MEDICIONES DE FRECUENCIA Y LONGITUD DE

ONDA

Presentado a:

Ing. Lacides Ripoll

Estudiantes:

Luís Felipe De La Hoz Cubas Franklin Oliveros Taborda

María Ilse Dovale Pérez Álvaro Ulloa García

MEDIOS DE TRANSMISION

UNIVERSIDAD DEL NORTE

Octubre DE 2008

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Fig. 1 Montaje para medición de frecuencia y longitud de onda

Mediciones de frecuencia y longitud de onda

Este informe es el desarrollo de una guía general de laboratorios de la asignatura medios de transmisión. En este caso, determinaremos analítica y experimentalmente la longitud de onda, la frecuencia de portadora y la velocidad de fase de una señal microondas producida por un trasmisor de radio frecuencia. PROCEDIMIENTO 1. Inserte el panel transmisor en la fuente de alimentación y ensamble los componentes como se ilustra en la fig.1 usando los sujetadores provistos. 2. Haga los siguientes ajustes iniciales a) el micrómetro del medidor de frecuencia a 0 milésimas de pulgada. b) el sintonizador de línea ranurada a 0 cm. c) el atenuador de aleta deslizable a 500 milésimas de pulgada. 3. Ajuste el control TRANS OP POINT a aproximadamente un 50%. Una vez que esté ajustado, no lo mueva durante todo el experimento. Si lo hace, hará que la frecuencia de operación se desplace, cambiando la potencia de salida, y haciendo imposible tomar medidas significativas. Conecte un cable coaxial entre el jack SIGNAL OUT del panel transmisor (SIP365-1B) y el módulo transmisor de RF. Trabajamos a 6.9dBm y ajuste de TRANS OP POINT en su máximo. 4. Verifique la operación del atenuador de 20dB. Energice el panel transmisor. El medidor de potencia debería indicar aproximadamente 10mW, o un máximo simplemente, con el micrómetro ajustado a 500 milésimas de pulgada. Gire el micrómetro lentamente en dirección de las manecillas del reloj hasta llegar a las 0 milésimas. ¿Qué efecto tiene esto en la potencia de salida? A medida que nos movemos hacia cero (0) la potencia de la onda, aumenta y disminuye hasta llegar a cero, en donde se estabiliza a +7dBm. 5. ¿Cuál es la lectura del micrómetro en el atenuador cuando la potencia de salida es mínima? Note que Ud. pudo haber tenido que cambiar la escala en el medidor de potencia. 500 milésimas de pulgada

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6. Al girar el micrómetro del atenuador en sentido contrario a las manecillas del reloj, ajústelo hasta que se lea en el medidor de potencia 10mW o hasta que esté en su máximo. 538 milésimas de pulgada MEDICIÓN DE FRECUENCIA 7. Rote el micrómetro del medidor de frecuencia lentamente en dirección contraria a las manecillas del reloj observando la lectura de potencia. Registre las lecturas del micrómetro para cada caída de potencia observada. La caída observada en la salida de potencia es debido a la resonancia en la cavidad sintonizada del frecuencímetro. La lectura mínima, la más cercana a una lectura de 500 milésimas de pulgada (que se resalta en el gráfico de calibración), es la lectura que hay que seleccionar para la determinación de la frecuencia del transmisor. P0= -12dBm . lectura= 450 . P0= -12dBm . lectura= 940 . 8. Usando la lectura obtenida en el paso 7, determine la frecuencia de operación del transmisor con la fig.3 fg= 10.72 GHz. 9. Calcule la longitud de onda en el espacio libre de la frecuencia medida. λ0= 2.99 cm. 10. Con ayuda de las ecuaciones y, calcule la longitud de onda en la guía de onda. Utilice el valor de a=2,28cm. λg= _3.85_cm. λc=4.56cm

11. Gire el medidor de frecuencia tal que no se sintonice a una frecuencia de resonancia. Mueva la sonda del sintonizador de línea ranurada para obtener una buena caída en la potencia de salida. Note que al reducir la potencia incrementando la atenuación del atenuador puede resultar útil. Empiece con 5- 6mW. Mueva la sonda del sintonizador de línea ranurada hacia atrás y hacia delante hasta que se observen

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Fig. 2 Relación potencia-frecuencia para determinar Q

múltiples caídas. Es posible que se necesite ajustar la cinta para medir correctamente. Registre las ubicaciones de las caídas y P0 para cada uno. P0 = 1.15_mW @ caída 1 = 0.9 cm. P0 = 1.15 mW @ caída 2 = 2.3 cm. P0 = 1.15 mW @ caída 3 = 4.2cm. P0 =1.15mW @ caída 4 = 6.3 cm. P0 =1.15 mW @ caída 5 = 7.96 cm. 12. Usando el sintonizador de línea ranurada, empezando en cero y moviéndose hacia los 9cm, ubique y registre dos mínimos de potencia adyacentes. La diferencia entre las lecturas es igual a media longitud de onda. Varios picos se encontrarán. Sea cuidadoso en asegurarse que los picos adyacentes son usados para determinar la longitud de onda. La profundidad de la sonda en la guía de onda, así como el nivel de potencia, pueden afectar las lecturas. Utilice la mínima inserción posible de la sonda. mínimo 1: 0.8cm. mínimo 2: 2.5cm. (Diferencia corresponde a ½ de longitud de onda) De estas medidas, calcule la frecuencia y la longitud de onda. λg=3.4cm f0=8.82GHz 13. Ahora Ud. determinará la selectividad Q del medidor de frecuencia. La fig. 2 muestra la definición de Q. Ajuste el atenuador y TRANS OP POINT tal que en el medidor de potencia se obtenga una lectura máxima superior a los 4mW. Note que cualquier potencia lo hará, con tal que sea registrado y ningún ajuste adicional al atenuador o panel transmisor sea hecho.

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Determine la frecuencia de operación ajustando el medidor de frecuencia. Registre la lectura del micrómetro (lo más cercana a 500 milésimas de pulgada) en la que el mayor mínimo de potencia de salida es observado. Convierta esta lectura a la frecuencia de operación, usando la fig 4. fg=10.72 GHz. Los puntos de potencia a -3dB que se necesitan ocurren cuando la potencia de potencia se reduce a la mitad a alrededor de f0. Ajuste el medidor de frecuencia y determine los puntos a -3dB. Registre las lecturas del micrómetro. lectura del micrómetro por encima 590 . lectura del micrómetro por debajo 460 . Convierta las lecturas del micrómetro en frecuencia usando la fig. 3. f2=10.72 GHz f1= 11.3 GHz Usando la ecuación, calcule el Q del medidor de frecuencia. Q=_18.48_. PREGUNTAS Y PROCEDIMIENTOS FINALES 1. Con los resultados de los pasos 9 y 12, ¿Cuál es más larga, la longitud de onda en el espacio libre o en la guía de onda? Explique por qué pasa esto. λ0= 2.9 cm. ; λg=3.5cm. De acuerdo a la relación entre estas dos longitudes, es de esperar que la longitud de onda en la guía sea mayor, ya que el término raíz que divide a la longitud de onda en el espacio libre es siempre menor que uno y dependiente de la longitud de corte de la guía. 2. Calcule la velocidad de propagación de la onda, luego calcule la frecuencia de corte con la ec. . Velocidad de propagación = Frecuencia de propagación*longitud de onda en la guía = 8.8GHz*0.035m=3.08x108 m/s Frecuencia de corte = 6.4GHz

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3. Compare la frecuencia de operación obtenida con el sintonizador de línea ranurada y la que se obtiene con medidor de frecuencia. ¿Cuál método es más exacto? ¿Por qué? Consideramos que la medida con el medidor de frecuencia, por el hecho de que al utilizar el sintonizador de línea ranurada se complemento la obtención de la frecuencia con la tabla adjunta, si bien, estos datos dependen de los materiales (guías de onda) utilizadas, generador de RF y de las condiciones del medio. El medidor de frecuencia, por su parte, tiene como tarea especifica determinar dicha cantidad física. 4. Dada el ancho de la guía de onda de 2,28 cm. Determine la frecuencia de corte utilizando la ec. Si se cambia la frecuencia del módulo transmisor a 3GHz, ¿Qué potencia marcaría el medidor de potencia a la salida del diodo detector? a=2.28cm; m=1; n=0; λc=4.47cm; fc=13.146GHz. P=1.27mW.

CONCLUSIONES

Como era de esperarse se pudo determinar analítica y experimentalmente la longitud de onda, la frecuencia portadora y la velocidad de fase de una señal de microonda producida por un trasmisor RF. También, se logró determinar analíticamente la longitud de onda en una guía de onda proveniente del trasmisor de 10,5 Ghz, así también la frecuencia de operación usando una cavidad resonante, la longitud de onda utilizando un sintonizador de línea ranurada y finalmente calculamos la longitud de onda en el espacio libre de la portadora de RF de 10.5Ghz y así compararla con la longitud en la guía de onda.