Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Chaveamento

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Bento Edson Borja Van Der Vinne
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1 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Chaveamento Utilizando dois diodos PIN é possível conseguir chaves de RF com duas posições. Quando D1 for polarizado reversamente e D2 polarizado diretamente, há transferência do sinal aplicado nos terminais 1 para os terminais 2. Trocando as condições de polarização entre os diodos D1 e D2, então os acessos 1 e 3 são acoplados. A separação de l/4 impede que o acesso 1 seja aterrado pelo diodo que estiver conduzindo. Essas chaves apresentam altos índices de reflexão.

2 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Chaveamento Existem sistemas de microondas que não toleram reflexões elevadas. Portanto, a potência refletida deve ser absorvida por uma carga. As montagens abaixo apresentam uma solução para estes casos.

3 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Chaveamento Funcionamento do circuito (a): 1. o sinal aplicado no acesso 1 é dividido igualmente nos acessos 2 e se os diodos estiverem polarizados reversamente, então eles não influenciarão no sinal, que serão absorvidos pela carga. Nenhum sinal será refletido para o gerador e também não haverá sinal no terminal de saída (acesso 4), correspondendo a uma chave aberta. 3. se os diodos estiverem polarizados diretamente, as saídas do acoplador serão aterradas. Todo o sinal será refletido de volta para o acoplador e direcionado para o acesso 4. Nesta situação, o circuito age como uma chave fechada. Também não haverá nenhuma onda refletida de volta para o gerador.

4 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Chaveamento Funcionamento do circuito (b): 1. o sinal aplicado no acesso 1 é divido para os acessos 2 e 3 do primeiro acoplador. 2. se os diodos estiverem conduzindo, então o sinal será refletido para o acesso 4 do primeiro acoplador e será absorvido pela carga. 3. se os diodos estiverem polarizados reversamente, então os sinais dos acessos 2 e 3 do primeiro acoplador chegarão ao segundo acoplador. Por causa da diferença de percurso entre os sinais de 2 e 3, haverá um atraso de 90 o entre eles. Assim, os sinais são cancelados no acesso 2 e somados com baixa atenuação no acesso 3, ambos do segundo acoplador. 4. haverá uma pequena relação de onda estacionária devido principalmente aos acopladores direcionais. Existem dispositivos como estes que operam até 20GHz com um 1dB de perda na condição de chave aberta e até 60dB de atenuação na condição de chave fechada.

5 Diodo P-I-N Exercício Determine a corrente de polarização do diodo para que a chave de RF abaixo apresente atenuação de do máximo 3dB quando fechada λ/4 λ/ Ω D1 50 Ω D2 50 Ω R( i) i 10

6 Diodo P-I-N Exercício

7 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Atenuação As chaves apresentadas anteriormente podem ser utilizadas como atenuadores variáveis. O controle da atenuação é feito controlando a corrente direta do(s) diodo(s) PIN. Além das estruturas apresentadas como chaves, existem outras configurações que permitem utilizar diodos PIN como atenuadores variáveis, que são circuitos T e circuitos p.

8 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Atenuação As correntes dos diodos longitudinais e transversais são definidas em função da atenuação desejada, a partir das curvas características dos dispositivos. Os efeitos de onda refletida podem ser minimizados utilizando circuladores. Outro circuito atenuador utilizando circulador é apresentado abaixo.

9 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Atenuação Quando o diodo estiver polarizado reversamente, todo o sinal entregue no acesso 2 será absorvido pela carga, correspondendo a máxima atenuação Quando o diodo estiver polarizado diretamente, haverá um descasamento de impedância e parte da potência entregue ao acesso 2 será refletida para o acesso 3, resultando assim em atenuação menores do que quando o diodo está polarizado reversamente. Quando a corrente de polarização do diodo for máxima, então o acesso 2 estará praticamente curto-circuitado, de modo que toda a potência entregue neste terminal será refletida par ao acesso 3. Isto corresponde a mínima atenuação.

10 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Atenuação

11 Diodo P-I-N Aplicação em Sistema de Modulação A possibilidade de se controlar a atenuação do diodo PIN através da corrente de polarização permite sua aplicação em sistemas de modulação em amplitude. No circuito a seguir, o sinal modulante é introduzido juntamente com a corrente de polarização através de um filtro passa-faixa. Para evitar distorções, o diodo deve ser polarizado em uma região onde a variação do sinal modulante resulte um uma variação linear da atenuação oferecida pelo dispositivo.

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