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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE DESARROLLO ACADÉMICO FACULTAD: INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA CARRERA: TELECOMUNICACIONES GUÍA DE LABORATORIO DE TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA II PARALELO: “A” PRÁCTICA No. 1 – TRANSMISIÓN DE UNA ONDA EN EL OSCILADOR GUNN
1. DATOS GENERALES: NOMBRE: CODIGO: Paulina Gomez 18 FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA: 2021 /0 8 / 13 2021 /08/ 19 2. OBJETIVO GENERAL: A partir de los conocimientos adquiridos durante el período académico de la cátedra de TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA II, analizar los pasos de la guía de laboratorio para realizar la transmisión de una onda a través del diodo Gunn. 3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: - Interpretar cada paso descrito en el laboratorio de microondas para comprender el funcionamiento y resultado de la práctica. - Aplicar los criterios correctos en las instrucciones para saber cuáles son los posibles cambios a los que esta práctica está sujeta.
4. MARCO TEÓRICO
El diodo Gunn solo tiene regiones del tipo N, es uno de los instrumentos más eficaces para la generación de oscilaciones en el rango de las microondas en materiales semiconductores, es una propiedad del cuerpo de los semiconductores y no depende de la unión misma tampoco de el voltaje o corriente y no es afectado por campos magnéticos. El coeficiente de reflexión de una onda estacionaria es el cociente entre la intensidad de la onda reflejada y la onda incidente. Es ideal un coeficiente de reflexión de 0 que indica que no existe reflexión. Descripción técnica de los componentes 4.1 Oscilador Gunn Oscilador Gunn llamado así por Gunn quién descubrió el efecto en 1963 genera frecuencias de microondas cuando el diodo Gunn que está acoplado débilmente a una cavidad, está conectado a una fuente de alimentación de 8- 1 0V DC 4.2 Modulador de diodo PIN Un diodo PIN utiliza la propiedad de un diodo pin, que se coloca en una guía de onda cruzada en modo de derivación. Si el diodo pin está polarizado de forma inversa, la pérdida de inserción del diodo es tan pequeña que no afecta al flujo de energía dentro de la guía de onda. Cuando la polarización inversa se elimina completamente, el diodo comienza a controlar el flujo de energía, creando así un efecto de modulación de amplitud o pulso. Se requiere la adaptación de impedancia para obtener la máxima potencia de salida. 4.3 Medidor de Frecuencia El principio de funcionamiento básico del medidor de frecuencia proviene de la alta característica resonante ‘Q’ de la cavidad resonante, que está unida a una guía de ondas. La señal de microondas en la guía de onda se acopla a la cavidad resonante a través de una pequeña ranura entre la cavidad y la guía de ondas. El tamaño efectivo de la cavidad, es variable moviendo dentro y fuera de un émbolo ajustable, que tiene un conjunto de micrómetro calibrado. Cuando la frecuencia de resonancia de la cavidad es igual a la frecuencia de la guía de ondas, hay una transferencia de energía máxima desde la guía de ondas a la cavidad 4.4 Medidor de Potencia Un termopar (material de alta frecuencia para las uniones térmicas con baja tasa de error) /diodo, puede convertir la energía de microondas en un voltaje DC fácilmente medible. El voltaje de DC se amplifica, luego se alimenta a un convertidor analógico a digital y se muestra como potencia en la pantalla LCD. La indicación LCD está calibrada para representar el nivel de potencia en la guía de onda. El medidor de potencia se proporciona con su fuente de oscilador resonante dieléctrico de 10.5GHz. Esto se puede usar para mediciones de red de 2 puertos. La fuente DRO con su modulador PIN incorporado se puede modular con la señal de nivel TTL/CMOS de DC-10KHz.
para minimizar el SWR en un sistema. Absorbe toda la señal de RF entrante dentro de la guía de onda y no permite ninguna señal reflejada desde el extremo en corto. 4.12 Adaptador coaxial Proporciona una correspondencia entre una guía de onda y un coaxial de 50ohm. El SWR en el adaptador debe mantenerse a menos de 1.2 para permitir la máxima transferencia de energía. 4.13 Magic-Tee Dispositivo de 4 puertos, una combinación de el plano E y plano H. La potencia incidente se divide por igual en los dos brazos adyacentes y no existe potencia acoplada en el brazo opuesto. 4.14 Hoja reflectora Es un medio para reflejar ondas electromagnéticas en el espacio libre al medir la longitud de onda de una señal. 4.15 Placa de cortocircuito Se usa cuando se mide la longitud de onda dentro de una guía de onda para crear un corto en el extremo abierto de una guía de onda CORTO FIJO. 4.1 6 Circulador / Aislador El aislador es un dispositivo de 2 puertos con una pequeña pérdida de inserción hacia adelante y gran atenuación en reversa. Permite el flujo de energía en una sola dirección. El circulador es una unión de 3 puertos que permite la transmisión sólo en sentido de las agujas del reloj. 4.1 7 Dieléctrico líquido sólido La celda tiene una cavidad de guía de onda que se puede usar para sostener el dieléctrico sólido o líquido para medir la constante dieléctrica y la tangente de pérdida. 4.18 Desplazador de fase Consiste en una paleta dieléctrica que se inserta en la guía de onda para cambiar la fase de la señal de microondas en la puerta de salida. 4.19 Fuente de alimentación Gunn GPS Tiene incorporado una forma de onda de 1KHz para modular el diodo PIN para detectar mediante un medidor de SWR. Tiene un conector en el panel posterior de micrófono para modular en diodo PIN y un conector BCN que convierte los datos RS232 entrantes del puerto serie de la PC a una señal de modulación para diodo PIN. Tiene una fuente de alimentación de bajo nivel de ruidos sin fallas para el diodo Gunn. 4.20 Medidor SWR VSM Este medidor tiene dos entradas. Uno está sintonizado KHz VSWR entrada BNC en el panel frontal, que se utiliza para leer el SWR. La salida demodulada del detector se filtra con un filtro de paso de
banda con frecuencia central de 1KHz y ancho de banda de 100 Hz y se amplifica con un amplificador de anta ganancia. La señal pasa por varios atenuadores activados por interruptores de palanca y cada atenuación reduce 10 veces la potencia de entrada o 10 dB. Esta señal es convertida a DC para mostrar el medidor. El medidor está calibrado para la respuesta de ley cuadrada del detector.
5. MATERIALES 1 Oscilador Gunn 1 Fuente de alimentación 1 Pin modulador 1 Atenuador fijo 1 Detector 1 Medidor de voltaje de onda estacionaria **CONFIGURACIÓN BÁSICA DEL BANCO DE PRUEBAS GUNN
- INSTRUCCIONES**
- Girar el potenciómetro de ajuste de voltaje completamente a la izquierda del bloque de polarización Gunn del GPS10 y mantener el interruptor Voltaje/ corriente en voltaje.
- Conectar la salida BNC del Gunn AL BNC del oscilador Gunn usando un cable BNC-BNC. Ajustar el micrómetro del oscilador Gunn alrededor de los 10GHz leyendo la tabla de calibración del oscilador Gunn.
- Encender la fuente de alimentación GPS10-Gunn desde el panel posterior. Asegurarse que las corrientes de tierra flotante estén aisladas.
- Ahora, el voltaje DPM leerá alrededor de 1.5V.
- Girar lentamente el ajuste de voltaje hacia la derecha de Gunn y seguir leyendo el voltaje DPM, hasta que el voltaje aumente alrededor de los 10V. El giro lento garantiza aumento lento de voltaje para aumentar la vida útil del diodo Gunn.
- Girar el interruptor de Voltaje/ corriente a corriente y le el DPM para corriente consumida por el diodo Gunn. Debería leer aproximadamente 80 a 100 mA. Asegurarse que la conexión y el diodo Gunn estén bien.
- Girar el interruptor Voltaje/ corriente a voltaje nuevamente.
- Conectar el modulador PIN en la brida de salida del oscilador Gunn.
- Conectar la salida Pin Mod BNC del bloque pin modulador de GPS10 para CRO/osciloscopio. Girar el potenciómetro del bloque Pin Modulador de GPS totalmente hacia la derecha. Ahora girar la perilla de frecuencia del bloqueo Pin modulador de GPS10 y ajustarlo a 1.00KHz. Girar el DC la perilla del bloque Pin modulador compensado totalmente hacia la izquierda.
- ¡Advertencia! No tocar el potenciómetro de frecuencia nuevamente durante el experimento. Asegurarse que la señal de modulación de PIN permanezca 1KHz.
8. CONCLUSIONES
- Se ha concluido en que el oscilador trabaja con un rango de voltaje entre 8 y 10V.
- Al usar correctamente los equipos y aplicando los parámetros indicados el resultado no tendrá variaciones de ningún tipo.
- Si colocamos un osciloscopio se observa cómo la señal generada forma cuadrada cambia su forma en la señal de salida. 9. RECOMENDACIONES
- Asegurarse de colocar los valores indicados en los dispositivos para que el resultado no se altere.
- Verificar que todos los cables BNC estén en óptimo estado además de su correcta conexión.
- No cambiar valores ni tocar los dispositivos cuando estos se encuentren ya en funcionamiento. ----------------------------------------------- NOMBRE Y FIRMA DEL PROFESOR DE LA ASIGNATURA
