DEFASADORES E ATENUADORES VARIÁVEIS APLICADOS EM COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE UTILIZANDO A TECNOLOGIA DE GCPW

Resumo

i) Introdução: Em um sistema de comunicação via satélite, é necessário controlar o apontamento e a conformação do diagrama de irradiação das antenas que o compõem. Em um conjunto de antenas existem cinco maneiras distintas de fazer este controle, sendo as principais variáveis a fase e a amplitude das correntes de excitação dos elementos irradiantes (BALANIS, 2000). ii) Objetivos: Neste trabalho são demonstrados o projeto e a implementação de um canal de comunicação, em Banda S (2,26 GHz), com defasagem e atenuação variáveis, bem como um estudo sobre a compensação de efeitos de capacitância parasitas de defasadores com componentes discretos, operando nesta faixa de frequências. Propõe-se, também, uma aplicação em um deslocador de fase de 4 bits (0 - 337,5º), composto por quatro pares de defasadores do tipo passa-alta e passa-baixa (D.M. POZAR, 2005). No canal de comunicação, a variação possui, também, 4 bits, ou seja, 16 posições possíveis para cada parâmetro de atenuação e defasagem, sendo, respectivamente, de 0 a 15 dB e de 0 a 337,5º. iii) Materiais e Métodos: Os circuitos, atenuador e defasador são projetados e implementados separadamente e, por fim, conectados por meio de conectores SMA. A tecnologia utilizada, para a implementação dos protótipos de todos circuitos apresentados, é a de guia de onda coplanar aterrado (do inglês, grounded coplanar waveguide - GCPW), escolhida por possuir vantagens nos quesitos de perdas no substrato e disposição dos elementos na placa de circuito impresso. Em todos protótipos e simulações eletromagnéticas é utilizado o substrato FR-4, com constante dielétrica εr = 4,4 e tangente de perdas tg δ = 0,02. O projeto completo é composto por: cálculo das dimensões da GCPW, simulações elétricas e eletromagnéticas, montagem dos protótipos e medição dos parâmetros S dos circuitos. No caso dos defasadores com elementos discretos, outro passo foi introduzido no projeto: a compensação dos efeitos parasitas da placa. iv) Resultados e Discussões: Em suma, o canal de comunicação apresentou bons resultados, tanto para a defasagem quanto para a atenuação, contudo, após o oitavo estado de atenuação (7 dB), o dispositivo apresentou um desvio dos resultados desejados, obtendo-se parâmetros de transmissão menores que o esperado, com erros de até 2,5 dB. Estes erros ocorrem acima de 1,5 GHz. Para frequências menores, o atenuador funciona como o esperado, apesar de ser especificado para uso em até 3 GHz. Os defasadores com elementos concentrados apresentaram bons resultados, tanto em fase quanto em magnitude, principalmente após a compensação dos efeitos parasitas. v) Conclusão: Pode-se afirmar que, tanto o canal de comunicação quanto os defasadores com elementos discretos, apresentaram resultados satisfatórios. Foi verificada, também, a importância da compensação dos efeitos de capacitância parasita da placa de circuito impresso em dispositivos operando na faixa de micro-ondas, sendo esta indispensável no projeto deste dispositivo.