Lineas De Transmisión

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

LABORATORIO ANTENAS “LINEAS DE TRANSMISIÓN”

LABORATORIO Nº 5 Turno:

Jueves de 8-10 a.m

Profesor:

Sixto Llosa

APELLIDOS Y NOMBRES:

CÓDIGO:

Mendoza Morales, Walter

16190096

2019

LINEAS DE TRANSMISION ÁMBITO DE ESTUDIO En este experimento, el alumno se familiarizará con las características generales de las líneas de transmisión y las relacionará con las antenas. Se investigarán las ondas estacionarias en una línea Lecher, así como los cambios en la velocidad de la energía en diferentes medios. OBJETIVOS Al completar este estudio experimental, el alumno podrá: 1. Describir cómo se transfiere la energía entre un transmisor y una antena. 2. Describa algunas de las pérdidas causadas por las líneas de transmisión. 3. Enumere la diferencia general de impedancias entre varios tipos de antenas y sus líneas de transmisión. DEBATE DE ANTECEDENTES SECCIÓN 5.1 PRINCIPIOS GENERALES En el experimento de laboratorio 1, se hizo énfasis en la antena dipolo. De igual importancia es la línea de transmisión que se utiliza para transferir la energía entre el transmisor y la antena o entre la antena y el receptor. La línea de transmisión sirve como un enlace entre los dos elementos finales, y las pérdidas en este enlace deben reducirse al mínimo. Las características de la línea de transmisión están determinadas por la longitud de la línea, el tamaño de los cables y el material dieléctrico utilizado entre los cables. Estas restricciones físicas determinan las propiedades eléctricas de la línea. Factores tales como la capacidad entre las líneas, la inductancia en los cables de la línea y la resistencia de los cables se distribuyen a

lo largo de toda la línea y contribuyen a sus características. Las líneas de

transmisión, como las hechas con cables coaxiales o gemelas, tienen diferencias de resistencia o impedancia que van desde 50 n hasta más de 600. Se fabrica una amplia gama de cables estándar y tres de los más populares son aquellos que tienen una impedancia de línea de transmisión de 50, 75 y 300 n. La línea de transmisión, como se indica, aparece como una serie de inductancias, resistencia y capacitancia. Un boceto de la línea se muestra en la Figura 5-1

Línea de transmisión - parámetros agrupados equivalentes Figura 5-1

SECCION 5.2 VELOCIDAD PROPAGACIÓN)

(FACTOR

DE

Las ondas electromagnéticas viajan por el espacio a una velocidad de 300𝑥106 metros por segundo (186,000 millas por segundo). En cualquier otro medio, la velocidad de viaje es más lenta. Un cable coaxial o un cable plano de plástico, por ejemplo, tendrán una tendencia a reducir la velocidad de viaje de la energía. La energía en la línea de transmisión generalmente viaja a lo largo de la superficie de la línea, mientras que la corriente continua en un cable viaja a través del centro del cable. En algunas aplicaciones, la corriente continua puede conducirse por una línea de transmisión y usarse para controlar los relés de la antena mientras la energía de RF se conduce por la línea hasta el receptor. Se debe proporcionar protección para evitar que el DC se acorte en bobinas o transformadores de antena. La Figura 5-1 muestra un boceto de los parámetros agrupados de una línea de transmisión, y la Ecuación (5-1) muestra el tiempo requerido para que la energía atraviese una línea.

𝑡𝑠 =

𝐿 𝑉

Donde:

(5-1)

𝑡𝑠 es el tiempo de viaje en segundos 𝐿 es la longitud del cable 𝑉 o 𝐶 es la velocidad de la energía en el espacio libre - 300𝑥104 m / seg Ejemplo 5-1: ¿Cuánto tiempo se requiere para que la energía de RF viaje a través de una línea de transmisión de construcción al aire libre y tenga una longitud de 300 metros? Solución 5-1: 𝐿 𝑡𝑠 = 𝑉 300𝑚

𝑡𝑠 = 300𝑥106 𝑚/𝑠 𝑡𝑠 = 1𝑥10−6 𝑠 𝑜 𝜇𝑠 A medida que aumenta la frecuencia de la energía, la reactancia inductiva de las líneas se hace más grande y las pérdidas mayores. Las pérdidas capacitivas e inductivas, junto con las pérdidas resistivas, contribuyen a extender el tiempo de viaje. En general, existen dos tipos de líneas de transmisión, es decir, equilibradas y desequilibradas. En una línea de transmisión balanceada, la energía en cada cable o línea está desfasada 180º con la línea opuesta, y por lo tanto los campos de las dos líneas se cancelan. En una línea de transmisión desequilibrada, una línea generalmente tiene potencial de tierra mientras que la otra conduce energía de RF. Tal es el caso de los cables coaxiales. La cinta de plástico utilizada en la

fabricación de un televisor o un cable de transmisión de receptor FM es típica de la línea balanceada. Sin embargo, una línea balanceada está conectada al centro de muchos dipolos de 𝜆/2 cuyo valor de impedancia está en el rango de 73 a 75 Ω. La impedancia característica de una línea de transmisión balanceada con aire como dieléctrico se determina a partir de la ecuación (5-2). 𝑑

𝑍𝑜 = 276 log ( 𝑟 ) (5-2) Donde: 𝑍𝑜 es la impedancia en ohmios 𝑑 es la distancia entre conductores 𝑟 es el radio del conductor

una línea de transmisión, así como los materiales plásticos utilizados en la fabricación de la línea, afecta la impedancia de una línea. Como se indica, la velocidad de propagación en una línea de transmisión es generalmente más lenta que en el espacio libre. La relación entre la transmisión en una línea y el espacio libre se muestra en la ecuación (5-3). 𝜆𝐿 = 𝐹

𝐶𝑉

(5-3)

𝑀𝐻𝑧

Donde: 𝜆𝐿 𝐶 𝑉

es la longitud de onda de la línea, en metros es la velocidad de la luz, en MHz es el factor de velocidad del medio

EJEMPLO 5-3: Un cable coaxial, RG-59U, tiene un factor de velocidad de 0.66. A t 50 MHz ¿qué longitud de este cable es igual a 𝜆/4 ? Línea de transmisión de televisión Figura 5-2 Ejemplo 5-2: Una línea de transmisión tiene las características que se muestran en la Figura 5-2. Suponga un dieléctrico de aire. Solución 5-2: 𝑑 𝑍𝑜 = 276 log ( ) 𝑟 𝑍𝑜 = 276 log(12.2) 𝑍𝑜 = 276𝑥1.086 𝑍𝑜 = 299.8 𝑜 300Ω Cuando se toma en consideración el material plástico que tiene una constante dieléctrica, (k), la ecuación se convierte en: 𝑑

√1

𝑍𝑜 = 276 log ( 𝑟 ) ∗ ( 𝑘 )

(5-2A)

Se hace referencia a la Sección 5.7, donde se muestra que el espaciado entre los cables en

Solución 5-3: 𝜆𝐿 =

300𝑥0.66 = 3.96 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 50

𝜆 = 0.99 𝑜 1 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 4 La Tabla 5-1 contiene una lista de diferentes tipos de cables y su impedancia característica. TIPO DE IMPEDANCIA CABLE 𝑍𝑜 = 75 𝑎 500 Ω Línea abierta de dos hilos 𝑍𝑜 = 300 Ω Línea aislada de dos hilos 𝑍𝑜 = 40 𝑎 150 Ω Escudo de par 𝑍𝑜 = 70 𝑎 150 Ω Par trenzado 𝑍𝑜 = 10 𝑎 150 Ω Cable coaxial Impedancia de línea de transmisión típica Tabla 5-1 SECCION 5.3 LÍNEA DE TRANSMISIÓN, ONDAS

ESTACIONARIAS, VSWR Si una línea de transmisión se ha terminado correctamente, la potencia máxima se transferirá desde la fuente a la carga. Si la línea no está terminada correctamente, parte de la energía entrará en la carga y parte se reflejará hacia la fuente. Cuanto mayor es la falta de correspondencia entre la carga y la línea, mayores son las reflexiones sobre la línea. Parte de la energía que viaja hacia la fuente cancelará la energía de avance y algunos agregarán energía hacia adelante. Esto crea puntos en la línea donde la energía está en un pico y otros lugares donde la energía está en un mínimo (puntos nulos). En general, el punto máximo se llama bucles y los puntos mínimos se llaman nodos. Tanto la tensión como la corriente existen en la línea de la misma manera, y las mediciones se pueden realizar con un voltímetro RF o mediante un detector de bucle de corriente. Mientras que el voltaje y la corriente aparecen en la línea, es posible que no aparezcan en el mismo lugar. RELACIÓN DE ONDA PERMANENTE (SWR) El SWR se expresa como un valor mayor a 1, por ejemplo, 2: 1, 1.5: 1 o 1: 1. Un valor de 1.1: 1 a 1.3: 1 se considera como un valor bajo de SWR. Es fácil ver que cuanto más cerca está el valor de 𝑍𝐿 a 𝑍𝑜 , más cerca está la SWR a un valor de 1: 1. Un valor de 1: 1 indica que existe una coincidencia del 100% entre la carga y la línea. La línea se dice que es perfectamente plana. Cuanto mayor es la relación de SWR, mayor es la falta de coincidencia y mayor es la pérdida de potencia en la línea de transmisión. Es muy poco práctico pensar en una línea 1: 1. Los valores de 1.3: 1 - 1.5: 1 se consideran buenos. EJEMPLO 5-4: Se miden los bucles de voltaje de una onda estacionaria y se encuentra que son 10 V en el punto máximo

y 3 V en el punto mínimo. ¿Cuál es el valor del VSWR? Solución 5-4: 𝑉𝑆𝑊𝑅 =

10 = 3.33: 1 3

Un VSWR de 3.33 es una relación de 3.33: 1. Con este tamaño de relación, gran parte de la potencia transmitida se refleja desde la carga hacia la fuente. EJEMPLO 5-5: termina una línea de 72 Ω, primero en 100 Ω y luego en 50 Ω. ¿Cuál es el VSWR para cada caso? Solución 5-5: Caso 1: 𝑍𝐿 100 𝑉𝑆𝑊𝑅 = = = 1.39 𝑍𝑂 72 𝑉𝑆𝑊𝑅 = 1.39: 1 Caso 2: 𝑍𝐿 72 𝑉𝑆𝑊𝑅 = = = 1.44 𝑍𝑂 50 𝑉𝑆𝑊𝑅 = 1.44: 1 Una vez más, cuanto menor es la ROE, mayor es la transferencia de potencia entre la fuente y la carga. El caso 1 sería la mejor coincidencia. (Consulte la página 65 para obtener más información sobre VSWR). En una medición de voltaje, se usa un voltímetro de alta impedancia que puede acoplarse capacitivamente para localizar los puntos máximo y mínimo. En el equipo experimental, se usa un circuito de corriente con rectificadores de diodos y filtrado para localizar los puntos nodales. SECCION 5.4 LÍNEAS ABIERTAS Y CERRADAS Si una línea de transmisión de 𝜆/4 se cortocircuitara en un extremo, habría un gran flujo de corriente en el extremo cortocircuitado y no habría voltaje presente. En el extremo abierto habría una alta resistencia, con un alto voltaje relacionado, y con la corriente como mínimo. La Figura 5-3 muestra dos bocetos, uno para una línea en cortocircuito (R = 0) y otro para una carga infinita en la línea (R = infinito).

Tenga en cuenta que en la Figura 5-3A, la corriente está al máximo y la tensión es mínima; y en la Figura 5-3B, el voltaje está en un máximo y la corriente está en un mínimo.

En la Figura 5-4A, la barra de cortocircuito, que también puede ser un detector de bucle de corriente, indica una posición donde la corriente está en un vistazo. En un cuarto de longitud de onda, (𝜆/4) la distancia de corriente (como se muestra en la Figura 54B) es baja, y en 𝜆/2 la corriente vuelve a

Líneas abiertas y en corto Figure 5-3 ser alta. Las ondas están presentes ya que el espacio y la carga no se corresponden. Ondas estacionarias en una línea Lecher Figura 5-4 SECCIÓN 5.5 LÍNEAS DE LECHER La línea Lecher se describió en el Experimento 1, la Figura 5-4 muestra una línea Lecher con una lámpara para indicar corriente o voltaje. La longitud de onda de una frecuencia de relación se puede determinar ubicando dos puntos máximos o dos puntos mínimos en la línea. La distancia entre dos puntos máximos es 𝜆/2 . El factor de velocidad, también llamado factor de propagación de la línea, puede determinarse midiendo, en centímetros, el 𝜆/2 de la línea Lecher (dos puntos máximos) y comparando esta medida con la misma medición en espacio libre. La relación de la longitud de onda en la línea, en comparación con el espacio libre, indicará un valor de relación de sotavento de uno, ya que el factor de velocidad se reduce en la línea.

Una línea de transmisión, como una Lecher, tiene su propia impedancia característica, tendrá VSWR (frecuencia de onda de la onda de activación) igual a 1: 1. Este tipo de línea se conoce como flat o línea resonante. En tal enlace 100% de la RF-energía de la línea se transfiere a la antena. Si la antena marcha hacia la línea y coincide con la fuente de tensión, entonces la energía se reflejara por el posterior de la antena en el mismo momento en que la energía se transmite por el canal. Como previamente indicado, una pérdida tendría lugar. Es deseable una línea de transmisión plana o casi plana, ya que la carga máxima se produce cuando la fuente y la carga no son perfectas. Considere la relación entre la tensión y corriente de las ondas estacionarias a lo largo de una línea de transmisión cuando la resistencia terminal es variada. La Figura 5-3 mostró que cuando la resistencia al final de la línea es alta, el voltaje es alto, y cuando la resistencia en ese punto es cero, la corriente es alta. La figura 5-5A muestra una línea cuya resistencia terminal es igual que el impedimento de la línea plana. Tanto la corriente y el voltaje son constantes sobre la línea entera. Si la resistencia es mayor que la impedancia de la línea, se desarrolla un voltaje más alto. , así como un corriente inferior. Esto se muestra en la figura 5-5B. En la figura 5-5C la

resistencia a la carga es menor que la impedancia de la línea de corte y por lo tanto, la corriente es alta y el voltaje es bajo. SECCIÓN 5.6 MEJORAMIENTO DE LA IMPEDANCIA DE LA LÍNEA A LA CARGA Si una antena es un dipolo alimentada al centro, con una distancia de aproximadamente 73 a 75Ω, luego, se debe usar una línea de transmisión de igual impedancia para alimentar esta antena. Si la antena se corta para que funcione a una frecuencia distinta a la frecuencia de resonancia básica, el punto de alimentación central puede exhibir una resistencia mayor que 73 a 75 Ω. En tal condición, la pérdida de línea de transmisión se conectaría a los extremos del final de la antena como en las Figura 5-6. Esta conexión se conoce como delta. Dado que la resistencia de la antena solía albergar a esta antena, si la antena está cortada de manera que se opta por una frecuencia distinta a la de su frecuencia a medida que se aleja, la transmisión entrante se convierte en la transmisión. Si un medidor VSWR estaba conectado a la línea de transmisión y si indicaba, por ejemplo, un YSWR de 4:1 cuando la línea de transmisión estaba conectado a la alimentación central de la antena, la conexión a la antena podría

extenderse hasta que el medidor VSWR lea en su nivel más bajo. Un valor de 1.5: 1 o menos se consideraría una buena combinación.

La impedancia característica de una línea con un valor diferente o una impedancia de salida de salida se determina a partir de la ecuación (5-6). 𝑍𝑜 = √𝑍𝑖𝑛 𝑍𝐿 (5.6) Donde 𝑍𝑜 Es la impedancia de la línea correspondiente 𝑍𝑖𝑛 Impedancia de entrada o de fuente 𝑍𝐿 Es la impedancia de carga Ejemplo 5.6: Se usa una sección de línea coincidente 𝜆⁄4, denominada "stub matching", entre una carga de antena de 300 Ω (podría ser un dipolo distorsionado) y 53 Ω de impedancia de fuente. ¿Cuál debería ser el imperativo característico de la inercia más duradera? Solución 5-6: 𝑍𝑜 = √𝑍𝑖𝑛 𝑍𝐿 𝑍𝑜 = √50 × 300 𝑍𝑜 = 123 𝛺 SECCIÓN 5.7 ESPACIAMIENTO DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN El espaciamiento entre los conductores de la transmisión es usualmente mantenido por medio de los espacios de vidrio, porcelana, fibra o madera. A frecuencias más altas, cuando el espaciamiento es más estrecho que el que se usa cuando la frecuencia de RF es

demasiado grande, la transición se producirá desde la línea de transmisión. En una línea adecuadamente balanceada (plana), se emite poca radiación desde la línea de transmisión PROPAGACIÓN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN La energía electromagnética que viaja en una línea de transmisión es retardada, en consecuencia, su longitud eléctrica y longitud física no son las mismas. Esta longitud eléctrica se relaciona directamente con (1) el límite de la línea de transmisión, (2) con la dinámica física del conductor y (3) con la línea entre los conductores. Todos estos factores, de los cuales depende la longitud eléctrica, se reducen a una única constante (k) para un tipo particular de línea. Los valores de k son menores que 1. La energía electromagnética que viaja a través de un vacío tiene un valor de 1.0 y la siguiente es una estimación del valor de K en otros tipos de medio:    

Alambre paralelo con dieléctrico de aire k=0.95 a 0.975 Línea paralela con plástico Dieléctrico k=0.8 a 0.95 Par de escudo con aislamiento de goma k=0.56 a 0.65 Cable coaxial con separación de aire k=085

Cuando la corriente fluye a través de dos conductores paralelos en direcciones opuestas, y si las dos corrientes están exactamente 180 ° fuera de fase, los campos se cancelan y la pérdida de radiación es cero. A bajas frecuencias, la cancelación es práctica. En las frecuencias altas, es probable que las dos cumbres sean más importantes. Se pueden reducir las uniones laterales adyacentes al mover el conductor más cercano. En general, la distancia entre los conductores no debe exceder de 0.01λ. Moviendo los conductores más cercanos, pero baja la impedancia característica de una línea. Todas las líneas de transmisión usan algún tipo de material de aislamiento. El aire tiene

la menor pérdida dieléctrica. Si la línea de transmisión consiste en una línea coaxial de dos conductores concéntricos separados por algún tipo de cuenta de vidrio o plástico, la impedancia característica de la línea se calcula a partir de la ecuación (5-7). 𝐵 1 𝑍𝑜 = 138 𝑙𝑜𝑔 (𝜇 ) (5 − 7) 𝐴 𝐾 Donde: B es el diámetro interior del conductor exterior A es el diámetro exterior del conductor interno. K es el constante dieléctrico de la separación dieléctrica del material Ejemplo 3-7: ¿Cuál es la impedancia característica de una línea coaxial dieléctrica de aire cuya dimensión B es igual a 7.62 mm y cuya dimensión A es igual a 2.54 mm? El aire tiene una constante dieléctrica de 1. Solución 5-7: 7.62 𝑍𝑜 = 138 𝑙𝑜𝑔 ×1 2.54 𝑍𝑜 = 138𝑙𝑜𝑔 3 𝑍𝑜 = 65.8𝛺 Para un dieléctrico de polietileno k=2.3 √1 𝑍𝑜 = 65.8𝑙𝑜𝑔 2.3 𝑍𝑜 = 43.4 𝛺 Como se puede ver en el ejemplo 5-7, la impedancia característica de una línea se reduce por el uso de un material dieléctrico como el plástico. SECCIÓN 5.8 LÍNEAS COAXIALES La línea coaxial es una línea de transmisión concéntrica con un conductor Copper colocado en el centro de un blindaje trenzado. El escudo externo protege el conductor central de la radiación, que es un problema inherente con las líneas de conductores paralelos. Los cables coaxiales fabricados por Standard generalmente tienen un conductor interno de cobre encapsulado en un dieléctrico y esto es protegido por un escudo trenzado de cobre. Las impedancias características típicas de tales cables van desde 50 hasta 100 Ω. La Tabla 5-2 incluye una breve lista de cables coaxiales, su

número de tipo e impedancia. (Ver ITT)

línea 𝜆⁄4 en paralelo con la carga, y

SECCION 5.9 TUBOS DE SINTONIZACIÓN Un tubo proporciona generalmente un cable de aproximadamente 𝜆⁄4 . Si por ejemplo, una carga tiene un componente de reactancia capacitiva y, por lo tanto, aparece como una falta de coincidencia con una línea de transmisión, un talón de sintonía se puede conectar a la línea en el punto donde la antena y la línea se encuentran. El stub se puede ajustar para mejorar la compatibilidad de la antena con la línea de transmisión. Esto se muestra en la Figura 5-7. Colocando una

ajustando la distancia de la antena al corto del stub. El stub puede ajustarse para que aparezca como una reactancia inductiva que puede anular la reactancia capacitiva que puede anular la reactancia capacitiva de la antena. Por lo tanto, la línea de transmisión se puede sintonizar de modo que vea una carga resistiva pura.

ejemplo, conecte un cable coaxial, de 75 λ a 300 λ a una línea balanceada es una buena aplicación de un Balun. El balun requerido puede ser un autotransformer con 1:2 de relación de vueltas. Doblar las vueltas de un transformador aumenta su impedancia cuatro veces. La figura 5-8 muestra un boceto de un transformador de este tipo. Tenga en cuenta que la entrada está desequilibrada mientras que la salida, a cuatro veces la impedancia, está equilibrada. La Figura 5-9 muestra el transformador anterior enrollado en una forma toroidal. Un cortocircuito 𝜆⁄4 stub utilizado en el transformador de adaptación de impedancia. Por ejemplo, una línea de transmisión alta que se hace invisible a través de la alta impedancia de la línea y el extremo corto de la línea se conecta a un cebador de baja impedancia de un dipolo. De esta forma, el 𝜆⁄4 stub (a una frecuencia de operación particular) usado como una transmisión del transformador. Una línea de transmisión debe coincidir con la fuente de energía. Por ejemplo, la inductancia y la capacitancia sintonizadas de un oscilador o transmisor requieren una conexión inductiva o una conexión de apagador para interconectarse con una línea transmisión. La impedancia de la línea debe coincidir con la magnitud del circuito del tanque del transmisor. Hay varias maneras de hacer conexiones a tales referencias críticas oscilantes. Los libros de ingeniería proporcionan detalles voluminosos que conciernen a métodos de conexión de un transmisor a la línea de transmisión. La referencia específica es para Amateio Handbonk, ya que la operación opera en un rango de frecuencias. SECCION 5.10 BALUN Un balun, cuyo nombre deriva de la contracción dela palabra (BALanced to UNbalanced), es una forma de transformador utilizado entre líneas capacitivas y no balanceadas, entre antenas en una carga de impedancia más alta. Por

Si una antena se alimenta desde el centro desde una línea coaxial, como en el caso de un diodo, la antena balanceada está enfadada ya que una sección del dipolo está conectada al centro del cable coaxial mientras que el otro lado del dipolo de la antena está conectado a tierra fuera del cable coaxial.

la figura 5-10b muestra un balun, conocido como bazooka, que utiliza una manga de metal para formar un cortocircuito y / 4 shorting. el extremo abierto del conector tiene una alta impedancia, mientras que el extremo corto tiene una baja impedancia. la energía del lado conectado a tierra del dipolo se hace para enfrentar una alta impedancia a medida que trata de fluir hacia el suelo. la manga puede tener que mantenerse alejada del cable coaxial por medio de cuentas de plástico u otros medios. al agregar dicho material, la longitud física del manguito es más corta que su longitud eléctrica de y / 4. dado que la manga no forma un transformador, no tiene ningún efecto sobre la impedancia de la línea. la figura 5-10c muestra una forma alternativa de usar la manga. el equivalente al manguito (más corto en longitud que y / 4 de la onda eléctrica) está conectado entre la sección del dipolo caliente y la tierra. esta barra, y / 4, está en cortocircuito con la

trenza. la corriente en las secciones de la antena es igual y opuesta con respecto a la tierra, tales corrientes iguales y opuestas también fluyen en la línea de alimentación y el segundo conductor. la sección y / 4 se ve como una Z alta en la antena y, por lo tanto, no la carga donde toca. la sección añadida, de nuevo, es físicamente más corta que su longitud eléctrica otro balum, hecho de cable coaxial, se muestra en la figura 5-11. esta disposición es similar al balun en la figura 5-8 ya que se produce un aumento de 4: 1 en la impedancia. la entrada está desequilibrada y la salida está equilibrada.

en el apilamiento de antenas, como dos

dipolos, para formar un torniquete, o dos antenas yagi apiladas en ángulo recto para formar una matriz de polarización circular, se utiliza un balun entre el cable coaxial y las matrices de antenas balanceadas La sección 5.11, la energía de resumen que viaja a través del espacio, establece una longitud de onda que es más larga que la establecida a lo largo de una línea de transmisión. todas las líneas de transmisión que tienen alguna forma de material dieléctrico (k), dan como resultado un acortamiento de la onda estacionaria así como una reducción de la impedancia de línea. se describió la impedancia de las líneas de transmisión formadas por dos

conductores paralelos, así como la impedancia de los cables coaxiales. si la antena está funcionando a una frecuencia, pueden existir problemas para hacer coincidir la línea de transmisión con la alimentación central de la antena. Se pueden utilizar secciones de longitud de onda de cuarto de la línea de transmisión para sintonizar una línea de transmisión a su antena. la sección corta, llamada stub correspondiente, también se puede usar como un transformador de adaptación de impedancias. una línea lenta es una forma de línea de transmisión y se investiga adicionalmente en el experimento de laboratorio

Suplemento al cálculo de VSWR Hasta ahora en este curso, se menciona que la impedancia de entrada de una antena por encima y por debajo de la resonancia es inductiva o capacitiva. En el ejemplo 5-5 en la página 58, parecería que si la impedancia de la antena coincide con la línea de transmisión, se obtendrá un VSWR 1: 1. Esto puede crear un problema para el técnico o ingeniero embrionario. Un ejemplo sigue. Un transmisor cuyo circuito de salida es de 50 ohmios está acoplado a una línea de transmisión de 50 ohmios y a una antena cuya impedancia es de 50 ohmios. La impedancia de antena de 50 ohmios consiste en: R=30ohm y XL=40ohm Z=50ohm

sin embargo, el VSWR no será 1: 1. Será del orden de 3: 1, un VSWR bastante alto. Esto se muestra con los siguientes cálculos: Por lo tanto, en este caso el vswr será 3: 1 aunque la impedancia de la antena sea 50 ohmios. Desconectar la reactancia y obtener una transferencia de 30 ohm R a 50 ohm R. se requiere una red de adaptación T o L. para determinar la potencia reflejada, simplemente invierta el coeficiente de voltaje. Por lo tanto, k = 3-1 / 3 + 1 = 0.5: Como la tensión y la corriente reflejadas son ambas iguales al 50%, la potencia reflejada es igual al cuadrado de la tensión o la corriente; luego 0.50 ^ 2 = 0.25. el poder reflejado, por lo tanto. es igual al 25% de la potencia de salida.

Preguntas de revisión En los espacios provistos, inserte la palabra o palabras para completar la declaración. 1. a qué velocidad viajan las ondas electromagnéticas a través del espacio? 2. ¿Es posible que las ondas electromagnéticas viajen más rápido en cualquier otro medio que en el espacio, o la velocidad será menor? 3. ¿Qué determina la velocidad de desplazamiento de la energía de RF en una línea de transmisión? 4. ¿Cuál es la diferencia entre una línea balanceada y una línea desequilibrada?

5. la transferencia máxima de energía tiene lugar cuando 6. ¿Cómo describirías un circuito equivalente de una línea de transmisión? 7. La impedancia característica de una línea de cable paralelo se determina por qué dimensiones? 8. Una línea de transmisión tiene un espacio entre los conductores de 0.186 cm, y el diámetro del conductor es de 0.1 cm. ¿Cuál es la impedancia de la línea? 9. una línea de transmisión de cable paralela de plástico tiene una impedancia de 300ohm y el diámetro de un conductor es de 0.05cm.

¿Cuál es la distancia entre los conductores? 10. una línea de transmisión con una impedancia característica de 75ohm está suministrando energía a una carga de 150ohm. ¿Qué es SWR, VSWR e ISWR? 11. si la línea de transmisión tiene una impedancia más alta que la alimentación central de una antena, ¿qué se puede hacer para hacer una coincidencia adecuada? 12. la impedancia de la fuente es de 75 ohmios. La impedancia de carga es 300ohm. ¿Cuál debería ser la impedancia de una línea de transmisión para acoplar estos dos? 13. ¿Cuál es el propósito del talón coincidente? 14. cuando una línea es plana, su ROE es probable que esté cerca de un valor de 15. ¿Qué hace que aparezcan las ondas estacionarias en una línea de transmisión? 24. ¿Qué transmisión entregará más potencia a una carga, una con un ISWR de 1: 2: 1 o 1: 6: 1? 25. A medida que aumenta el valor k de una línea, la impedancia de la línea es

16. si la línea de transmisión es abierta, su impedancia en el extremo abierto sería 17. si la transmisión, en la pregunta anterior, se cortocircuitó en su extremo, ¿cuál sería la condición al final de la línea? 18. definir el significado de las ondas incidentes y reflexivas. 19. para que exista una línea de transmisión óptima, ¿cuáles deben ser las condiciones? 20. si una carga no se corresponde con la impedancia de una línea de transmisión, ¿cómo se llama esta condición? 21. ¿Cuál es la diferencia entre una línea plana y una línea resonante? 22. Una línea y / 4 generalmente tiene qué condiciones al final de la línea? 23. en una línea lenta, ¿un bucle de corriente hará lo mismo que un bucle de voltaje?

Experimentación de Laboratorio PRUEBAS Y MEDICIONES En las pruebas de laboratorio se agregarán varios valores diferentes de resistencia terminal a una línea aérea y se medirá el VSWR para cada valor, usted determinará qué valor de resistencia de carga hace que la línea sea más plana Nota: ya sea voltaje o nulos de corriente y bucles a lo largo de una línea de transmisión se puede utilizar para mediciones SWR. in se puede usar para mediciones de ROE, en el experimento de laboratorio se usa un lazo de captación inductivo en lugar de medir los valores mínimos capacitivos. PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES 1. conecte el cable coaxial que se proporciona entre el transmisor BNC y la entrada BNC a la línea lenta. 2. encienda el transmisor y configure el voltaje para leer aproximadamente -10 a .12v. 3. Observe la calibración del centímetro en el panel y ajuste el potenciómetro debajo del medidor para que el medidor no exceda el valor de 10, independientemente de dónde se coloque el control deslizante. la relación de la max. hasta la lectura actual mínima se usará para calcular el ISWR.

4. Coloque el control deslizante en el lado derecho completo de la línea lecher. 5. Determine la lectura del medidor con una lectura máxima y una lectura mínima. La radio produce el ISWR. registre las dos lecturas.max point ____, min point_____ 6.Desde las lecturas del paso 5, calcule el ISWR a partir de la relación entre los dos números. ISWR_____ NOTA: si la línea no está terminada (circuito

abierto), la impedancia de carga es infinita, mientras que la impedancia de entrada a la línea puede ser baja. el resultado es un valor casi infinito de ISWR. 7. determine qué valor de la carga resistiva proporciona la mejor coincidencia para la línea lecher. las cuatro resistencias deben insertarse en los pines de prueba al final de la línea, comenzando con un cortocircuito, seguidos de 50ohm registrando las curvas máximas y mínimas y calculando la ROE para cada valor de resistencia insertado. resistestencia max min ISWR 0 47 100 180 270 8. ¿Qué resistencia proporciona la mejor carga para igualar la línea? ----9. En la siguiente medición, se determinará la constante dieléctrica de la placa de circuito impreso. el material dieléctrico separa las dos tiras de cobre 10. Mida la longitud de onda en el espacio usando el medidor de intensidad de campo y la varilla del reflector. Se realizó en el Experimento 1 y se hace referencia a ese experimento para que la medición del medidor de intensidad de campo se pueda repetir. 11. Retire cualquier resistencia que aún pueda colocarse como carga en la línea de arrastre y determine la longitud de onda de la línea de bombeo descargada …………………………. 12. ¿Cuál es la relación entre la longitud de onda en la línea y la longitud de onda en el espacio?... 𝜆 espacio,…… … . . 𝜆 línea,… k relación

NOTA: la relación debe ser menor que 1 Este valor calculado representa el valor k en la ecuación (5-7).

y determinar su longitud. Se insertan múltiplos impares de 𝜆/4 están insertados a un dipolo radiante para que el medidor lea B, la distancia es

La Figura 5-11 muestra un boceto para el arreglista de equipo para hacer un experimento de stub coincidente. En este experimento, el dipolo se conecta al transmisor y un cable coaxial y una línea de arrastre se conectan a la unión entre la línea de transmisión y la antena dipolo. Ver la Figura 5-11. Se requieren dos conectores T "BNC en la parte superior del mástil. Se conecta un cable Coaxial de 13 pulgadas (35 cm) entre la línea de arrastre y la unión de la" T”. En esta disposición, la línea del control deslizante / detector se utiliza como el cortocircuito corto para cortar la línea de arrastre

aproximadamente de 1/2 a 1 metro. El medidor de intensidad de campo se coloca sobre una mesa paralela a un dipolo radiante para que el voltaje de operación sea tal que la distancia sea de aproximadamente 1/2 a 1 metro en lugar de un detector VRWR 14. Observe la lectura del medidor de fuerza de campo cuando el control deslizante se mueve desde cero hacia un valor máximo y observe que el medidor de intensidad de campo aumenta y baja Mueva el control deslizante de hacer y ajústelo para que el medidor de intensidad de campo lee la corriente máxima La corriente máxima. Máxima indica que la potencia máxima está siendo transferida entre el transmisor y la

antena dipolo, y que la mejor coincidencia se produce entre la línea de transmisión y el dipolo. NOTA: Durante el experimento, cualquier movimiento alrededor del dipolo transmisor o del medidor de fuerza de campo cambia el valor del medidor de intensidad de campo. Es necesario mantener las manos y el cuerpo como posibles. La medición es estrictamente subjetivo. 15. registrar en qué punto el detector de línea de arrastre produce la mayor cantidad de potencia de RF en el medidor de campo ______________. 16. Ajuste el control de nivel del panel de antena y observe hasta qué punto se está detectando la máxima corriente de salida de RF. Este punto es, por ejemplo, un punto nulo o máximo en la línea de arrastre. Este nulo significa que el detector de línea de arrastre está más allá de la línea y la línea y el coaxial actúan como un talón coincidente. La longitud del cable coaxial de 33 cm representa la longitud total del trozo coincidente. La longitud es un múltiplo impar de 𝜆 /4 y, según la longitud, se observa un punto nulo o pico en el medidor del panel. 17. ¿En qué otro punto de la línea de arrastre hay una salida Rf máxima leída por este valor _______? ¿Cuál de las dos ubicaciones en la línea de arrastre produce la mayor salida de potencia de RF? registre este valor____________. 18. Conecte una antena YAGI y vuelva a intentar usar el stub correspondiente. Observe el nulo y / o pico del medidor de línea de arrastre, y estime la longitud del stub, en longitudes de onda. Medidas balun El mástil de la antena -que se ha utilizado para los diversos estudios de antena contiene un balun, que se utiliza para unir el cable coaxial dentro del mástil con los diversos tipos de antenas. El cable es un desequilibrado. El balun se usa para reducir la energía que tendría viajó desde la línea balanceada, sembró el derecho de retención de la transmisión, incluido el mástil hacia el suelo. El balun, debido a sus materiales aislantes internos, tiene menos de un cuarto de longitud de onda. El balun está aislado del mástil por una resina epóxica. Cuando se aprieta el tornillo de mariposa en el balún, el tornillo en el

balun representa un momento la parte superior tiene una alta impedancia. El balun es por lo tanto un trozo de longitud de cuarto de onda. 19. Determine los efectos del balun sobre la potencia radiada desde la antena YAGI. Inserte la antena YAGI y configure el medidor de intensidad de campo de forma que el medidor esté leyendo 25uA (escala intermedia) cuando el medidor esté lejos de la antena (el tornillo de mariposa no está tocando el mástil). Bajo esta condición, el trozo de onda de cuarto de onda del balun no existe. Registre la corriente actual cuando se quite el balun _____uA. 20. Cuando el balún se mueve al lugar, el medidor debe mostrar un aumento en la potencia. Cuando el balún esté en su lugar, registre la corriente del medidor____uA. La potencia irradiada al medidor de intensidad de campo aumenta o disminuye cuando balun fue utilizado?________. 21. Si la potencia transmitida disminuye cuando se elimina el balun, ¿a dónde va la potencia perdida? 22. Mientras observa el medidor de intensidad de campo, deslice los dedos hacia abajo por el mástil mientras el balun no está en uso, y observe si la potencia recibida cambia o no como resultado del movimiento de la mano. Deslice el balun en su lugar y apriete el tornillo de mariposa. De nuevo, deslice los dedos por el mástil debajo del balún y observe la acción del medidor de intensidad de campo. Mueva los dedos desde el tornillo hacia arriba hacia la antena y observe que a medida que se acerca a la antena, un área de mayor impedancia, son más reflejos observados en el medidor de campofuerza. En el espacio provisto. Escriba sus observaciones_________.

RESPUESTAS EXPERIMENTALES 1. a 4 de procedimiento 5. Max 10 minutos de corriente 6. SWR infinito 7. Resistencia MAX MIN 0 10 4 47 10 1 100 10 2 180 10 7 270 10 8

SWR 2.5 10 5 1.4 1.25

8. El mejor partido proporcionado por 270. 9. a 10.Procedimiento 11.14cm 𝜆 12.180 𝜆 cm espacio.14 cm 𝜆 línea, 0.78k relación 13. a 14. Procedimiento 15. 4.5 cm 16. procedimiento 17. 20.2 cm, 4.5 cm 18. Un múltiplo de un 𝜆 /4 o una onda completa 19. 25 uA 20.38uA, aumentado 21. La energía irradiada baja por la línea de transmisión, en este caso, el mástil y el cable blindado. 22. Cuando el balun no está en su lugar, deslizando los dedos sobre el mástil coloca el mástil en varios puntos y la corriente del medidor de intensidad de campo cambia. Cuando el balun está en su lugar, el balún está frío en el área del tornillo, pero a medida que la mano se mueve hacia la antena, un área de alta impedancia, el medidor refleja el cambio provocado por el cortocircuito del tubo de longitud de onda extremo de impedancia. NOTA: la caja de metal en la parte superior del balun podría ser reemplazada por una cubierta en forma de embudo. Esto fue necesario solo para proteger el mástil sobre el conector BNC de modo que el balún se extendió hasta la zona más caliente, es decir, a la antena. La anergia, por medio del extremo de impedancia alta del trozo de onda de cuarto de onda del balun, se prevee de viajar por el mástil. En vista de esto. Se irradia más potencia desde la antena. RESPUESTAS PARA REVISAR

PREGUNTAS 1.300x104m / s 2. Solo puede viajar más lento en las líneas de transmisión. 3. el medio de la línea, el valor k. 4. En una línea balanceada, la corriente en ambas líneas es igual y opuesta. En una línea de desequilibrio, una línea puede estar cerca o cerca del suelo y la corriente de RF que fluye en la línea opuesta no se cancela. 5. cuando la impedancia de la fuente y la impedancia de carga son iguales y la línea es plana. 6. La inductancia y la resistencia están en serie con la línea mientras que la capacitancia y la resistencia están en paralelo. 7. La distancia entre los conductores y el diámetro de los conductores. 8. Aproximadamente 75ohm. 9.0.61 cm. 10. SWR es la relación entre la resistencia de carga y la impedancia característica, que es 2: 1. Los tres términos (SWR, VSWR e ISWR) son iguales, pero no son más que diferentes métodos de medición. 11. Conecte la línea de transmisión en una conexión delta a la antena. 12. Línea de 150 ohm. 13. Para ayudar a emparejar una impedancia de antena con una impedancia de línea de transmisión. 14. 1: 1 15. el reflejo del poder de la carga a la fuente y viceversa. 16. Más alto 17. En el extremo corto, la corriente está en un valor máximo y la tensión en un valor mínimo. 18. Una onda incidente es la energía de la fuente y una onda reflectora es la energía que fluye desde la carga. 19. Cuando una línea termina adecuadamente, las ondas estacionarias se minimizan y la potencia perdida también se minimiza. 20. desajuste de la línea de transmisión. 21. la línea plana está terminada correctamente. La línea resonante no termina en la impedancia característica de la línea. 22. Uno de los extremos está cortocircuitado y el otro extremo está abierto, o un extremo tiene baja impedancia y el otro tiene una alta

impedancia. 23. Sí

24.1.2: 1 25. Aumentado aluminio