Practica 1, Guias de Onda, Proyectos de Ingeniería de Microondas y Acústica. Universidad Politécnica de Madrid (UPM)
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Practica 1, Guias de Onda, Proyectos de Ingeniería de Microondas y Acústica. Universidad Politécnica de Madrid (UPM)

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En esta práctica se explica a grandez rasgos como es que funcionan las guias de onda.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y

ELECTRICA

Departamento de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

Academia de Electromagnetismo

Laboratorio de Ondas Electromagnéticas Guiadas

Practica No. 1

“ Líneas de Trasmisión ”

Prof. Alejandro Juárez Olivares

Sección: 1 Equipo: 1 Grupo: 4CM7

Integrantes del Equipo

Aparicio Contreras Jonathan

Jair Daniel Hernández Caballero

Celedonio Sánchez Eduardo

Vergara Contreras Felipe de Jesús Objetivo Determinar el valor de algunos de los parámetros más importantes de diferentes líneas de transmisión (bifilares y coaxiales).

Material empleado

• Secciones de líneas de transmisión. • Flexometro • Vernier

Introducción teórica

Las líneas de transmisión confinan la energía electromagnética a una región del espacio limitada por el medio físico que constituye la propia línea, a diferencia de las ondas que se propagan en el aire, sin otra barrera que los obstáculos que encuentran en su camino. La línea está formada por conductores eléctricos con una disposición geométrica determinada que condiciona las características de las ondas electromagnéticas en ella. Está formada comúnmente por, al menos, dos conductores, los cuales están en medio dieléctrico, es decir, aislante, la disposición de los dos conductores es siempre igual. La sección transversal (la que divide el dieléctrico con el conductor) permite, incluso, clasificar las líneas de transmisión.

Una línea de transmisión básica se puede pensar como un par de electrodos que se extienden paralelos por una longitud grande (en relación con la longitud de onda) en una dirección específica. El par de electrodos están cargados con distribuciones de carga (variables a lo largo de la línea) de igual magnitud, creando un campo magnético que puede expresarse a través de una inductancia distribuida. La potencia fluye a lo largo de la línea.

Bifilares. La línea está formada por dos hilos, o conductores en disposiciónparalela, estas líneas se utilizan en algunas antenas de televisión, son conocidas también como líneas de pares o líneas abiertas. Cuando se aumenta la longitud de separación de los hilos conductores, disminuye el valor de C y aumenta el de L dado que la inducción efectiva es proporcional al flujo establecido entre los conductores, y este flujo aumenta al separar los hilos. Esto supondría un aumento de la impedancia característica. De igual manera este parámetro en el del cable bifilar depende únicamente del dieléctrico. Los cables bifilares perfectos no emiten radiación electromagnética, ya que los campos magnéticos de los conductores paralelos son de sentido opuesto y esto hace que se cancelen.

Los cables bifilares son utilizados como una línea de transmisión entre un transmisor o receptor y una antena. Su principal ventaja es que las líneas de transmisión simétricas tienen pérdidas menores que las líneas de transmisión

coaxiales. Una línea de transmisión bifilar está formada por dos conductores separados por un dieléctrico, la impedancia característica del cable bifilar depende exclusivamente del dieléctrico, del diámetro de los conductores y de la distancia entre ellos. La impedancia es mayor cuanto más aumenta la distancia entre los conductores.

Los cables bifilares tienen coeficientes de velocidad que depende del dieléctrico de la cinta, otro parámetro importante de una línea bifilar es la constante de atenuación, expresada en dB/m que describe la pérdida de potencia transmitida por metro lineal de cable,

Los cables bifilares perfectos no irradian, ya que los campos magnéticos de los conductores paralelos son de sentido opuesto al cancelarse, no emiten radiación electromagnética

Coaxiales: la línea está formada por dos conductores cilíndricos, normalmente unodentro del otro a distancia uniforme del centro. Existen dos tipos de cables coaxiales: Líneas rígidas llenas de aire, o líneas flexibles macizas. Los cables no son conductores perfectos. Parte de la señal será siempre perdida durante la transmisión (convertida en calor o irradiada directamente por el cable). Esta disminución de la señal se llama atenuación y se mide en decibelios por metro (dBm/m). La tasa de atenuación es función de la frecuencia de la señal, de la geometría del cable y de los materiales con los que se construyó. A mayor frecuencia mayor atenuación en el cable.

a. En las líneas rígidas de aire, el conductor está coaxialmente rodeado por un conductor externo tubular y el material aislador es aire.

b. En el cable coaxial flexible, el conductor externo es una malla de alambre flexible y es coaxial respecto al conductor central.

El material aislante es un no conductor macizo que proporciona tanto soporte como aislamiento eléctrico entre los conductores interno y externo, el

conductor interno es un alambre flexible de cobre que puede ser macizo o hueco. El ejemplo más usual de este tipo de líneas es el cable de la antena de televisión.

Parámetros de las líneas de transmisión: ■ Resistencia en serie por unidad de longitud, R, expresada en Ω/m. (R) ■ Inductancia en serie por unidad de longitud en Hy/m. (L) ■ Capacidad en paralelo por unidad de longitud, C, en fd/m. (C) ■ Conductancia en paralelo por unidad de longitud, G, en S/m. (G)

Se denomina impedancia característica de una línea de transmisión a la relación existente entre la diferencia de potencial aplicado y la corriente absorbida por la línea en el caso hipotético de que esta tenga una longitud infinita, o cuando aun siendo finita no existen reflexiones, se designa como un parámetros secundario de la línea y es independiente de la longitud de ésta. La impedancia característica de una línea depende de la permitividad, permeabilidad, frecuencia y geometría de la línea.

Para una línea sin pérdidas, este será asimismo independiente de la frecuencia de la tensión aplicada, por lo que aparecerá como una carga resistiva y no se producirán reflexiones por desadaptación de impedancias, cuando se conecte a ella un generador con impedancia igual a su impedancia característica.

Y, en tales condiciones, la impedancia característica es real, es decir, puramente resistiva y no depende de la frecuencia, únicamente de la inductancia y capacidad distribuidas y, esta última, a su vez, de la permitividad del dieléctrico

La Federal Commission of Communications (FCC) de los EEUU trata de evitar que el usuario final pueda cambiar la antena en los equipos de telecomunicaciones, para minimizar la posibilidad de interferencia con otros usuarios. Por esta razón, le

exigen al fabricante que coloquen conectores no estandarizados en los radios que operan en las bandas libres.

Este es el motivo de la proliferación de polaridades invertidas, roscas invertidas, etc. en los conectores. El otro motivo de la existencia de tantos conectores diferentes es el tamaño. No se puede instalar un conector tipo N en una tarjeta PCCARD o miniPCI. Se utilizan pigtails (latiguillo) para la transformación del conector N , estándar para las antenas, a un conector mucho más pequeño que se pueda instalar en el radio. El pigtail también sirve para aliviar el esfuerzo mecánico que un cable coaxial grueso impartiría en el radio.

Ondametro

Es un dispositivo que nos permite medir la frecuencia de una señal continua o pulsada. Consiste en una cavidad resonante de alto Q, con frecuencia ajustable en forma mecánica, indicándose la frecuencia de resonancia en una escala en espiral o en un indicador tipo cuenta vueltas. Cuando la cavidad es ajustada a la frecuencia de una señal, una parte de la potencia de la señal se consumirá en la cavidad (2≈[db]), por lo que la potencia de salida disminuirá. Esta disminución puede ser detectada mediante un detector de RF o medidor de potencia. Este tipo de ondámetro es denominado de absorción.

En caso de existir una salida Rf que esté conectada a la cavidad misma, se podrá detectar en ella un aumento del nivel al estar la cavidad ajustada a la frecuencia de la fuente.

Desarrollo

1. Mida los radios de las líneas de transmisión bifilares o coaxiales según corresponda con ayuda del vernier y anote en la Tabla 1.

2. Mida la longitud de las secciones de Líneas de transmisión con el flexómetro y anote en la Tabla 1.

3. Investigue la impedancia característica (Z0) de Fabrica de cada línea de transmisión que aparece en la Tabla 1.

4. Determine mediante el Factor de Velocidad la frecuencia de cada línea de transmisión.

Resultados Tabla 1

Línea a b a D l = λ/4 f Z0 Z0

Fabricante

RG-8 2mm 7mm 94cm 79.78723 MHz

50 Ω 50 Ω

RG-11 2mm 7mm 87cm 75 MHz 75 Ω 75 Ω

RG-58 1mm 3mm 88cm 63.9204 MHz

50 Ω 50 Ω

RG-59 1mm 4mm 92cm 53.804347 MHz

75 Ω 75 Ω

DÚPLEX 1mm 4mm 96cm 63.8629 MHz

75 Ω 75 Ω

PLANO T.V. 1mm 8.5mm 59cm 94.6153 MHz

75 Ω 75 Ω

HELIAX DELGADO

4mm 1.15mm 1.5m 62.85714 MHz

50 Ω 50 Ω

HELIAX GRUESO

9mm 2.375mm 89cm 65.28571 MHz

75 Ω 75 Ω

RG-8 Factor de velocidad

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