (MHz) Cirular Figura Dimensão a do guia em função da freqüênia de orte ISOLADORES E CIRCULADORES Isoladores são dispositivos de duas portas, unilateral (ou não-reíproos), onstruídos om ferrite que se utilizam das propriedades eletromagnétias deste material para permitir que o sinal atravesse o dispositivo em uma direção om baixa atenuação e na direção oposta om alta atenuação. Assim, um isolador pode ser usado para reduzir os efeitos adversos de alguns iruitos sensíveis à mudança de impedânia. Um isolador de ferrite típio apresenta atenuação menor do que 1 db no sentido direto e 30 db ou mais no sentido reverso. Ciruladores também são dispositivos não-reíproos semelhantes aos isoladores, porém, om uma porta a mais. De fato, um irulador om uma porta asada om uma arga omporta-se omo um isolador, onforme mostrado na Figura 4.9. De aordo om esta figura, o irulador apresenta baixas perdas no sentido 1- e -3 e altas perdas no sentido -1 e 3-1. Assim, este irulador está onetado omo um isolador. 1 3 (b) Figura 4.9 Isolador obtido a partir de um irulador. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.10

11 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores Em um irulador o sinal atravessa o dispositivo de uma porta para outra seguindo uma direção preferenial, para a direita ou para a esquerda, sendo que na direção oposta existe alta isolação entre as portas. Da mesma forma que nos isoladores, tais dispositivos apresentam uma perda por inserção entre portas igual ou menor do que 1 db no sentido direto e atenuação maior do que 30 db no sentido reverso [1][6]. Um duplexador é um dispositivo que permite que uma mesma antena possa ser usada na transmissão e na reepção simultaneamente. A Figura 4.10 apresenta um irulador de 4 portas utilizado omo parte de um duplexador. Um transmissor é ligado à porta 1 do irulador, o sinal da porta um é dirigido para a porta onde está onetada a antena. Ao mesmo tempo, a antena reebe um sinal que é apliado à porta e é dirigido para a ponta 4. A porta 4 está asada om uma arga para aumentar a isolação entre transmissor e reeptor e melhorar o asamento de impedânias entre as portas. Para aumentar ainda mais a entre transmissor e reeptor, em um duplexador, é muito omum a utilização de filtros passa faixa assoiados às portas do transmissor e do reeptor, ada um sintonizado em suas respetivas freqüênias. Antena Tx 1 3 Rx 4 Figura Isolador omo parte de um duplexador DUPLEXADORES, DERIVADORES E SUAS CONFIGURAÇÕES [7] SISTEMA DUPLEX (1+0) Um sistema duplex ontempla transmissão e reepção em ambos os sentidos. Conforme pode ser observado na Figura 4.11, nas duas pontas do enlae, transmissor e reeptor estão ligados na mesma antena por meio de filtros passa faixa e duplexadores. Os filtros passa-faixa e o duplexador, em ada lado do enlae, são utilizados para a transmissão e a reepção possa ser feita om uma únia antena. Os duplexadores, auxiliados pelos filtros passa faixa, têm por finalidade evitar que o sinal do transmissor, em nível muito mais elevado do que o sinal reebido pela antena, esteja presente na entrada do reeptor, om amplitudes que possam produzir interferênias. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.11

12 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores Duplexador Duplexador Duplex Filtros passa-faixa Duplex Tx Rx Tx Rx Figura 4.11 Radioenlae om onfiguração duplex (1+0) SISTEMAS (1+1) HOT STANDBY E (1+1) TWIN PATH Dependendo da onfiabilidade que se deseja alançar em um sistema de radioenlae é neessário utilizar alguma redundânia de equipamento a fim de evitar que uma falha possa tornar o enlae indisponível. Assim sendo, é omum onfigurações protegidas, ou onfigurações om proteção. A mais simples delas são os hamados sistemas 1+1, que podem ser do tipo Hot Standby (espera ligado) ou do tipo Twin Path (perursos gêmeos). As Figuras 4.1 e 4.13 apresentam os sistemas (1+1) Hot Standby e (1+1) Twin Path, respetivamente. As denominações Tx, Tx, Rx e Rx, representam o transmissor prinipal, o transmissor de proteção, o reeptor prinipal e o reeptor de proteção, respetivamente. Duplex Duplex Chave de RF Híbrida RF Chave de RF Híbrida RF Tx Tx Rx Rx Tx Tx Rx Rx Figura 4.1 Radioenlae om onfiguração (1+1) Hot Standby. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.1

13 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores Duplex Carga Carga Tx Tx Rx Rx Figura 4.13 Configuração (1+1) Twin Path de uma das estações de um radioenlae. Enquanto na onfiguração (1+1) Hot Standby o sistema é omutado, isto é, o transmissor de proteção entra em funionamento no lugar o transmissor prinipal por omutação, na onfiguração (1+1) Twin Path os transmissores operam em paralelo. No segundo aso, enquanto os equipamentos que ompõem o sistema prinipal dão vazão a um tráfego prioritário, o sistema de proteção pode operar om um tráfego de prioridade mais baixa, enquanto ambos estiverem operando normalmente. No aso de pane no sistema prinipal o tráfego prioritário é desviado para o sistema de proteção e o tráfego de menor prioridade é desartado até que o sistema prinipal volte a operar normalmente. Os iruladores apresentados na Figura 4.14, juntamente om os filtros das transmissões e reepções formam os sistemas de derivação (branhing). Os sistemas de derivação permitem que vários transmissores e/ou reeptores sejam ligados ao mesmo duplexador que, por sua vez, está ligado a uma únia antena. Seu funionamento é desrito a seguir. f 1, f, f 3 do duplexador f e f 3 f 3 f 1, f, f 3 f e f 3 f 3 Terminação asada f 1 f f 3 Rx 1 Rx Rx 3 Figura 4.14 Sistema de derivação om três tomadas. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.13

14 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores Os filtros de Rx 1, Rx e Rx 3 são do tipo passa faixa ajustados para os anais entrados em f 1, f, e f 3 respetivamente. Fora da faixa de passagem de ada um o oefiiente de reflexão é alto, ou seja, o filtro torna-se reflexivo fora da faixa. Desta forma, os sinais entrados em f 1, f, e f 3 ingressam, através do irulador, no ramo de Rx 1. Como o filtro de Rx 1 está entrado em f 1, f 1 hega a Rx 1 enquanto f, e f 3 são refletidos de volta para o irulador que os direiona para o segundo irulador. Através do segundo irulador, os sinais f, e f 3 atingem o filtro de Rx. Como o filtro de Rx está entrado em f, f hega a Rx enquanto f 3 é refletido de volta para o irulador que o direiona para o tereiro irulador. Através do tereiro irulador, o sinal entrado em f 3 alança o reeptor através do seu filtro de reepção SISTEMA (N +1) Uma onseqüênia da onfiguração (1+1) Twin Path é a onfiguração (n+1), apresentada na Figura Tanto na onfiguração (1+1) Twin Path quanto na onfiguração (n+1) utiliza-se a distribuição dos equipamentos de forma a se obter perda uniforme ou ompensação de perdas, ou seja, os anais que fiam mais próximos do duplexador na transmissão fiam mais afastados na reepção, de forma que todos os anais passam pelo mesmo número de iruladores onsiderando-se as duas extremidades do enlae. Carga Duplex Tx Tx 1 Tx Tx n Carga Rx n Rx Rx 1 Rx Figura 4.15 Configuração (n+1) de uma das estações de um radioenlae. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.14

15 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores SISTEMAS (N + 1) COM POLARIZAÇÃO CRUZADA Nas faixas de freqüênias mais disputadas e entre loalidades onde o tráfego é muito intenso pode ser neessário raionalizar o uso do espetro. Isso pode ser feito através da onfiguração (n+) om polarização ruzada, onforme está apresentado na Figura Assim, para a mesma faixa de freqüênias pode-se obter o dobro no número de anais operando transmitindo-se, simultaneamente nas polarizações vertial e horizontal. Carga Tx v Tx 1v Tx v Tx nv Duplex Carga Rx nv Rx v Rx 1v Rx v Carga Duplex Tx h Tx 1h Tx h Tx nh Carga Rx nh Rx h Rx 1h Rx h Figura 4.16 Configuração (n+) om polarização ruzada uma das estações de um radioenlae. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.15

16 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores PERDAS EM DERIVADORES Na ausênia de dados preisos, as perdas em derivadores podem ser estimadas de aordo om o proedimento apresentado a seguir. Considere a onfiguração N + 1 apresentada a seguir. ANTENA LINHA DE TRANSMISSÃO ABRIGO Carga Tx Tx 1 Tx Tx n Carga Rx n Rx Rx 1 Rx Figura Estimativa das perdas em derivadores. Considerando a perda em ada filtro e em ada irulador igual 1,5 db e 0,3 db, respetivamente, as perdas em filtros e em iruladores podem ser aluladas, omo: A 1,5 para sistemas (1 + 0) = 1,5 4 para sistemas ( N + n) > 1 (4.14) A 0,3 para sistemas (1 + 0) = 0,3 ( N + n) para sistemas ( N + n) > 1 (4.15) Admitindo que as perdas nas reflexões sejam desprezíveis, então a perda total nos derivadores torna-se: A = A + A (4.16) d f SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.16

17 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores ANEXO 4.1 CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DE ALGUNS CABOS COAXIAIS CF, LCF E HF [3] Referênia kmp Condutor interno Tipo Diâmetro externo CF 1/4 Fio de obre,4 mm CF 3/8 Fio de obre 3,0 mm LCF 1/ Fio de obre 4,8 mm LCF 5/8 CF 1 5/8 HF 7/8 HF 1 5/8 HF 3 1/8 Tubo de obre liso Tubo de obre orrugado Tubo de obre liso Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado 9,1 mm 16,0 mm 9, mm 18,6 mm 34,7 mm Condutor externo Tipo Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado Tubo de obre orrugado Diâmetro interno 6,4 mm 8,3 mm 1, mm,0 mm 4,5 mm 0,1 mm 40,0 mm 76,1 mm Dielétrio Espuma de Polietileno Espuma de Polietileno Espuma de Polietileno Espuma de Polietileno Espuma de Polietileno Ar om hélie de Polietileno Ar om hélie de Polietileno Ar om hélie de Polietileno ANEXO 4. CABOS COAXIAIS PARA MICROONDAS ATÉ,7 GHZ FREQÜÊNCIA - GHZ BITOLA ROE (RL - db) 0,95-1,85 5/8" 7/8" 1 5/8 1,7 -,3 7/8" 1,151 (3,1) 1 5/8,3 -,7 7/8" 1 5/8 SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.17

18 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores ANEXO 4.3 ATENUAÇÃO DE ALGUNS GUIAS DE ONDA ELÍPTICOS FLEXWELL,7 GHZ - 10 GHZ [6] TIPO FREQÜÊNCIA GHZ FREQÜÊNCIA DE CORTE GHZ ROE (PR - db) MÁX ATENUAÇÃO db/100m FAIXA BAIXA FAIXA MÉDIA FAIXA ALTA E30,7-3,1 1,8 1,18 (4,4) 1,61 1,49 1,40 E38 1,15 (3,1) 3,6-4,,4 EP38 1,083 (8,0) E46 1,15 (3,1),88 EP46 1,083 (8,0) 4,4-5,0 ES46 1,15 (3,1) 3,08 ESP46 1,073 (9,1),37,0,08,9,80,73 3,69 3,55 3,49 EP58 4,4-6, 3,56 1,083 (8,0) 5,10 3,96 3,60 E60 1,15 (3,1) 5,6-6,45 3,65 EP60 1,06 (30,5) E65 1,15 (3,1) 5,9-7,15 4,01 EP65 1,06 (30,5) 4,15 3,95 3,80 4,9 4,5 4,5 EP70 6,4-7,75 4,34 1,06 (30,5) 5,5 5,0 4,8 E78 1,15 (3,1) 7,1-8,5 4,7 EP78 1,06 (30,5) 6, 5,8 5,6 EP100 9,0-10,0 6,43 1,105 (6,0) 9,5 8,9 8,4 ANEXO 4.4 PRINCIPAIS CARACTERÍSCAS DE FILTROS PARA MICROONDAS ENTRE 1,4 GHZ A 6 GHZ. [8] FAIXA N O DE SEÇÕES FAIXA DE PASSAGEM PERDA NA FAIXA DE PASSAGEM REJEIÇÃO 1,4-1,7 GHz 40 1,55 GHZ ± 50 MHz 40 MHz 1,7 -,0 GHz 40 GHZ ± 50 MHz,0 -,5 GHz 46 MHz 1,5 db 40 GHZ ± 54 MHz 6,5-3,1 GHz 5 MHz 40 GHZ ± 60 MHz 3,9-4,9 GHz 100 MHz 4,9-6,0 GHz 40 4,40GHZ ± 00 MHz 150 MHz,0 db 40 5,45 GHZ ± 300 MHz PERDA DE RETORNO 14 db SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.18

19 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores ANEXO 4.5 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE CIRCULADORES DE ALTO DESEMPENHO PARA MICROONDAS ENTRE 1,4 GHZ A 6 GHZ. [9] FAIXA ISOLAÇÃO PERDA POR INSERÇÃO VSWR 1,4-1,6 GHz 1,6-1,8 GHz 1,7 -,0 GHz 3 db 0,3 db 1,15,0 -,3 GHz 3,7-4, GHz 4,4-5,0 GHZ 5,4-5,9 GHz 6 db 0,15 db 1,1 5,9-6,4 GHz 7,5-10 GHz 3 db 0,3 db 1,15 SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.19

20 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores EXERCÍCIOS 4.1. Considere os dados do abo oaxial HF 7/8 apresentados no Anexo 1. Determine a atenuação no abo para a freqüênia de operação igual a 3,5 GHz. Determine a freqüênia de orte para este abo. 4.. Determine a dimensão a para o guia retangular, o guia irular e o guia elíptio para a freqüênia de orte igual a 800 MHz nos modos de propagação dominante. Considere a relação b/a = 0,5 para o guia elíptio Considere um guia de onda retangular uja dimensão a é igual a 100 mm. Determine o omprimento de onda e a veloidade de fase da onda guiada Considere que um filtro passa faixa para RF que apresenta uma ROE = 1,5 na faixa de passagem e ROE = 100 fora da faixa de passagem. Determine a perda por desasamento para um sinal dentro da faixa de passagem e a perda na reflexão para um sinal fora da faixa de passagem Considere um sistema radioenlae om onfiguração (7+1). Estime as perdas nos derivadores para este sistema. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.0

21 4. Cabos Coaxiais, Guias de Ondas,Ciruladores e Derivadores REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] SILVA, G.; BARRADAS, O. Sistemas radiovisibilidade.. ed. Rio de Janeiro: Livros Ténios e Científios S.A p. [] CARR, J. J. Mirowave & wireless ommuniations tehnology. Newton, MA: Newnes p. [3] RFS kmp. Catálogo de produtos - araterístias elétrias em abos oaxiais. Embú. São Paulo. [4] JOHNSON, W. C. Linhas de transmissão e iruitos. Rio de janeiro: Guanabara Dois p. [5] RFS. CELLFLEX Foam and HELIFLEX Air Cables. ww.rfsworld.om/index.php. Aesso em 18/08/006. [6] RFS. FLEXWELL Elliptial Waveguide. Aesso em 18/08/006. [7] MIYOSHI, E. M.; SANCHES, C. A. Projetos de sistemas rádio.. ed. São Paulo: Editora Éria Ltda., p. [8] WAINWRIGHT Instruments GmbH. Tunable Bandpass Filter. Aesso em 18/08/006. [9] DITOM Mirowave In. Mirowave Isolators and Cirulators. Aesso em 18/07/007. SRD-4V011PG - Geraldo G. R. Gomes 4.1