Radiofrecuencia - Componentes y Sistemas - Conductores
En los circuitos de radiofrecuencia (RF), los componentes básicos como resistores, capacitores e inductores no muestran solo una única característica de resistencia, capacitancia o inductancia. Comenzaremos analizando los componentes más fundamentales.
En los circuitos de RF, los conductores pueden adoptar diversas formas. El comportamiento de los conductores en el espectro de frecuencia depende en gran medida del diámetro y la longitud de los mismos. La especificación AWG (American Wire Gauge) establece un diámetro correspondiente para cada calibre de alambre, con valores de AWG que difieren en 6 unidades correspondiendo a una duplicación en el diámetro en unidades del sistema imperial:
| Valor AWG | Diámetro (mil) |
|---|---|
| 50 | 1 |
| 44 | 2 |
| 38 | 4 |
| 32 | 8 |
| 36 | 16 |
| 20 | 32 |
| 14 | 64 |
Efecto Pelicular
A bajas frecuencias, la transferencia de electrones en un conductor se produce a lo largo de toda la sección transversal del conductor. A medida que aumenta la frecuencia, el fortalecimiento del campo magnético en el centro de la sección crea impedancia para la transferencia de electrones, lo que empuja a los electrones hacia el borde. Esto resulta en una densidad de corriente en el centro de la sección más baja que en el borde, lo que se conoce como el Efecto Pelicular (también llamado Efecto de Película Fina). Este efecto se aplica a todos los conductores, incluyendo los terminales de resistores y capacitores.
La profundidad a la cual la densidad de corriente en el conductor desciende al \(\frac{1}{e} (37\%)\) de su valor máximo se denomina Profundidad Pelicular, y es una función de la frecuencia, la permeabilidad magnética del conductor y la conductividad eléctrica. Por lo tanto, diferentes conductores tienen diferentes profundidades peliculares.
El impacto del Efecto Pelicular reduce la sección transversal efectiva del conductor y aumenta la impedancia de corriente alterna. Para el cobre laminado, la profundidad pelicular es aproximadamente de 0.85 cm a 60 Hz y de aproximadamente 0.007 cm a 1 MHz (lo que significa que el 63% de la corriente de RF fluye en un ancho de hasta 0.007 cm desde la superficie).
Inductancia Lineal
Cualquier medio conductor de corriente genera un campo magnético. Si la corriente en el medio es alterna, el campo magnético también varía en consecuencia, lo que resulta en la generación de una fuerza electromotriz en un conductor, que se opone a cualquier cambio en la corriente. Este fenómeno se conoce como autoinductancia, y los componentes con esta propiedad se denominan inductores. Aunque la inductancia lineal puede parecer insignificante, es crucial en frecuencias elevadas.
El valor de la inductancia lineal depende de la longitud y el diámetro del conductor, y se calcula de la siguiente manera:
Donde \(L\) es la inductancia en microhenrios (\(\mu H\)) y \(l\) y \(d\) son la longitud y el diámetro del conductor en centímetros, respectivamente.
La inductancia es un factor importante en el diseño de RF, y todos los componentes inductivos y circuitos de RF (incluyendo cables de conexión y terminales) exhiben propiedades inductivas.
Referencias y Agradecimientos
- "RF-Circuit-Design (segunda edición) _Chris-Bowick"
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