INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN ONDAS ESTACIONARIAS EN UN DEMOSTRADOR DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN. PRACTICA 3 GRUPO:4EV15 ASIGNATURA: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS GUIADAS ALUMNO: VILLARRUEL PALACIOS OSCAR PROFESOR: LÓPEZ VÁZQUEZ ANGEL NOÉ FECHA DE ENTREGA: 22/ ABRIL/2016 1 INDICE. INTRODUCCION………………………………………………………………………3 Ondas estacionarias………………………………………………………… .6 Línea abierta…………………………………………………………………....7 Línea en corto…………………………………………………………………..8 Datos técnicos del demosrtrador de L.T. ………………........………………...…...9 MATERIAL.UTILIZADO………………………………………………………………..13 DIAGRAMAS-…………………………………………………...……………………...13 PROCEDIMIENTO……………………………………………………………………..14 DESARROLLO Y PREGUNTAS……………………………………………..……....15 CONCLUSION,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,.,19 BIBLOGRAFIA………………………………………………………………………….20 2 de la misma manera. sin inversión de fase). La corriente incidente se refleja 180° invertida de como habría continuado si la línea no estuviera abierta. La onda de voltaje incidente se refleja exactamente.OBJETIVO El alumno observara una onda estacionaria (circuito abierto en corto y con carga)en un mostrador de líneas de transmisión . y una longitud de onda de un cuarto de valor mínimo en el circuito abierto. A esto también se le llama relación de voltajes de onda estacionaria (VSWR). en una línea de transmisión que está terminada en un circuito abierto. y una longitud de onda de un cuarto de valor máximo en el circuito abierto. Sin embargo. Es lógico suponer que del voltaje máximo ocurre a través de un circuito abierto y hay una corriente mínima. La figura 8-16 muestra las ondas estacionarias de voltaje y de corriente. En esencia es una medida de la falta de compensación entre la impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión. Puede verse que la onda estacionaria de voltaje tiene un valor máximo. nada de la potencia se absorbe. La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo exactamente como si fuera a continuar (o sea. RELACIÓN DE ONDA ESTACIONARIA La relación de onda estacionaria (SWR). Introducción. las ondas estacionarias se producen en la línea. toda se refleja nuevamente a la fuente. en la terminación abierta. se define como la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo. ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LINEA ABIERTA Cuando las ondas incidentes de voltaje y corriente alcanzan una terminación abierta. La onda estacionaria de corriente tiene un valor mínimo. 3 . Conforme pasen las ondas incidentes y reflejadas. o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda. como si fuera a continuar a lo largo de una línea infinitamente larga. Las características de una línea de transmisión terminada en un circuito abierto pueden resumirse como sigue: 1. en la terminación abierta. y la onda de corriente se refleja exactamente de la misma manera como si no hubiera corto. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 1800 de como habría continuado. Sin embargo. 4. Las características de una línea de transmisión terminada en corto puede resumir como sigue: 4 . La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es mínima a circuito abierto. a lo largo de una línea infinitamente larga. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto. ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LINEA EN CORTOCIRCUITO Así como en una línea de circuito abierto nada de la potencia incidente será adsorbida por la carga. 3. nuevamente de la manera opuesta La onda de voltaje se refleja 1800 invertidos de como habría continuado.2. con una línea en corto. cuando una línea de transmisión se termina en un cortocircuito. el voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan. 2 La onda estacionaria de corriente Se refleja. 3 La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en el corto. Para una línea de transmisión terminada en un cortocircuito o circuito abierto. como si hubiera continuado. el coeficiente de reflexión es 1 (el peor caso) y la SWR es infinita (también la condición de peor caso). La ecuación queda: 5 .1 La onda estacionaria de voltaje se refleja hacia atrás 180 invertidos de como habría continuado. sus máximos pasan por el mismo punto de la línea. La ecuación correspondiente es: (Adimensional) Los máximos de voltaje (Vmax) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están en fase ( es decir. hacia atrás. 4 La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es cero en el corto. con la misma polaridad) y los mínimos de voltaje(Vmin) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están desfasadas 180º. ONDAS ESTACIONARIAS Línea acoplada: La carga absorbe toda la potencia incidente Zo = ZL Línea no acoplada: Parte de la potencia incidente es absorbida por la carga y parte es reflejada hacia la fuente(línea descompensada). o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda. Estas establecen un patrón de interferencia conocida como onda estacionaria. Presentan ondas viajeras.SWR Se define como la relación de voltaje máximo con el voltaje mínimo. 6 . RELACIÓN DE ONDAS ESTACIONARIAS (SWR) Es la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda estacionaria en una línea de transmisión. 7 .min ZL ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LÍNEA ABIERTA Si las ondas alcanzan una terminación abierta se reflejan nuevamente hacia la fuente. Cuando la carga es puramente resistiva: SWR=V.max = Zo V. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto Ondas estacionarias en una línea abierta. La suma de las formas de ondas de corrientes reflejada e incidente es mínima a circuito abierto. ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LÍNEA EN CORTO CIRCUITO El voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan nuevamente de la manera opuesta. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 180° de cómo habría continuado. 8 .CARACTERÍSTICAS: La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo (sin desfasaje). las características de una línea de transmisión. notas de aplicación describen cómo el TLD511 se puede utilizar con los circuitos de puente formadas a partir de ordinario aparatos de laboratorio que muestra la determinación de la impedancia 9 . a baja frecuencia. Se enumeran aquí con un ejemplo experimental preparar. La demostración de estas características ha sido un problema en el pasado debido a la alta velocidad de transmisión involucrados.Características: La onda estacionaria de voltaje se refleja 180° invertidos de cómo habría continuado. el TLD511 Manifestante muestra con eficacia a bajas frecuencias las características de alta frecuencia de una transmisión línea para que los estudiantes pueden observar fácilmente. Además de estos demostraciones. La línea es completamente simétrica de manera que cualquiera de los extremos puede ser considerado como la entrada o salida. La Línea de Transmisión Demostrador TLD511 aclara visualmente los conceptos de líneas de transmisión de forma gráfica presentan. 5 y 6 se han establecido en una forma adecuada para uso de los estudiantes como las cesiones que se lleven a cabo de forma individual o en pequeños grupos. Para los estudiantes de ingeniería de comunicaciones. La onda estacionaria de corriente se refleja hacia atrás como si hubiera continuado. mediante el uso de una línea simulada. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en corto Ondas estacionarias en una línea en corto circuito DEMOSTRADOR DE LINEAS DE TRANSMISION TLD-511 HOJA DE DATOS TECNICOS Y PRUEBAS. DEMOSTRACIONES Y ASIGNACIONES Todas las demostraciones descritas en el manual puede ser utilizado para el aula demostración. Ahora. El operador también puede ajustar fácilmente ellos. Demostraciones 4. el TLD511 proporciona una demostración ideal de la línea de características y movimiento de las olas. y la impedancia λ de transformador propiedad de un 4 En mayor detalle. La pantalla LED es particularmente eficaz cuando se ve desde unos cinco metros. un condensador y un medidor de micro. Las notas de aplicación sugieren formas en las que más detallada mediciones de impedancia se pueden hacer con la ayuda de Cajas de resistencias. 10 .característica por medio de mediciones de circuito abierto y corto. El diseño físico de la TLD511 hace que es ideal para el aula o en el laboratorio uso de demostración. siendo el movimiento de las olas el que se muestra más realista. los leds permiten visualizar la propagación de la onda a lo largo del simulador cuya longitud se puede seleccionar por medio de una llave rotativa L. al regresar a RUN la señal reanuda su avance a lo largo del simulador. 0. En la posición HOLD la señal se detendrá en ese instante. Con la finalidad de energizar al simulador se dispone de un generador de funciones con las siguientes características: 11 . 2L y 8L cuyos tiempos de propagación corresponden a 0. Es posible anexar atenuación por medio de un control de atenuación (ATTENUATION) el cual no está calibrado. Si se desea explorar un instante de la propagación de la onda a travez del simulador se puede hacer mediante del control (HOLD-RUN).5 y 2 segundos respectivamente.CARACTERÍSTICAS La impedancia característica es de 600 Ω balanceados ( Z 0 ).25. 01 – 100KHz 12 5 de cambio de pico . a intervalos de 1V p −p . Se realiza por medio de un control calibrado simple rotulado con escalas de 1 al 10. Frecuencia. Generalmente ±1 de la indicación de 1 al 10 en la escala del dial. Salida principal. 0. ±5 de la escala completa. De 10 V p− p a circuito abierto. triangular con selección por medio de un botón.01 Hz – 100KHz en 7 escalas controladas por medio de una botonera. Control de amplitud. Ligeramente menor que 100 mV p− p . Exactitud en la escala. Impedancia de la fuente de señal de 600 Ω . Generalmente menor al a pico en la gamma de 0. Salida mínima usable. Formas de onda senoidal. Estabilidad en amplitud. Amplitud máxima. MATERIAL. Demostrador de Líneas de Transmisión TLD-511 Diferentes elementos resistivos y puentes. DIAGRAMAS O IMÁGENES Demostrador de Líneas de Transmisión. Generador de funciones FG600. GENERADOR DE FUNCIONES 13 . 14 . Conectar el generador de funciones al demostrador de líneas de transmisión y colocar el interruptor (línea nueva en posición “L”) y el generador a 2 ciclos. se coloca el interruptor en posición “run” y después en un instante en posición de retener (“HOLD”). En esta primera lectura se simulara una línea de transmisión abierta y la impedancia característica será la del generador.Resistencias. PROCEDIMIENTO. Una vez ya conectado el generador de funciones con el demostrador de líneas de transmisión se responderán las preguntas siguientes: DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.8 k Ω .El experimento es un línea abierta. Se conectara el generador de funciones al demostrador de líneas de transmisión y colocar el interruptor y el generador a 2 ciclos. 15 . el circuito. REALIZACION DE PRUEBAS Y ANALISIS DE ONDAS. el tercer experimento que sigue es en una carga de siguiente de 600 Ω . el que sigue de 10 k Ω y el ultimo es de 50 Ω. Prueba de equipos. se coloca el interruptor en posición “run” y después en un instante en posición de retener (“HOLD”) para poder observar la onda . En la primer lectura se simulara una línea de transmisión abierta y la impedancia característica será la del generador. el segundo experimento es una línea en corto 1. ¿Cómo es? Zr −Z 0 Z r +Z 0 ρ= ∞−600 ∞+600 Zr Zr − Z r Z 0 1−0 ρ= = =1 Z r Z 0 1−0 + Z r Zr POR LO TANTO LA RESPUESTA ES 1 2.En una línea que no tiene cara ¿Qué porcentaje se refleja? En una línea que NO tiene carga se REFLEJA el 16 100 y |V 2| es? .CIRCUITO ABIERTO PREGUNTAS 1.Con lo que se está viendo. Con una frecuencia a ρ= 2 Hz . el coeficiente de reflexión. el valor absoluto del voltaje |V 1| El voltaje 1 es igual al voltaje 2 |V 1|=|V 2| 3. 17 .4.El voltaje en un Circuito Abierto es? R= MAXIMO 5.Cuando la onda incidente se refleja ¿Qué porcentaje tiene? R=se refleja esta al 100 6.onda estacionaria ¿Qué puntos tiene? R=Tiene 5 leds en picos máximos y 5 leds en su pico minimo Línea en corto circuito Se conecta la tableta de coneccion link en el demostrador de líneas de transmicion y se visualiza los efectos de la onda . PREGUNTAS. Los voltajes en corto ¿Cómo están? R=El voltaje se atrasa con respecto a la corriente. La potencia ¿Qué valor tiene? R=La potencia es cero (0) 3. El |V 1| + |V 2| es 18 . el voltaje en corto es 0 2. 1. 600 Ω siempre va a existir 6. 19 600 Ω . Líneas de transmisión con carga de CONCLUSION.R= V 1+ V 2=0 4. ρ=? . Con una carga de 600 ohms . . Si Z r impedancia caracteristica=0 R= ρ= y Z 0 =600 Ω . Zr −Z 0 0−600 = =−1 Z r +Z 0 0+ 600 por lo tanto ρ=−1→ NO EXISTE 5. ¿el factor de reflexión es? R=El factor de reflexión es 0. Cuando la línea esta acoplada a R= VOLTAJE. Con la carga se consume la onda. desde acoplamientos casi exactos o desacoplamientos al momento de transmitir señales o pulsos que presentaran los efectos que en esta práctica vimos. 20 . El coefi ciente de refl exión presenta varias condiciones que hay que evaluar. tal como desfasamientos que estos hacen que nuestra amplitud varíen. Todos estos comportamientos observados y calculados nos dan la claridad para poder comprender la importancia de los materiales a ocupar y que se deberá realizar cálculos para que la impedancia sea la misma y al obtenerla la señal podrá ser transmitida al 100% sin ninguna perdida.En esta práctica se pudo observar la importancia del comportamiento de las líneas de transmisión en situaciones básicas y elementales que se nos pueden presentar en el área laboral las cuales nos podrán dar un panorama de la situación y proceder a la reparación o corrección. Las líneas de transmisión pueden presentar una gran cantidad de fenómenos que hemos estudiado con el profesor. La importancia en este tema nos puede dar una perspectiva de la importancia de trabajar en una compañía como Telmex. y poder mantener comunicada a los usuarios sin ningún problema y si se presentara alguna falla sabremos cómo realizar una atención oportuna y efectivamente cualquier circunstancia como las que el profesor nos ha enseñado en el curso y nos ha servido para poder entender un línea de transmisión. TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA PRINCIPIOS Y APLICACIONES. Cheng. Kraus ELECTROMAGNETISMO McGraw-Hill.BIBLOGRAFIA. Limusa. TOMASI. John D. FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO PARA INGENIERÍA. David K. Adison Wesley Longman. 2 x Carl T. SISTEMAS DE COMUNICACIONES ELECTRONICAS PEARSON PRENTICE HALL 21 . A.