Coeficientes potenciales de una línea de transmisión

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  1. Defina líneas de transmisión, e indique los tipos de líneas de transmisión que se utilizan para transportar energía.

Las líneas de trasnmicion están formadas por conductores metálicos con una disposición geométrica determinada para trasmportar energía

Existen diferentes tipos de líneas de transmicion como ser:

  • Líneas de pares :


    formado por 2 conductores paralelos
  • Coaxial:
    formado por 2 conductores concentricos
  • Microcinta:
    con 2 conductores
  • Guía de ondas:
    constituida por 1 conductor un tubo hueco
  • Según la conexión:
    línea balanceada y línea no balanceada
  1. Explique cómo se transporta la energía en una línea de transmisión


Una aplicación de las líneas es el transporte de energía electromagnética del generador a la carga.
La energía se propaga alrededor de los conductores de la línea.

La energía se propaga, por tanto, en forma de campos E
Y H transversales entre si


  1. Explique el comportamiento de los circuitos en baja frecuencia y de las líneas en alta frecuencia


Baja frecuencia el circuito tiene dimensiones pequeñas comparadas con la longitud de onda, por lo que la corriente que circula por un cable en un instante dado, tiene la misma amplitud y fase en todos los puntos del cable

Alta frecuencia el circuito tiene dimensiones comparables con la longitud de onda, por lo que la corriente que circula por un cable en un instante dado, no tiene la misma amplitud ni fase en otros puntos del cable

  1. Indique que son los parámetros concéntricos en un circuito


Son resistencia, conductancia, inductancia y capacitancia. Están concentrados en un solo elemento o componente bien localizado físicamente

  1. Indique cuales son los parámetros distribuidos de las líneas, e indique su comportamiento de cada uno de ellos en altas frecuencias.

El circuito se considera línea con parámetros distribuidos y su análisis requiere de la teoría de la línea, derivada del campo electromagnético

La teoría de las líneas permite aprovechar muchas leyes y propiedades que se estudian en electrónica de baja frecuencia, como ser

Resistencia, Conductancia, inductancia, capacitancia

  1. De el concepto  de impedancia carácterística e indique de que parámetros depende


Es una línea física hipotéticamente infinita, la onda incidente viaja a lo largo de ella por siempre y nunca se refleja, depende de los parqmetros distribuidos de la línea y la frecuencia. Es compleja contiene elementos reactivos, lo que señala un desfase entre las ondas de voltaje y de corriente.

  1. Cálculo de Impedancia: Ejemplo 1. Una línea telefónica de uso en interiores, tiene

 2 conductores paralelos de cobre de 0,5 mm de diámetro. La separación entre ellos es de 2,5 mm y el aislante entre ambos es polietileno con permitividad de 2,26. Calcule la impedancia carácterística del cable suponiendo su utilización a altas frecuencias.

Datos:


qpAwCyvWAAUAOXMCXAfvfoIAAAAASUVORK5CYII== 2.26 permitividad

D=2.5 mm separación entre ellos

d.= 0.5 mm diámetro


KunmaRMWykkKtX9C7OERllJqr6CZY0OnBto88MFS= 183.5 Ω


  1. Cálculo de Impedancia Ejemplo 2. Un cable coaxial usado en sistemas de cobre aislados entre si con polietileno de permitividad de 2,26. El diámetro del conductor interno es de 4 mm y del externo es 9,6 mm. Calcule la impedancia carácterística del cable.

Datos:


qpAwCyvWAAUAOXMCXAfvfoIAAAAASUVORK5CYII== 2.26 permitividad

D=9.6 Diámetro externo

d.= 4 mm diámetro interno


3MEBUAAAAASUVORK5CYII== 35 Ω

  1. Explique que es una línea acoplada y mencione los valores de impedancia de los siguientes cables:


Cable coaxial para radio frecuencia 50Ω

Cable coaxial para televisión            75Ω

Cable coaxial para computadoras    93Ω

Es la que no produce onda reflejada, es una línea de longitud finita que se termina en su impedancia carácterística se llama línea acoplada


  1. Indique a qué velocidad se propaga la onda en la línea de transmisión con dieléctrico de polietileno sólido, con espuma de polietileno y con aire como dieléctrico.

La velocidad a la cual se propaga la onda en la línea es menor que la velocidad de la luz en el vacío.

  • Cerca del 66%  de la velocidad de la luz en cable con dieléctrico de polietileno
  • Cerca del 78%  en cable con dieléctrico de espuma de polietileno
  • Cerca del 95% en cable con aire como dieléctrico
  1. Velocidad de propagación: Para un cable con un dieléctrico de teflón, con una permitividad de 2,1. Calcule: a) El factor de velocidad VF, b) La velocidad de propagación en el cable VP.

Datos

qpAwCyvWAAUAOXMCXAfvfoIAAAAASUVORK5CYII== 2.1 permitividad

C= 300000 KM/S velocidad de la luz en el vacío

  • 9mqC5iZsYnQEjQ48INQflT8UPwVRIvMib8jyAAAA       R: mPKa5eTljIHOePvsXa+e8F6LXuinj3sU+AFg6Si3
  1. lJxAVHKEGCi1WLuAAAAAElFTkSuQmCC

            R:  lJxAVHKEGCi1WLuAAAAAElFTkSuQmCC→   6wEwvomEUn8v5O+jetzRxKzTsUIwAAAABJRU5Erk → dHBI7BvO5JfvAMuK2LaiTxzlz6eLFwJBuN+kTuCG300000km/s. = 207000KM/s.


  1. Explique como viaja la onda incidente en la línea de transmisión


Viaja hasta la carga donde es absorbida totalmente y no se refleja

  1. Explique que es una línea no acoplada, y explique que es la onda estacionaria


Si la onda viaja en un medio e incide sobre la frontera de un segundo medio de diferentes carácterísticas, parte de su energía se trasmite hacia el segundo medio y otra se refleja hacia el primero

En consecuencia parte de la energía incidente es absorbida en la carga y otra se refleja hacia el generador.

La onda reflejada se agrega ala incidente y la suma de ambas se conoce como onda estacionaria

Explique que es la onda estacionaria, e indique que son los nodos y los antinodos


Es la interacción entre las ondas incidentes y reflejada causa lo que parece ser un patrón estacionario de ondas en la línea

Los nodos hay puntos que son siempre 0, no vibran, esos puntos se denominan nodos y son la causa que la energía en lugar de trasmitirse se almacena en cada nodo

Antinodo hay otros puntos que vibran en el tiempo con una amplitud de vibración máxima, igual al doble de las ondas que interfieren y con una energía máxima estos puntos se denominan antinodos


  1. Explique que es el coeficiente de reflexión y que es la relación de onda estacionaria, ilustre ambos con sus respectivas formulas. Coeficiente de reflexión es la relación entre voltaje reflejado y el incidente en general es un numero complejo

Relación de onda estacionaria


ROE (SWR-standing wave ratio) relación entre voltaje máximo y el voltaje mínimo

JMBeQ7ggGY40LDgTpWkeUrDMP7WTH8tth4HoGE4QBQvELusFoNF2XmSIUDNBTFFtCzINeQxoE8S6MW9q SI 10MQAAAABJRU5ErkJggg==>7TVxAAAAcklEQVQoU7WOSxKAIAxDG38ofkAF6v1PCh0N8ArtXGCzswueqAAAAAElFTkSuQmCC SI 7TVxAAAAcklEQVQoU7WOSxKAIAxDG38ofkAF6v1P>10MQAAAABJRU5ErkJggg==

Ejemplo de líneas con carga no extrema: Un cable coaxial de 75 ohmios tiene una onda estacionaria de 52 Voltios Máximo y 17 Voltios  mínimo. Calcule:

La relación de onda estacionaria   El valor de la carga resistiva   El cohefieciente de reflexión


DATOS


    52 v. Voltaje máximo   17 v.Voltaje minimo75ΩKjDch0HIEr2Av5h9fWzO4xSBKCze8UKAAAAAElFTcable coaxial

  • cztXWH7qxGXYb8YjyoPmeVmEzsVTwCGMfI95QYBt

    = 3.05

BQvELusFoNF2XmSIUDNBTFFtCzINeQxoE8S6MW9qIJVlXJRPGAAAAAElFTkSuQmCCsYzX6kXFiAR4ZDn6rqN3mSONTNiPJ9+f2Kcf6H8f     8AMRnIuE3CAWEAAAAAElFTkSuQmCC  →  FAhoLsoCwsz0FExBGDvIgC3AhlWkIIyEOZB5hpGJ 0.50


Una línea ranurada de 50 ohmios y factor de velocidad de 0.95, se utiliza para llevar a cabo mediciones con un generador y una carga resistiva que se sabe es mayor que 50 ohmios. Se encuentra que el voltaje máximo en la línea es de 75 v y el mínimo de 20, la distancia entre dos mínimos es de 75 cm.. Calcule:

La longitud de onda de la línea


La frecuencia del generador

La estación de onda estacionaria ROE o SWR

La resistencia de la carga


DATOS

50ΩKjDch0HIEr2Av5h9fWzO4xSBKCze8UKAAAAAElFT

VF= 0.95


A)   λ. = 1.5 m

  • lJxAVHKEGCi1WLuAAAAAElFTkSuQmCC6wEwvomEUn8v5O+jetzRxKzTsUIwAAAABJRU5Erk → 5828hcwgIRjMuCNS2pTVcAc27YaehleXgcX77hwu299792458km/s. = 284802835,1m/s.

HAzOVsTRmQAAAABJRU5ErkJggg==wITI538C9+5txFgjBTlD+uKxAVjkElOAAAAABJRUPPOl6+sLv89HNvc5WvGNe+4Rrr+etbqvI9qaet8p→  190Mhz

JMBeQ7ggGY40LDgTpWkeUrDMP7WTH8tth4HoGE4QSwfudjlEblfgA9Xxo+3eKUrwAAAABJRU5ErkJggg =3.75

BQvELusFoNF2XmSIUDNBTFFtCzINeQxoE8S6MW9q4qYlhyYOCO0AAAAASUVORK5CYII=H0XzBwPhfketPEPSrGfS9X4H8B+Eo2zgj8SYrP4T


Ejemplos con líneas con carga no extrema: Una línea de transmisión de impedancia desconocida se termina con dos resistencias distintas, y la SWR se mide en cada caso. Con una terminación de 75 ohmios, la SWR mide 1,5. Con una terminación de 300 ohmios mide 2,67. Calcule la impedancia carácterística de la línea

DATOS

75 ΩAfEzA5da5PjDAAAAAElFTkSuQmCC    SWR= 1.5      300 ΩAfEzA5da5PjDAAAAAElFTkSuQmCC

SWR = 2.67

BQvELusFoNF2XmSIUDNBTFFtCzINeQxoE8S6MW9q0hXuHlWMuyoqdfDqqCj4oo7X1c9MgF0da9Wf6vwCKtB1ENvk4NZGex7n68PhtUDgT8DVwMv7kPEP3imP

Ejemplos con transferencia de potencia: Un generador envía 50 Mw por una línea de 50 OHMIOS . El generador  se acopla con la línea , pero no con la carga. Si el coeficiente de reflxion es 0,5 ¿Cuánta potencia se refleja y cuanta se disipa en la carga?.

DATOS


9ZoYXwGvEiWiRKRdLAAAAABJRU5ErkJggg==L= 50 Ω997Pi9mKnN8K9qQN4i4898TyELnGYtq3Ncbp11eTK1CBPierHIwunV0HF+4cRU6YeQr8BdSUYOy+P2kAN+UP3EtiMKKRxNsAAAAASUVORK5CYII=

wYXdDfMCuekMu6lXB+MAAAAASUVORK5CYII=→   IP57QVHFDJCWcAAAAASUVORK5CYII= →ERJSga9aAAAAAElFTkSuQmCC*50 mW → CK4stRlaMAAAAAElFTkSuQmCC

x7bAAAAAElFTkSuQmCClAeJ9gdJIEpKZCe44gAAAABJRU5ErkJggg== →oCTZrYy4o59V9NxoGrri3MvOLxF2y7CvQB+sfgHd

Un transmisor entrega 50 W a una línea sin perdida de 600 ohmios que se termina con una antena que tiene una impedancia de sw 275 ohmios resistiva. Calcule :

El coeficiente de reflexión   La potencia que en realidad llega a la antena

DATOS

fraU8ekD6RckyDc0Tfr5z6ot+LRi+XO732LPcPSHAfEzA5da5PjDAAAAAElFTkSuQmCC= 275 ΩnkXrLSXxO+AahFFanjc9y+AAAAAElFTkSuQmCCΩ

IEQDYTwIl7sfUAAAAASUVORK5CYII=     →+CLbQAAAABJRU5ErkJggg==→  cQLahEE07T5eQSra5KXT4Gy8Xz19Aue3H8H6kgXr

wYXdDfMCuekMu6lXB+MAAAAASUVORK5CYII=→   IP57QVHFDJCWcAAAAASUVORK5CYII= →C3pr8AxgwZ89s3fmIAAAAASUVORK5CYII=* 50 W →  rhGY0QxzgqfV2BqRNKb9mYoJ4cQgOF7bp5i1H6a8

x7bAAAAAElFTkSuQmCCUew6SIqzc+znoWuxfxH3B26UOjKiB+K9AAAAAElF →QZJAAAAABJRU5ErkJggg==

 Defina que es acoplamiento y mencione y explique Ejemplos con redes de acoplamiento: los tipos de red de acoplamiento.

La red de acoplamiento sirve para producir un acoplamiento correcto

Los tipos de acoplamiento:


Transformador: logra que la impedancia de carga resistiva se parezca a la carácterística al seleccionar el número correcto de vueltas de las bobinas

Línea de JvtbwJ9ueUOjYAAAAASUVORK5CYII=: logra que la impedancia de carga resistiva se parezca a la carácterística al seleccionar el valor correcto de su impedancia característica

Reactancia en serie: logra que la parte reactiva de la impedancia de carga secancele al sumar  una reactancia en serie opuesta

Reactancia en paralelo: logra que la parte reactiva de la impedancia de carga se cancele al colocar un stub paralelo reactivo


  1. Acoplamiento con transformadores. Por lo común los transformadores de RF son toroidales  con núcleo de ferrite o de hierro pulverizado. Encuentre la relación de transformación correcta de un transformador requerido para acoplar  una una línea de 50 omhios con una  impedancia de carga de 88,38omhios resistiva

DATOS



xFdoYs68HeFt4Dnw+AfQmb9ung08j8qkQcrDbRx6 =+HTUzIasyA33IGKXNtVDyhDIcjvI9dkN+I3335EWrD9AcSaEkxJdzRRAAAAAElFTkSuQmCC=E++f1q2CP86A38AmF+LIL1Q930AAAAASUVORK5CY

byWWnLerFUwRB1oHa0IYMxwc9uYfHZgV6C1P0IUD=GwB8qfq1QzEZlBQAAAABJRU5ErkJggg===E++f1q2CP86A38AmF+LIL1Q930AAAAASUVORK5CY

  1. Explique que es un decibel

El decibel o decibelio es la unidad de medida de la intensidad sonora

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