Este documento describe el diseño y fabricación de acopladores de impedancia mediante el uso de stubs coaxiales. Explica cómo calcular las longitudes adecuadas de los stubs en circuito abierto y cerrado para acoplar una carga de impedancia diferente a un generador. Además, presenta simulaciones, mediciones experimentales y conclusiones sobre el uso de stubs para adaptar impedancias.

1. Universidad Técnica Particular de Loja
 Juan Carlos Vásquez
Diseño y fabricación de acopladores mediante stub en CC y AC.
ObjetivosPrincipales:
 Calcular y diseñar acopladores de impedancia mediante el empleo de stubs coaxiales.
 Realizar las respectivas mediciones en el VNA del laboratorio de telecomunicaciones.
 Interpretar las graficas del ROE y perdidas por retorno.
Introducción:
Los stub son básicamente pedazos de cable coaxial de la misma impedancia, que se conectan a
una ciertadistancia desde la carga y poseen una cierta longitud. Son usados con el fin de acoplar
lasterminalesde impedanciade dossistemasdiferentes, porejemplo una antena receptora hacia
un amplificador de RF, entre otros sistemas. véase Fig. 1.
Fig. 1. Uso de stub en amplificador de microondas.
Generalmenteexisten 2tiposde stubs, losde CA (CircuitoAbierto),ylosde CC(Circuito Cerrado).
La diferencia entre ellos es la longitud de stub necesaria para lograr el mismo acople, en CA
generalmente se usa un stub de menor longitud.

2. Fig. 2. Diagrama de construcción de un acoplador mediante stub en CA.
Los acopladoresmediantestubtienenalgunasventajascomodesventajasque se muestranenla
Tabla 1.
Ventajas Desventajas
De fácil construcciónyaque no requiere
impedanciasde líneanocomerciales.
Extremadaexactitudencasode losstub enCA.
Fácil de realizar Es un tipode trasformadordesbalanceado.
En caso de problemas consulongitudse
utilizanstubsdobles,tripleshasta
cuádruples.
Se requiere calibraciónmedianteunequipoaprueba
y error, ya que no se suelenencontrarlíneasideales
como lasque se usanenlos simuladoreso cálculos.
Tabla 1.
1.1. Detallesde la construcción.
Para el diseñodel stubdefinimoslaimpedanciacaracterísticadel cable, en este caso 50 Ohmios y
la impedanciadel generadorque seráde 50 Ohmios,ytambiénlaimpedanciade la carga que será
de 75 Ohmios. Es decir si obtenemos el ROE entre los mismos, sin usar stub alguno, sería de 1.5.
Veremos que colocando un stub de la manera antes mencionada lograremos obtener un roe de
1.0.
La distanciadesde lacarga,para generarla admitanciadeseadaseria:
𝑑𝑠 =
λ
2𝜋
𝑡𝑎𝑛−1(√
𝑍𝑙
𝑍𝑜
)
La distanciade stubnecesariaestadadapor lasiguiente ecuación:
𝑙𝑠 =
λ
2𝜋
𝑡𝑎𝑛−1(
2√ 𝑍𝑙 𝑍𝑜
𝑍𝑙 − 𝑍𝑜
)

3. La frecuenciade operaciónes:
𝑓 = 170 𝑀𝐻𝑧
Cuya longitudde ondaseria.
𝐹𝑣 = 0.678 (𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑏𝑙𝑒)
λ =
300 x 0.678
𝑓
Cabe mencionarque la línea de trasmisión inicial puede ser de cualquier valor, generalmente se
coloca ¼ de longitud de onda. Realizando los cálculos anteriores obtenemos las longitudes, que
están dadas en metros:
𝑑𝑠 = 0,1042 𝑚 (𝑝𝑎𝑟𝑎 100 𝑜ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠)
𝑙𝑠 = 0.2345 𝑚 (𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑑𝑒 100 𝑂ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠)
𝑑𝑠 = 0.16 𝑚 (𝑝𝑎𝑟𝑎 75 𝑜ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠)
𝑙𝑠 = 0.384 𝑚 (𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑑𝑒 75 𝑂ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠)
Los resultados anteriores sonparael casodel stub en Circuitocerrado.enel caso de CA
solamente se debe recorrer0.25longitudesde ondaadicionales.
1.2 Simulacióny gráficas.
Fig.3. Acopladormediante stubs realizados en AWR (CA, CC respectivamente) para una carga de
75 Ohmios.

4. Fig. 4. Construcción de los stubs realizados en AWR (CA, CC respectivamente) para una carga de
100 Ohmios.
Fig. 5. Acoplamiento en la carta de Smith para ambos casos 75 Ohmios y 100 Ohmios.
1.3 Implementación.
Una vez conocidoslosvaloresde longitudde cable losimplementamosobteniendolassiguientes
mediciones enel analizadorde redesdel Laboratoriode Comunicaciones.
1. Stub con carga de 75 Ohmios

5. Fig. .6 Stub en circuito abierto.
Fig .6 Stub en circuito cerrado.
2. Stub con carga de 100 Ohmios

6. Fig. .8 Stub en circuito abierto.
Fig. .9 Stub en circuito cerrado.

7. Fig. .10 stub ya implementados.
1.4 Inconvenientesysugerencias:
Los puntos de suelda deben ser lo mas cortos y sencillos posibles ya que el exceso de estaño
puede traer problemas al diseño en frecuencias superiores al 1GHz
 Las líneas coaxial deben estar soldadas lo más cortas al conector.
 Se recomienda usar buenos conectores, para evitar malos aislamientos y pérdidas
adicionales por el mismo.

8.  Los conectores usados pueden ser los BNC ya que suelen ser usados hasta los 4 GHz.
También podemos usar el PL, pero con algunas pérdidas de acoplamiento dadas por el
mismo conector.
1.5 Conclusiones.
 Las líneasde transmisiónpuedenserimplementas como trasformadores de impedancia.
 Es posible acoplar una carga resistiva de cualquier valor mediante el uso de stubs.
 Los stubs en CC son los más usados debido a que es posible ajustarlos, es decir hacerlos
variables.
LINKS DISPONIBLES ONLINE:
[1] http://materias.fi.uba.ar/6209/download/6-Lineas2.pdf
[2] https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/66425/mod_resource/content/1/Tema2_Parte2ldtx.pdf
[3] http://escritura.proyectolatin.org/aplicaciones-y-teoria-de-ingenieria-de-microondas/adaptacion-
de-impedancias-con-elementos-distribuidos-stub/
[4] http://www.uned.es/fis-4-electromagnetismo industrial/Archivos/Apuntes/tema15.pdf
[5] http://www.tsc.uc3m.es/~jvazquez/PROB1011_adap1.pdf