CUADERNO DE MEDIOS DE TRANSMISIÓN INTEGRANTES: LIZ TORRES C.I: 19.510.260 MARIANT COLMENAREZ C.I: 21.127.352 CESAR ALBORNOZ C.I: 22.203.057 LAB DE MEDIOS DE TRANSMISION SECCION SAIA A PROF. HEDDY LU GIMENEZ
07 DE ABRIL DE 2015
INDICE
Introducción……………………………………… Pag 3 Marco Teorico……………………………………..Pag 4 Puente reflectométrico………….…………....Pag 5 Línea ranurada………………………….…....Pag 6 Balum…………………………….……….....Pag 7 Antena Espiral…………………….……….. Pag 8 Generador de RF……………..……..………Pag 9 Onda TEM………………………………….Pag 10 Coeficiente de reflexión……………………..Pag 11 Roe………………………………………….Pag 11 Cables coaxiales……………………………...Pag 12 Practica N°1………………………………………Pag 13 Practica N°2……………………………………….Pag 15 Practica N°3……………………………….............. Pag 20 Practica N°4……………………………………..... Pag 24 Practica N°5…………………………………….…..Pag 29 Conclusión………………………………………….Pag 32 Impresiones ………………………………………...Pag 33
INTRODUCCION En el laboratorio se desarrollaron 6 practicas, donde obtuvimos conocimientos sobre la utilización de equipos como lo son el generador de RF, puente reflectometrico, balum, línea ranurada, por no mencionarlos todos, acá se explica detalladamente los pasos que se siguieron en cada una de las practicas, tanto material fotográfico, cuadros con los valores obtenidos y un marco teórico con toda la información de cada una de las practicas.
MARCO TEÓRICO
PUENTE REFLECTOMÉTRICO El puente es el encargado de hacer posible la visualización en la pantalla de un analizador de espectro, como se comporta una antena o un filtro de RF en toda la gama comprendida desde los 2MHZ hasta 1GHz. En si se podría decir que el principal funcionamiento de éste es indicarnos cuando un sistema esta balanceado o no, además nos indicara cuando la impedancia incógnita (Zx) es mayor o menor que la impedancia de referencia (Zn). Está compuesto por dos resistencias de 75Ω, dos condensadores y dos impedancias. Ademas por cuatro puertos BNC: IMPUT, OUTPUT, Zn y Zx. Características: *Impedancia de 75Ω *Amplificador sintonizado de una sola variable. *Frecuencia de posicionamiento de 800 Hz
LÍNEA RANURADA La línea de medición se emplea para análisis de ondas estacionarias, verificación de condiciones de adaptación o para la determinación de impedancias desconocidas. La línea ranurada se inserta entre la carga y el generador de la línea que lo conecta a la carga y se localizan los máximos y mínimos de voltajes y la distancia a que ocurren desde la carga. Características: *La compatibilidad con la brida comercial UBR 100 permite la conexión de componentes de guía ondas de tipo comercial. Con transductor de desplazamiento incorporado para la fácil representación gráfica de las formas de los campos de la guía de ondas. *El voltaje de la onda estacionaria puede medirse fácilmente con una línea ranurada que, para el caso de líneas coaxiales es una sección de línea con una ranura por la que se desliza una sonda montada en un carro deslizante sobre una escala calibrada.
BALUN Es un transformador que permite conectar dos cosas distintas con un cable y mantener la integridad de la señal. También es cierto que el balun es un dispositivo reversible. La relación de impedancias se denota así: n:m. Se utilizan ampliamente en el campo de audio y vídeo para reemplazar un cable coaxial por un cable de CAT5 o CAT6 UTP. Características: *Los balunes, usados como adaptadores de impedancias, son reversibles. Por lo tanto, 1:4 es lo mismo que 4:1. *Si se usa un balun con núcleo de ferrita, pasada cierta potencia, el material se recalienta; si la temperatura sobrepasa la temperatura de curie del material, el balun pierde sus propiedades. *Para evitar este problema, algunos baluns se hacen con núcleo de aire; sin embargo, el precio a pagar es que a potencia igual, es preciso construir bobinas demasiado grandes como para ser prácticas.
ANTENA ESPIRAL Las antenas de espirales (cónicas o no) se consideran del tipo de antenas independientes de la frecuencia. Estrictamente, las espirales sólo serían independientes de la frecuencia. Si la longitud del conductor que define la espiral fuera infinita, y si la dimensión de los terminales de alimentación, así como su separación , fueran infinitesimales; pero en la práctica una realización real de la antena espiral deberá incorporar terminales de alimentación y longitud de onda finita ósea que debe haber una limitación en el comportamiento frecuencial de estas antenas, también es importante resaltar que todas las antenas Características: *Se alimentan por un cable coaxial pegado a una cinta conductora, como un conductor interno unido a la otra cinta en el vértice. *El límite de frecuencia más baja ocurre cuando el diámetro de la base es λ/2. y el límite de la más alta cuando el diámetro del vértice es λ/4. *Se basa en el principio de escala electromagnética.
GENERADOR DE RF: Es un generador de señales de radio frecuencia analógica cuya señal de RF presenta una modulación, una frecuencia y potencia ajustada por el equipo, cabe mencionar que la señal puede generarse sin modulación. Características: 1.Alimentación: 190-230 Vca o 110 Vca. 2.Potencia de salida 2,5 W (Max). 3.Impedancia de salida: 75 Ω. 4.Conectores: BNC. 5.Frecuencímetro de salida: Resolución de 0, 1 MHz. 6.Banda de frecuencia: de 469,5Mhz a 853,5 MHz. 7.Frecuencias de salida: escalones de: a)20 MHz de 469,5 a 669,5 MHz b)8 MHz de 669,5 A 733,5 MHz c)20 MHz de 733 a 853,5 MHz
ONDA TEM: El Modo Transversal de un frente de onda electromagnética es el perfil del campo electromagnético en un plano perpendicular (transversal) a la dirección de propagación del rayo. Modos transversales ocurren en las ondas de radio y microondas confinadas en una guía de ondas, como también la luz confinada en una fibra óptica y en el resonador óptico de un láser. Características: 1.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.
COEFICIENTE DE REFLEXIÓN En telecomunicación, el coeficiente de reflexión relaciona la amplitud de la onda reflejada con la amplitud de la onda incidente. Generalmente se representa con una (gamma mayúscula). El coeficiente de reflexión viene dado por:
ROE La Razón o Relación de onda estacionaria o ROE es una medida de la energía enviada por el transmisor que es reflejada por el sistema de transmisión y vuelve al transmisor.
CABLES COAXIALES: Es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado núcleo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla, blindaje o trenza, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante (también denominada chaqueta exterior). El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre; mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso resultará un cable semirrígido. Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta última es muy superior.
PRACTICA N째 1 Reconocimiento de equipos
OBJETIVOS: En esta práctica como objetivo principal era hacer un reconocimiento de equipos y aplicamos las normas de seguridad de los equipos al ser utilizados dentro del laboratorio. Estudiamos las características, usos y modos de operación de los equipos a utilizar en el laboratorio. Experimentos vistos en clases: Conocimos y estudiamos las partes de los equipos que utilizamos a lo largo de realizar cada unas de las practicas, donde los equipos estudiados fueron los siguientes: • Generador de RF. Mod. LAG • Medidor de campo. Mod. FSM/LA • Detector de tensión y corriente. Mod. VI/LA • • • • • •
Puente Reflectométrico Línea Ranurada Balun Multímetro analógico. Líneas y cablesDipolos.
PRACTICA N°2 Utilización del Puente Reflectométrico
OBJETIVOS: En esta práctica el objetivo principal era estudiar el funcionamiento del Puente Reflectométrico y su aplicación en la medición de tensión en la línea. Comprobar el uso del ALC (Control Automático de Ganancia) del Generador de RF. Observar el efecto del control HI/LOW del Generador de RF. Observar el efecto de la longitud de la línea sobre la potencia recibida en un sistema de comunicación. ACTIVIDADES DE LABORATORIO EXPERIENCIA No. 1- Utilización del Puente reflectometrico 1.Con el adaptador BNC-BNC de impedancia 75 ohm, conecte el Generador en la entrada del reflectómetro marcada en INPUT. La salida, arcada OUT se conecta al multímetro analógico o digital. 2.Conecte una de las resistencias de 75 ohm en el terminal del Puente marcado Zn, dejando vacío el conector marcado Zx. 3.Encienda el Generador. El frecuencímetro debe indicar la frecuencia centro banda 701,5 MHz y ponga el conmutador HI/LOW en HI. 4.Con ayuda del OUT LEVEL lleve la lectura a un valor conocido (300mv) 5.Varié la frecuencia a 46905 MHz y a 853,5 MHz. Anote los valores de tensión detectados. ¿Cómo es la tensión detectada en cada caso con respecto a la detectada en el centro de la banda, mayor o menor? ¿Por qué?
Como podemos observar la tensión de la mínima frecuencia es mejor con respecto a la tensión de la frecuencia central, esto sucede porque a frecuencia baja es menor la tensión, y la tensión de la máxima frecuencia debería ser mayor con respecto a la tensión de la frecuencia central debido a que a mayor frecuencia mayor es el voltaje para este caso .
6. Repita el procedimiento anterior esta vez insertando la carga de 50 ohm. ¿Qué le sucede al valor de tensión detectado? ¿Por qué? Calcule SWR en este caso. Anote sus resultados.
Se mantiene la tensión en todas las frecuencias SWR= 75Ω/50Ω= 1.5 7. Realice lo mismo que en la actividad anterior pero en esta oportunidad utilizando la carga de 100 ohm conectada en Zx. Se mantiene la tensión en todas las frecuencias SWR=100Ω/75Ω= 1.33
EXPERIENCIA No 3 •Continuando con el montaje de las actividades anteriores. Regule la amplitud del generador para medir tensión Vi= 300 mv a 701.5 MHz. •Sustituya el conector BNC-BNC por el cable de 20 metros, manteniendo la misma frecuencia, según el diagrama de conexión mostrado a continuación: •Energice el generador RF. ¿Cuál es el valor medido en el voltímetro? ¿Es mayor o menor que Vi?. R: 103 mv es menor que Vi •Se realizó la experiencia con variando la frecuencia Frecuencia 469,5 701,5 853,5
Voltaje 0,4mv 0,6mv 0,4mv
PRACTICA N° 3 Utilización de línea de ranurada
OBJETIVOS Estudiamos la operación de la línea ranurada como objetivo principal Aplicamos los diferentes usos de la línea ranurada y los parámetros que pueden obtenerse a través de ella. EXPERIENCIA Se procedió a realizar la medición de tensión en relación a la onda estacionaria, en la cual se observa que el valor medido varía debido al coeficiente de reflexión que relaciona la amplitud de la onda reflejada con la amplitud de la onda incidente. A continuación se evaluó las mediciones utilizando el equipo generador de RF, multímetro y la línea ranurada. •Conexión Línea Ranurada – ZL=00 Z= Zl – Zo/ Zl + Zo FRECUENCIA 469,5 MHZ 701,5 MHZ 853,5 MHZ
Valor MAXIMO 19,2 cm 1,57 v. 9,7 cm. 1,91 v. 16,8 cm 1,763 v.
Valor MINIMO 32 cm. 0,66 v. 16,5 cm 1,71 v. 22 cm. 0,33 v
Z= 1
SWR: Vmax/Vmin 2.3 1,11 5,34
•Conexión Línea Ranurada – ZL= 75 Ohm FRECUENCIA 469,5 MHZ 701,5 MHZ 853,5 MHZ
Valor MAXIMO 19,3 cm 1,16 v. 11,1 cm. 1,103 v. 13 cm. 1,04 v.
Valor MINIMO 33,9 cm. 0,519 v. 27,3 cm 0,180 v. 26,2 cm. 0,65 v
SWR: Vmax/Vmin 2,23 6,12 1,6
•Conexión Línea Ranurada – ZL= 50 Ohm Valor FRECUENCIA MAXIMO 469,5 MHZ 701,5 MHZ 853,5 MHZ
1,7 cm 0,821 v. 15,4 cm. 1,101 v. 6,1 cm. 1,103 v.
Valor MINIMO 12 cm. 0,691 v. 29,4 cm 0,643 v. 14,3 cm. 0,843 v
SWR: Vmax/Vmin 1,188 1,712 1,619
Se puede considerar que cuando ZL = infinito, el coeficiente de reflexión es real y es positivo, p= 1 y la corriente sobre la carga es cero, sin embargo cuando ZL=0 el coeficiente de reflexión es real y negativo, la tensión sobre la carga es cero.
PRACTICA N掳4 Verificaci贸n y Transformaci贸n de Impedancia
OBJETIVOS: Observamos el uso y aplicaciones del BALUN como característica principal Verificamos la Impedancias de las líneas bifilares incluidas en el equipo. ACTIVIDADES DE LABORATORIO EXPERIENCIA No. 2.- Transformación de impedancias Instrucciones: •Realice las conexiones necesarias para medir una tensión de 300 mV en la salida del generador de RF. Solo con la terminación de 75 Ohm.
Frecuencia 701,5 MHz 853,5 MHz
Voltaje 0,065 V 0,059 V
CONECTANDO EL BALUM 1:1 AL PUENTE REFLECTOMETRICO El BALUM 1:1 sin Resistencia
Frecuencia
Voltaje
701,5 MHz
0,3 V
853,5 MHz
0,112 V
El BALUM 1:1 con Resistencia (75 Ω) Frecuencia
Voltaje
701,5 MHz
0,298 V
853,5 MHz
0,061 V
El BALUM 1:1 con un Cortocircuito Frecuencia Voltaje 701,5 MHz
0,338 V
853,5 MHz
0,053 V
El BALUM 1:1 con la Línea Frecuencia Voltaje 701,5 MHz 0,329 V 853,5 MHz 0,032 V
El BALUM 1:1 con la Línea + Resistencia (75 Ω Frecuencia
Voltaje
701,5 MHz
0,223 V
853,5 MHz
0,049 V
El BALUM 1:1 con la línea + Cortocircuito Frecuencia
Voltaje
701,5 MHz
0,242 V
853,5 MHz
0,137 V
CONECTANDO EL BALUM 4:1 AL PUENTE REFLECTOMETRICO
El BALUM 4:1 sin Resistencia Frecuencia Voltaje 701,5 MHz 0,078 V 853,5 MHz 0,269 V El BALUM 4:1 con un Cortocircuito Frecuencia Voltaje 701,5 MHz 0,195 V 853,5 MHz 0,257 V
El BALUM 4:1 con Resistencia (300 Ω) Frecuencia Voltaje 701,5 MHz 0,096 V 853,5 MHz 0,218 V
El BALUM 4:1 con la línea Frecuencia
Voltaje
701,5 MHz
0,356 V
853,5 MHz
0,282 V
El BALUM 4:1 con la línea + Resistencia (300 Ω) Frecuencia Voltaje 701,5 MHz
0,093 V
853,5 MHz
0,229 V
El BALUM 4:1 con la línea + Cortocircuito Frecuencia
Voltaje
701,5 MHz
0,054 V
853,5 MHz
0,215 V
PRﾃ，TICA Nﾂｰ 5 Patrﾃｳn de Radiaciﾃｳn
OBJETIVOS Emplear antenas para irradiar campos en el espacio libre. Observar y medir cualitativamente los campos guiados por la antena. Detectar campo a distancia empleando el medidor de campo. EXPERIENCIA Se conectó la antena, en este caso fue un dipolo, con un cable de 75 ohm hacia el puente refleciometrico en la terminación Zn, y de la otra extremidad del puente hacia el generador de frecuencia.
A continuación se acercó el medidor de tensión para observar y tomar las medidas correspondientes.
Cada una de las anotaciones fue por medio de un patrón en ángulos los cuales indicaron el valor de irradiación producido por la antena, así mismo se tomó una distancia considerable para establecer el campo de la antena. Del siguiente se obtuvo la siguiente gráfica:
De lo siguiente se puede decir que existen varios tipos de forma de hacer la medición en cuanto a la radiación de una antena para poder así construir su diagrama de radicación y saber así que tanto es la zona que abarca.
CONCLUSIÓN En las practicas en el laboratorio de Medios de Transmisión se logro conocer los equipos e instrumentos importantes para la transmisión de datos y realización de cada una de las experiencias, así como también tener conocimientos sobre los medios donde desplazan las ondas electromagnéticas a través del canal. Con todos estos conocimientos obtenidos se conoce cuales son las herramientas a utilizar para estudio de problemas en el área de la comunicación. Los cuales son: línea Ranurada, puente reflectometrico, cables coaxiales, antenas espirales, entre otros. Estos equipos son de gran ayuda en formación la académica de cada uno de los estudiantes de ingeniería en telecomunicaciones y carreras afines.
IMPRESIONES Se obtuvieron conocimientos muy importantes en este laboratorio, como fue toda la parte de pérdidas en medios físicos como los cables coaxiales que son fundamentales en nuestra carrera, como en la instalación de antenas, en los radio enlaces, se vio muy poco la parte de radio frecuencia de la antena ya que se vio la materia en intensivos, pero lo importante es que obtuvimos conocimientos básicos para nuestro desarrollo como futuros profesionales. Los medios de transmisión son un soporte que sirven para las comunicaciones y por ende para los sistemas de transmisión de datos, si bien existen diferentes tipos de medios, ya san guiados o no, la transmisión se realizara por medio de ondas electromagnéticas, por lo cual la señal que se transmite va depender de las características y calidad de los equipos de transmisión.