se detalla la construcción de un atenuador mediante el Software ANsoft

1. ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE UN ATENUADOR DE RADIOFRECUENCIA
MEDIANTE EL SOFTWARE ANSOFT DESING
Juan Carlos Vásquez
Jcvasqueztapia3@gmail.com
* Profesional en formación IET, Universidad Técnica Particularde Loja
RESUMEN
En este artículo se presenta el diseño de un atenuador para radiofrecuencia, con la finalidad de dar a
entenderel funcionamiento de estos tipos de dispositivos, y sus aplicaciones en el mundo laboral.
Haremos uso de la herramienta de simulación Ansoft Desing,para comprobar el desempeñoy los
parámetros del dispositivo.
Empezaremos nombrando algunas pautas de las aplicaciones de estos dispositivos en el campo de la
radiofrecuencia explicando los parámetros de análisis para este tipo de dispositivos de
radiofrecuencia “parámetros S”, luego analizaremos algunas ecuaciones que nos ayudaran a su
implementación, y finalmente realizar la simulación en el Software antes mencionado.
Palabras claves : Software, Atenuador, radiofrecuencia.
INTRODUCCIÓN
Los atenuadores son dispositivos usados para
la reducción de la potencia de una señal de RF,
con el fin de acondicionar dicha señal para una
etapa posterior de procesamiento de la misma
por ejemplo amplificacion o filtrado.
Se puede decir que estos tipos de dispositivos
no realizan ningún cambio en la fase de la señal
ya que simplemente disminuyen su amplitud y
potencia de la misma.
Constan de 2 puertos es decir un puerto sirve
como entrada y el otro como salida, aunque en
las aplicaciones prácticas se suelen realizar
arreglos de atenuadores con el fin de
acondicionar de una manera mas inteligente
dicha señal.
Empezaremos haciendo uso de los parámetros
S, ya que podemos definir el comportamiento
de dicho dispositivo para un rango de
frecuencias especifico, mediante ganancias y
perdidas.
LOS PARAMETROS S
Muchas de las veces también llamados
parámetros de dispersión, son los mas usados
en el análisis de dispositivos de microondas ya
que nos permite analizar los datos de la onda
que ingresa, en medidas de perdidas y
ganancias, básicamente se realiza lo siguiente.
En la entrada de un dispositivo se inyecta una
señal de barrido RF con una cierta potencia
usualmente suele ser de -20 dBm, y se observa
la señal reflejada que teóricamente debe ser
infinita pero en la práctica se acepta -33dB (S11)
y la señal transmitida que teóricamente (si el
dispositivo fuese perfecto seria 0dBm) (S22)
En el caso del atenuador seria el nivel de
atenuación que necesitamos por ejemplo -10dB
(S22). La señal reflejada se la conoce también
como el coeficiente de ondas estacionarias SWR
donde lo que se persigue sería un valor de 1.0
(donde las impedancias del transmisor y el
dispositivo son iguales).
Para caracterizar un dispositivo en este caso un
atenuador, detallaremos la siguiente figura
véase Fig. 1

2. Fig. 1: características de un atenuador
Donde su matriz de dispersión seria la siguiente
véase la fig. 2.
Daremos algunos parámetros que definen a un
atenuador observando su matriz S.
• El dispositivo es reciproco es decir se puede
inyectar una onda en el puerto S22 y adaptar la
carga en S11 dando los mismos resultados de
atenuación en cuanto a S21 y S12
• Es posible construir con los parámetros
variables es decir par que el dispositivo tenga
distintas atenuaciones sin perder su acoplamiento.
• Ambos puertos deben estar adaptados es
decir las perdidas por retorno en ambos puertos S11
y S22 deben ser infinitas.
• la medida de atenuación esta dado por los
componentes que conforman dicho atenuador y
ninguno de ellos realiza cambios y retraso de la
onda.
ANALISIS MATEMATICO
Para el análisis empezaremos deduciendo lo
siguiente.
• Los puertos S1 y S2 serán de 75 Ohmios , útil
para señales de Televisión.
• Los elementos serán puramente resistivos ,
es decir que su parte imaginaria es 0 , por lo que
analizaremos el circuito como si inyectásemos una
señal DC.
• Los elementos no disipan energía , por lo que
deduciremos que no tienen perdidas adicionales.
• La atenuación del mismo será de -10dB
• El diseño del dispositivo será en la
configuración Pi
La medida de todo dispositivo en radiofrecuencia se
la realiza de una manera logarítmica por lo que
decimos que:
𝑎𝑡𝑒𝑛𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 10 log(
𝑃1
𝑃2
)
Donde P1 y P2 son las potencias de entrada y salida.
R3 y R5 deben ser las del mismo valor con el fin de
cumplir con la condición de ser reciproco por lo
cual decimos que
𝑅3 = 𝑅5
Obteniendo los datos mediante el método de las
mallas deducimos R3 es equivalente.
Si pensamos que P2= V2 y P1=V1 podríamos deducir
mediante el voltaje de thevenin.
𝑉2 =
(𝑅3|| 𝑅2). 𝑉1
(𝑅3|| 𝑅2) + 𝑅4
Además podríamos decir que la ganancia es igual a
la amplitud de salida sobre la amplitud de entrada,
es este caso no existe ganancia sino atenuación
por lo que V2/V1=0.01
𝑅2 = 𝑅1||(𝑅2+
𝑅1. 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
)
Por lo que deducimos que R1 = 144.3 Ohmios
Remplazando valores en la ecuación anterior
decimos que R4 = 106.7 Ohmios
IMPLEMETACION MEDIANTESOFTWARE
Primeramente ejecutamoselSofware Ansotf
Desinger,cuyainterfazserialasiguientevéaselaFig.3.
Fig 3. Interfaz del Sofware Ansoft Desinger.

3. daremos un clik izquierdo en la prestaña “Proyect
N” en este caso es “Proyect5”,elegiremosla opcion
Insert Circuit , y elegiremos la opcion PCB single.
Esta opción de PCB se refiere al tipo de microcinta
PCB que usaremos, la mayoría de las aplicaciones de
estos dispositivos se las realiza en baquelitas de
doble cara o simples, enla parte baja de la ventana
en componentesseleccionamos la opción Lumped
donde se encuentrantodos los dispositivos tanto
activos como pasivos que se usaremos para este
diseño y para futuros, daremos un clic en resistor y
trazaremos el siguiente diagrama véase la fig. 4.
Fig 4. Diagrama de atenuador en T.
Luego con la opción add port añadiremos 2 puertos
y agregaremos una solución con add solution. Y
simularemos quedando los resultados como se
muestran en la Fig. 5.
Fig 5. Medidas de los parametros.
Los datos obtenidos mediante la grafica en
condenadas rectangulares nos muestra que S11 es -
66dB lo que representaría a un acoplamiento
perfecto encuanto a S12 observamos quelleva el
nivel de atenuación antes propuesto.
En el mismo simulador procederemos a cambiar el
orden de los puertos es decir PORT1 se cambia con
PORT2 obteniendo que S11 = S22y S12 = S21.
CONCLUSIONES:
 Este tipo de dispositivos resistivos se
recomienda usarpara frecuencias inferiores
a 1GHz, idealmente para osciloscopios,
también se usan como protectores para
analizadores de Espectros.
 Para aumentar la pureza resistiva en la
practica se suelen colocar en paralelo
resistores hasta lograr el valor deseado de
resistividad.
 Ansoft desinger es una potente herramienta
para la simulación de dispositivos también
es amigable con otros software como
Multisim.
 También permite simular antenas y otros
tipos de dispositivos de una manera muy
interactiva y precisa.
 Cuando las frecuencias son demasiado altas
es imposible encontrar elementos
puramente resistivos por lo cual se hace uso
de las guías ranura das.

4. BIBLIOGRAFÍA
Pozar, David M. (2005); Microwave Engineering, Third Edition; John Wiley & Sons,
disponible en línea:
http://www2.electron.frba.utn.edu.ar/~jcecconi/Bibliografia/Ocultos/Libros/Microwave_Engi
neering_David_M_Pozar_4ed_Wiley_2012.pdf
Guillermo Gonzalez, Microwave Transistor Amplifers, Analysis and Desing,2nd ed.,Pretice-
Hall.
Manuel Serrano Cárdenas, Atenuador de Señal Resistivo, recurso online disponible en:
http://ea8cqu.es/documentos/atenuador-de-senal-rf-resistivo[1].pdf

5. Parsonnet J. (1995) The incidence of Helicobacter pylori infection. Aliment Pharmacol.
Vol 9 : 45-51. Disponible en: http://m.sgssls.sk/files/publikacie/odporucania/Prevalencia-
HP.pdf