Victor Armando Calderon Melo

Antenas y lineas de transmision

Que es una onda?Una onda es una perturbación que se propaga en un medio en un tiempo determinado. Una onda no transporta materia, solo energía.Tipos de onda}Las ondas se pueden clasificar de dos formas: Según el medio de propagación, las ondas pueden ser mecánicas o electromagnéticas. Las ondas mecánicas requieren de un medio material o elástico que vibre. Por ejemplo, las ondas en el agua. Las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse, se propagan en el vacío. El calor y la luz del Sol nos llegan a través de estas ondas. También son ondas electromagnéticas las que proceden de las antenas de los teléfonos móviles así como las que proceden de las emisoras de radio y televisión. Según la dirección de propagación, las ondas pueden ser transversales o longitudinales.Ondas MecánicasLas ondas sísmicas, son ondas mecánicas, ya que necesitan de un medio material para propagarse. Estas ondas sólo transmiten la energía liberada en el terremoto, no transportan materia.Ondas SonorasEl sonido es una onda mecánica longitudinal, que se propaga en línea recta en un medio material (gaseoso, líquido o sólido) de densidad uniforme. En el espacio no se propaga porque no hay atmósfera, no existe medio para propagarse. Lo mismo ocurre en el vacío.Ondas electromagnéticasSe denomina espectro electromagnético a la distribución del conjunto de las ondas electromagnéticas. Se extiende desde las radiaciones de mayor longitud de onda (menor frecuencia), como son la corriente alterna, las ondas de radio, las microondas y rayos infrarrojos hasta las de menor longitud de onda (menor frecuencia) como son la luz visible, la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.Ondas de radioLa corriente alterna (C.A) consiste en la vibración de los electrones en el interior de un hilo conductor. Los electrones vibran a razón de 50 veces por segundo sobre un punto fijo.Los electrones no se trasladan, solo vibran alrededor de un punto fijo transmitiendo su vibración al electrón siguiente. Así se forma una onda cuyas crestas y valles se mueven rapidísimamente. Si las contamos, veríamos que son 50 crestas o valles las que pasan por un punto en un segundo.Cuando la electricidad se mueve por los conductores de nuestra instalación eléctrica, se está comportando como una emisora de radio muy rudimentaria emitiendo con una frecuencia de 50 Hz (50 vibraciones/segundo).Pero la frecuencia de 50 Hz no es apta para ser utilizada en la radiodifusión. Su frecuencia es tan baja que la señal solo alcanza unos pocos metros de distancia y los equipos emisores y receptores deben ser inmensamente grandes. Así pues, para que una onda de radio pueda llevar información a larga distancia es necesario elevar su frecuencia mucho más allá de los 20 000 Hz.

Por ejemplo, las radios comerciales emiten en onda media (AM) utilizando frecuencias que van desde 526,5 a 1606,5 kHz y la FM entre 87,5 a 108 MHz.MicroondasLa Televisión Digital Terrestre (TDT) utiliza las microondas (470-862 MHz) para transmitir su señal. Esta señal se desplaza preferentemente en línea recta y pierde intensidad con la distancia, por lo que necesita de repetidores enlazados en cadena que aseguren una correcta recepción de la señal. Normalmente los repetidores están situados en las cúspides de las montañas o a bordo de satélites artificiales.

La radiación infrarroja (IR) es un tipo de radiación electromagnética de menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas. Sentimos los efectos de la radiación infrarroja cada día. El calor de la luz del Sol, del fuego, de un radiador de calefacción o de una acera caliente son radiaciones infrarrojas.Ondas electromagnéticas transversalesLa propagación de la energía eléctrica por una línea de transmisión se hace en forma de ondas electromagnéticas transversales (EMT), en donde se debe recordar que una onda es un movimiento oscilatorio. Una onda EMT se propaga principalmente en el no conductor, es decir, en el dieléctrico que separa a los dos conductores de la línea de transmisión. Para una onda EMT la dirección del desplazamiento es perpendicular a la dirección de propagación. Cuando una onda tiene como desplazamiento la misma dirección de propagación, se le denomina Onda Longitudinal; un ejemplo de éste tipo de ondas son las ondas sonoras. Una onda electromagnética EM se produce por la aceleración de una carga eléctrica. En un conductor, tanto la corriente como el voltaje siempre están acompañados por un campo eléctrico (E) y un campo magnético (H) en la región vecina del espacio en donde éstos campos son perpendiculares entre sí en todos los puntos. Es posible considerar a la línea como una sucesión de cuadripolo de tamaño infinitesimal en cascada. En el caso de las líneas ideales no existen pérdidas de energía y el cuadripolo exhibe solamente elementos reactivos. Resultan ecuaciones de onda para tensión y corriente a lo largo de la línea, que queda definida por dos parámetros: la velocidad de propagación de las ondas y la impedancia característica, que da la relación entre las ondas de tensión y de corriente de una onda progresiva. Las dos ecuaciones diferenciales ligadas para la tensión y la corriente a la entrada del cuadripolo son las llamadas ecuaciones del telegrafista para la línea ideal. En el caso de las líneas reales se incorporan las pérdidas en los conductores y en el dieléctrico. Esto lleva, en el caso de ondas armónicas, a una constante de propagación compleja que indica la propagación con atenuación y a una impedancia característica compleja. En la práctica son de interés las líneas de bajas pérdidas.Tipos de líneas de transmisiónLas líneas de transmisión se clasifican generalmente como balanceadas o desbalanceadas. Con líneas balanceadas de dos cables, ambos conductores llevan una corriente; un conductor lleva la señal y el otro es el regreso.

Este tipo de transmisión se llama transmisión de señal y el otro es el regreso. Este tipo de transmisión se llama transmisión de señal diferencial o balanceada. La señal que se propaga a lo largo del cable se mide como la diferencia de potencial entre los dos cables. Las corrientes que fluyen en direcciones opuestas por un par de cable balanceados se les llaman corriente de circuito metálico. Las corrientes que fluyen en las mismas direcciones se le llaman corriente longitudinales. Un par de cables balanceados tiene la ventaja que la mayoría de la interferencia por ruido (voltaje de modo común) se induce igual mente en ambos cables, produciendo corrientes longitudinales que se cancelan en las carga. Cualquier par de cable puede operar en el modo balanceado siempre y cuando ninguno de los dos cables esté con el potencial a tierra. Esto incluye al cable coaxial que tiene dos conductores centrales y una cubierta metálica. La cubierta metálica general mente se conecta a tierra para evitar interferencia estática al penetrar a los conductores centrales. Con una línea de transmisión desbalanceada, un cable se encuentra en el potencial de tierra, mientras que el otro cable se encuentra en el potencial de la señal. Este tipo de transmisión se le llama transmisión de señal desbalanceada o de terminación sencilla. Con la transmisión de una señal desbalanceada, el cable de la tierra también puede ser la referencia a otros cables que llevan señales.

Impedancia característicaPara una máxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga, una línea de transmisión debe terminarse en una carga idealmente igual a la impedancia característica de la línea. La impedancia característica (Z0), de una línea de transmisión es una cantidad compleja que se expresa en ohm, que es independiente de la longitud de la línea y es solo dependiente de las características geométricas y del material de la línea. La impedancia característica se puede representar como un cuadripolo, cuyos terminales están conectados con otros dispositivos tales como la fuente y la carga; por lo tanto, se puede simular una línea infinita si se termina una línea finita con una carga puramente resistiva igual a Z0. Toda la energía que entra a la línea desde la fuente se disiparía en la carga.Ancho de banda

El ancho de banda de una señal compuesta es la diferencia entre la frecuencia más alta y más baja contenida en una señal.

Sea fh la frecuencia alta fl la frecuencia baja y B el ancho de banda. Entonces: B = fh - fl

Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango. La frecuencia es la magnitud física que mide las veces por unidad de tiempo en que

se repite un ciclo de una señal periódica. Una señal periódica de una sola frecuencia tiene un ancho de banda mínimo. En general, si la señal periódica tiene componentes en varias frecuencias, su ancho de banda es mayor, y su variación temporal depende de sus componentes frecuenciales. Normalmente las señales generadas en los sistemas electrónicos, ya sean datos informáticos, voz, señales de televisión, etc., son señales que varían en el tiempo y no son periódicas, pero se pueden caracterizar como la suma de muchas señales periódicas de diferentes frecuencias.

Acoplamiento de líneas de transmisiónEn los sistemas de comunicaciones, el acoplamiento de terminales de línea (cargas) a las impedanciascaracterísticas hace que no se refleje potencia, lo que es importante al maximizar la transferencia de potencia a la carga. De la misma importancia para el comportamiento del sistema es considerar que si no se acopla la impedancia de carga a una línea, el generador y el extremo de alimentación var ‘Ian diferentes impedancias a las diversas frecuencias dentro de la banda que transmite la información, lo que resulta de la sensibilidad a la frecuencia que generalmente exhibe la impedancia de entrada de una línea terminada de manera inadecuada. Por lo tanto, si se estuviera transmitiendo datos de pulsos, una terminación inadecuada daría diferentes reflexiones a las diversas frecuencias dentro del espectro de Fourier del pulso. El resultado es distorsión en la forma del pulso, la que se puede corregir acoplando debidamente la carga en la banda deseada de frecuencias.Por medio de los conectores el cable puede ser conectado a otro cable o a un componente de la cadena de RF. Hay una gran cantidad de adaptadores y conectores diseñados para concordar con diferentes tamaños y tipos de líneas coaxiales. Describiremos algunos de los más populares.Los conectores BNC fueron desarrollados a fines de los 40. La sigla BNC significa Bayoneta, Neill-Concelman, por los apellidos de quienes los inventaron:Paul Neill y Carl Concelman. El tipo BNC es un conector miniatura de conexión y desconexión rápida. Tiene dos postes de bayoneta en el conector hembra, y el apareamiento se logra con sólo un cuarto de vuelta de la tuerca de acoplamiento. Los conectores BNC son ideales para la terminación de cables coaxiales miniatura o subminiatura (RG-58 a RG-179, RG-316, etc.). Tienen un desempeño aceptable hasta unos pocos cientos deMHz. Son los que se encuentran más comúnmente en los equipamientos de prueba y en los cables coaxiales Ethernet 10base2.Los conectores TNC también fueron inventados por Neill y Concelman, y son una versión roscada de los BNC. Debido a que proveen una mejor interconexión, funcionan bien hasta unos 12GHz. Su sigla TNC se debe a su sigla en inglés (Neill-Concelman con Rosca, por Threaded Neill-Concelman).Los conectores Tipo N (también por Neill, aunque algunas veces atribuidos a “Navy”) fueron desarrollados originalmente durante la Segunda GuerraMundial. Se pueden utilizar a más de 18 Ghz y se utilizan comúnmente en aplicaciones de microondas. Se fabrican para la mayoría de tipos de cable.

Las uniones del cable al conector macho o hembra son impermeables, y proveen un agarre efectivo.

SMA es un acrónimo de Sub Miniatura versión A, y fue desarrollado en los 60. Los conectores SMA son unidades subminiatura de precisión que proveen excelentes prestaciones eléctricas hasta más de 18 GHz. Estos conectores de alto desempeño son de tamaño compacto y tienen una extraordinaria durabilidad.Los SMB cuyo nombre deriva de Sub Miniatura B, son el segundo diseñoSubminiatura. Constituyen una versión más pequeña de los SMA con un acoplamiento a presión y funcionan hasta los 4 GHz.Los conectores MCX se introdujeron en los 80. Aunque utilizan contactos internos y aislantes idénticos a los SMB, el diámetro exterior de la clavija es30% más pequeño que la del SMB. Esta serie provee a los diseñadores de opciones cuando el espacio físico es limitado. MCX tiene una capacidad de banda ancha de 6GHz con un diseño de conector a presión.Además de estos conectores estándar, la mayoría de los dispositivos WiFi utilizan una variedad de conectores patentados. A menudo son simplemente conectores de microondas estándar con las partes centrales del conductor invertidas o con roscas a contramano. Estos conectores especiales a menudo se acoplan a los otros elementos del sistema de microondas utilizando un cable delgado y corto llamado latiguillo, en inglés pigtail (cola de cerdo) que convierte el conector que no es estándar en uno más robusto y disponible comúnmente. Entre estos conectores especiales tenemos:RP-TNC. Es un conector TNC con el género invertido. Éstos son los que trae el WRT54G de Linksys. Por Hirose, y el MHF es un conector mecánicamente equivalente.Probablemente es el conector de microondas más pequeño utilizado ampliamente en la actualidad. El U.FL / MHF se utiliza para conectar una tarjeta de radio mini-PCI a una antena o a un conector más grande (como un No un TNC).La serie MMCX, también denominada MicroMate, es una de las líneas de conectores de RF más pequeñas desarrolladas en los 90. MMCX es una serie de conectores micro-miniatura con un mecanismo de bloqueo a presión que permite una rotación de 360 grados otorgándole gran flexibilidad. Los conectores MMCX se encuentran generalmente en tarjetas de radioPCMCIA, como las fabricadas por Senao y Cisco.Los conectores MC-Card son más pequeños y más frágiles que los MMCX.Tiene un conector externo con ranuras que se quiebra fácilmente luego de unas pocas interconexiones. Generalmente están en el equipamiento Lucent / Orinoco / Avaya.

Que es un Balun

La palabra "BALUN" es una contracción de las primeras letras de las palabras en inglés"BALanced-UNbalanced", que significa "Balanceado-No balanceado". De forma general es un dispositivo de acoplamiento para dos líneas de transmisión con diferentes características de impedancia.

Las líneas no-balanceadas se refieren generalmente a pares trenzados de cobre, mientras que las líneas balanceadas se refieren generalmente a cables coaxiales.

Los Balun son utilizados para ahorrar costos:» Ahorro en espacio, ya que los cables de pares trenzados son más pequeños que los cables coaxiales.» Ahorro en tiempo en la instalación de cables de par trenzados por su más fácil manejo que los cables coaxiales; además de la versatilidad de poder utilizar algunas instalaciones de cable UTP ya existentes.» Ahorro en costos de mano de obra, ya que la terminación de cableados en contactos tipo IDC (conexión por desplazamiento de aislamiento) es más fácil y rápido comparado con la tarea de Instalar terminaciones para cables coaxiales. En pocas palabras la instalación de un par de Balun en cada extremo de un cable que conecta una cámara con la tarjeta o DVR sirve para eliminar el ruido ocasionado por haber entre ambos puntos, balastros, reguladores, que el cable pasa por atrás de una televisión, refrigeradores, otras señales de video, etc., y lograr una imagen más nítida y clara.

Líneas de transmisión por microcinta

Línea de transmisión constituida por una cinta conductora y una superficie conductora paralela de anchura muy superior; estos dos conductores son solidarios de las dos caras de un soporte dieléctrico de pequeño espesor. Las líneas de microcintas son ampliamente usadas para interconectar circuitos lógicos de alta velocidad en las computadoras digitales porque estas pueden ser fabricadas por técnicas automatizadas y ello proporciona una señal uniforme en toda la trayectoria. La impedancia de una línea de microcinta está en función del ancho de la línea de cinta, el espesor de la línea de cinta, la distancia entre la línea y área de tierra, y la constante relativa del dieléctrico del material.Líneas de microcinta hacen parte del grupo de las líneas de trasmisión, por ello poseen las características de líneas coaxiales y guías de onda, como son impedancias características y propagación de ondas EM.

Estas líneas son dispositivos de mucho uso en la electrónica ya que permiten de acuerdo a su configuración crear varios elementos como filtros, resonadores, acopladores, antenas. La fabricación de microcintas se realiza por medio de procesos fotográficos que emplean para circuitos integrados.

Las líneas de cinta y microcinta son una versión modificada de las placas paralelas, debido a su geometría, ocasionalmente se les llama líneas planas