REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA.

EXTENSIÓN PUERTO PÍRITU.

LINEAS DE TRANSMISION

TRABAJO PRIMER CORTE

MATERIA. LINEAS DE TRANSMISION. ING. EN TELECOMUNICACIONES

FACILITADOR: ALEXIS FARIAS (SECCION NOCTURNO)

BACHILLERES:

ALDO MANETTA 7.375.149

JUAN CARLOS SUAREZ 10.705.149

JUEVES, 03 DE NOVIEMBRE DEL 2011.

Trabajo de Líneas de Transmisión Primer Corte.

¿Qué son ondas estacionarias?

Si la línea de transmisión no termina en una impedancia resistiva igual a la de

su impedancia característica, parte de la energía incidente será reflejada y

retornará por la línea hacia el extremo de entrada a la misma con la velocidad

de incidencia.

En ciertos puntos a lo largo de la línea las fases de la tensión y la corriente

serán tales que sus amplitudes se sumarán y en otros se restarán. Se forman

así puntos de máxima tensión y mínima corriente y otros en que dichas

magnitudes se invertirán. Estos puntos no variarán su posición sobre la línea

pudiéndose decir que se han formado ondas estacionarias.

La impedancia que presenta la línea al equipo en estas condiciones estará

tanto más apartada del valor de impedancia característica cuanto mayor sea la

diferencia entre los valores máximos y mínimos de tensión y corriente.

¿Qué ocurre si hay distinta impedancia entre el generador, la antena y la

línea de transmisión?

Acoplar la impedancia de una red a la impedancia de una línea de transmisión

tiene dos ventajas principales. Primero, toda la potencia incidente es entregada

a la red, segundo, el generador es usualmente diseñado para trabajar con una

impedancia cercana a las impedancias de las líneas de transmisión. Si se hace

de esta manera. Buscando un mejor comportamiento, la impedancia de carga

no tiene parte reactiva la cual podría desviar la frecuencia del generador, y el

VSWR, relación de Onda Estacionaria de Tensión, de la línea seria unitario o

cercano a la unidad, haciendo irrelevante la longitud de la línea (excepto por las

perdidas) y la línea que conecta el generador a la carga no sería resonante.

¿Qué es la impedancia característica del cable?

Impedancia característica (Ohm): Es la relación tensión aplicada/corriente

absorbida por un cable coaxial de longitud infinita. Puede demostrarse que,

para un cable coaxial de longitud real conectado a una impedancia

exactamente igual a la característica, el valor de la impedancia de la línea

permanece igual al de la impedancia característica. Cabe recordar que en un

sistema que trabaja a máxima eficiencia, la impedancia del transmisor, la del

receptor y la del cable deben ser iguales, de no ser así se producirán

reflexiones que degradarán el funcionamiento del sistema. La impedancia

característica no depende de la longitud del cable ni de la frecuencia. Los

valores nominales para los cables coaxiales son 50, 75 y 93 Ohm.

Puntos a considerar al elegir un cable.

1. “¡Cuanto más corto mejor!” La primer regla cuando instalamos un cable es la

de hacerlo lo más corto posible. La pérdida de energía no es lineal, por lo tanto

duplicar el largo del cable implica perder mucho más que el doble de energía.

En el mismo sentido, si reducimos el largo del cable a la mitad vamos a tener

mucho más que el doble de potencia en la antena.

La mejor solución es poner el transmisor lo más cerca que podamos de la

antena, incluso si esto implica colocarlo en una torre.

2. Cuanto más barato peor!” La segunda regla de oro es que todo el dinero que

se invierta en comprar un cable de buena calidad es un buen negocio. Los

cables baratos están pensados para ser utilizados con bajas frecuencias como

VHF. Las microondas requieren de los cables de mejor calidad que haya

disponibles. Todas las demás opciones no serán más que cargas fantasmas

para la radio.

3. Evite usar RG-58: fue pensado para redes Ethernet, CB o radio de VHF, no

para microondas.

4. Evite usar RG-213: fue diseñado para CB y radio de HF. En este caso el

diámetro del cable no implica alta calidad o baja atenuación.

5. Siempre que sea posible utilice cables Heliax (también denominados “Foam”

–espuma–) para conectar el transmisor a la antena. Cuando no haya cable

Heliax utilice los mejores cables LMR que pueda encontrar. Los cables Heliax

tienen un centro conductor sólido o tubular con un conductor externo sólido y

corrugado que lo hace flexible. Estos cables pueden construirse de dos formas,

utilizando aire o espuma para el dieléctrico. Los cables Heliax con dieléctrico de

aire son los más caros y garantizan la menor pérdida, pero son muy difíciles de

manipular. Los de espuma tienen una pérdida ligeramente mayor, pero son

más económicos y sencillos de instalar. Se requiere un procedimiento especial

cuando soldamos conectores para mantener la espuma dieléctrica seca e

intacta. La marca de cables coaxiales Times Microwave LMR los produce en

varios diámetros, y funcionan bien en frecuencias de microondas. Los cables

LMR-400 y LMR-600 se utilizan comúnmente como alternativas al Heliax.

6. Siempre que sea posible utilice cables que ya tengan los conectores, y que

hayan sido probados en un laboratorio apropiado. La instalación de los

conectores en el cable es una tarea delicada y se hace difícil realizarla

adecuadamente aún teniendo las herramientas necesarias. A menos que tenga

acceso al equipamiento que pueda verificar un cable hecho por usted mismo

(como un analizador de espectro y un generador de señal, o un reflectómetro

de dominio temporal), solucionar los problemas de una red que utiliza cables

hechos en casa puede ser difícil.

7. No maltrate su línea de transmisión. Nunca camine sobre el cable, no lo

doble demasiado, no intente desenchufar un conector halando directamente el

cable. Todos esos comportamientos pueden cambiar las características

mecánicas del cable y por lo tanto su impedancia, provocar un cortocircuito

entre el conductor interno y la pantalla, o incluso romper la línea. Rastrear y

reconocer este tipo de problemas no es tarea fácil, y esto puede llevar a un

comportamiento impredecible del radioenlace.

Ventajas y desventajas de una guía de onda con respecto a un cable

coaxial.

En altas frecuencias las líneas de transmisión y los cables coaxiales presentan

atenuaciones muy elevadas por lo que impiden que la transmisión de la

información sea adecuada, son imprácticos para aplicaciones HF o de bajo

consumo de potencia, especialmente en el caso de señales cuyas longitudes

de onda son del orden de centímetros, esto es, microondas.

La transmisión de señales por guías de onda reduce la disipación de energía,

es por ello que se utilizan en las frecuencias denominadas microondas con el

mismo propósito que las líneas de trasmisión en frecuencias más bajas, ya que

presentan poca atenuación para el manejo de señales de alta frecuencia.

La guía de onda está diseñada fundamentalmente para operar un solo modo de

propagación con el ancho de banda requerido, atenuándolos demás modos de

orden superior. En otras palabras, esto quiere decir que transmite óptimamente

la frecuencia portadora, para la cual se ha seleccionado la guía con su

respectivo ancho de banda de transmisión.

Ya que la guía de onda se encuentra compuesta por un material real, la onda

electromagnética penetra en las paredes de esta provocando que la onda ceda

energía al material de la guía, es por ello que la onda pierde amplitud conforme

a la distancia que avanza.

Con relación a reflexiones de la señal, acoplamiento de la carga y ondas

estacionarias la impedancia característica de una guía de onda tiene el mismo

significado que la de una línea de transmisión o coaxial, pero difiere en un

aspecto puesto que la impedancia característica de una guía de onda es una

función de la frecuencia.

Otro elemento importante en las guías de onda son las cargas resistivas, este

tipo de cargas de material dieléctrico resulta ser un acoplamiento casi perfecto

que suelen ubicarse al final de la guía para evitar reflexiones. La energía

absorbida por estas cargas se disipa por medio de radiadores.

Los cables coaxiales se pueden emplear en todas aquellas aplicaciones en las

que deben transmitirse señales eléctricas a alta velocidad y sin la interferencia

de otras señales espurias. Existen innumerables casos de este tipo, como ser

las bajadas de antenas satelitales o de radiofrecuencia, las conexiones entre

computadoras, las redes de televisión por cable.

El empleo de cables coaxiales permite confinar la señal y limitar las pérdidas

que se verifican por radiación cuando las frecuencias de las señales

transmitidas sobrepasan los cientos de kHz.

¿Qué son ondas electromagnéticas transversales?

La propagación de energía eléctrica a lo largo de la línea de transmisión ocurre

en forma de ondas electromagnéticas transversales (TEM). Una onda es un

movimiento oscilatorio. La vibración de una partícula produce vibraciones

similares en las partículas cercanas. Una onda TEM se propaga principalmente

en un no conductor (dieléctrico) que separa los dos conductores de una línea

de transmisión. Por lo tanto, una onda viaja o se propaga a través de un medio.

Para una onda transversal, la dirección de desplazamiento es perpendicular a

la dirección de propagación. Una onda superficial de agua es una onda

longitudinal. Una onda en donde el desplazamiento está en la dirección de

propagación se llama onda longitudinal. Las ondas de sonido son

longitudinales. Una onda electromagnética (EM), se produce por la aceleración

de una carga eléctrica. En un conductor, la corriente y el voltaje siempre están

acompañados por un campo eléctrico (E) y un campo magnético (II), en la

región de espacio colindante. Las ondas electromagnéticas que viajan a lo

largo de una línea de transmisión, desde la fuente a la carga, se llaman ondas

incidentes, y aquellas que viajan desde la carga nuevamente hacia la fuente se

llaman ondas reflejadas.

Explique y defina que es un campo eléctrico.

El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es

aquella región del espacio en donde se dejan sentir sus efectos. Así, si en un

punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se

coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de

fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.

¿Qué es un campo magnético?

Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del

movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad).

Explique atenuación por líneas de transmisión.

Las pérdidas son debidas fundamentalmente a la radiación y al calentamiento

del dieléctrico. Las mismas dependen de la longitud de la línea y aumentan con

la frecuencia. Esto debe tenerse en cuenta, ya que en VHF por ejemplo la línea

puede consumir más de la mitad de la potencia del transmisor, limitando así el

beneficio de una antena muy alta. Además cuando existen ondas estacionarias

en la antena también aumentan las pérdidas en la línea de transmisión.

¿Que son Balun?

Se denomina balun (del inglés balanced-unbalanced lines transformer) a un

dispositivo adaptador de impedancias que convierte líneas de transmisión

simétricas en asimétricas. La inversa también es cierta: el balun es un

dispositivo reversible.

¿Que son líneas de transmisión concéntricas?

Las líneas de transmisión de conductores paralelos son apropiadas para las

aplicaciones de baja frecuencia. Sin embargo, en las frecuencias altas, sus

pérdidas por radiación y pérdidas dieléctricas, así como su susceptibilidad a la

interferencia externa son excesivas.

Los conductores coaxiales se utilizan extensamente, para aplicaciones de alta

frecuencia, para reducir las pérdidas y para aislar las trayectorias de

transmisión. El cable coaxial básico consiste de un conductor central rodeado

por un conductor exterior concéntrico (distancia uniforme del centro).

A frecuencias de operación relativamente altas, el conductor coaxial externo

proporciona una excelente protección más baja, el uso de la protección no es

costeable. Además el conductor externo de un cable coaxial generalmente está

unido a tierra, lo que limita su uso a las aplicaciones desbalanceadas.

Esencialmente, hay dos tipos de cables coaxiales: líneas rígidas llena de aire y

líneas sólidas flexibles, En una línea coaxial rígida de aire, el conductor central

está rodeado de forma coaxial por un conductor externo tubular y el material

aislante es el aire. El conductor externo físicamente está aislado y separado del

conductor central por un espaciador, que generalmente está hecho de Pirex,

polietileno, o algún otro material no conductivo.

En un cable coaxial sólido flexible, el conductor externo estará trenzado, es

flexible y coaxial al conductor central. El material aislante es un material de

polietileno sólido no conductivo que proporciona soporte, así como aislamiento

eléctrico entre el conductor interno y externo. El conductor interno es un cable

de cobre flexible que puede ser sólido o hueco. Los cables coaxiales rígidos

llenos de aire son relativamente caros en su fabricación, y el aislante de aire

debe de estar relativamente libre de humedad para minimizar las pérdidas.

Los cables coaxiales son relativamente inmunes a la radiación externa, ellos en

sí irradian muy poca, y pueden operar a frecuencias más altas que sus

contrapartes de cables paralelos. Las desventajas básicas de las líneas de

transmisión coaxial es que son caras y tienen que utilizarse en el modo

desbalanceado.

¿Cuáles son las constantes primarias de una línea de transmisión?

Explíquelas.

Se designan como parámetros primarios de la línea los siguientes:

- Resistencia en serie por unidad de longitud, R, expresada en Ω/m.

- Inductancia en serie por unidad de longitud en Hy/m.

- Capacidad en paralelo por unidad de longitud, C, en fd/m.

- Conductancia en paralelo por unidad de longitud, G, en S/m.

La resistencia depende la resistividad de los conductores y de la frecuencia. En

altas frecuencias, la resistencia aumenta con la frecuencia debido al efecto

pelicular (skin), ya que la corriente penetra sólo una pequeña capa cercana a la

superficie del conductor. La inductancia es consecuencia del hecho de que

todo conductor por el que circula una corriente variable tiene asociada una

inductancia. Como la línea está formada por dos o más conductores separados

por un dieléctrico, constituye, por tanto, un condensador cuya capacidad

depende del área de los conductores, su separación y la constante dieléctrica

del material que los separa. Finalmente, la conductancia es consecuencia de

que el dieléctrico no es perfecto y tiene resistividad finita, por lo que una parte

de la corriente se “fuga” entre los conductores y, junto con la resistencia en

serie contribuye a las pérdidas o atenuación en la línea.