Nombre: Cristhian Carreño ArceMateria: Enlace de Datos

Diccionario de Datos

1.- Impedancia de una línea de transmisión o impedancia característica de línea de transmisión

Se denomina impedancia característica de una línea de transmisión a la relación existente entre la diferencia de potencial aplicada y la corriente absorbida por la línea en el caso hipotético de que esta tenga una longitud infinita, o cuando aun siendo finita no existen reflexiones.

Para una máxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga (no hay energía reflejada), una línea de transmisión debe terminarse en una carga puramente resistiva igual a la impedancia característica de la línea.

La impedancia característica ( Zo ), de una línea de transmisión es una cantidad compleja que se expresa en Ohms, que idealmente es independiente de la longitud de la línea, y que no puede medirse.

La impedancia característica ( resistencia a descarga ) se define como la impedancia que se ve desde una línea infinitamente larga o la impedancia que se ve desde el largo finito de una línea que se determina en una carga totalmente resistiva igual a la impedancia característica de la línea.

Una línea de transmisión almacena energía en su inductancia y capacitancia distribuida. 

Z0 = Impedancia característica en ohmios.R = Resistencia de la línea en ohmios por unidad de longitud.C = Capacitancia de la línea en faradios por unidad de longitud.L = Inductancia de la línea en henrios por unidad de longitud.G = Conductancia del dieléctrico en siemens por unidad de longitud.ω = Frecuencia angular = 2πf, siendo f la frecuencia en herciosj = Factor imaginario

Reactancia de una Antena

La impedancia del punto de alimentación puede presentar reactancia inductiva o capacitiva. Las reactancias por definición, no producen ninguna pérdida de energía. Si la antena presentar reactancia de cualquier signo, no significa que no funcionará bien (a menos que resulte de una falla imprevista), por eso no es importante que la reactancia sea nula o próxima a cero (resonancia).

La reactancia puede tener cualquier valor sin que ello afecte el rendimiento de la antena. Frecuentemente será necesario cancelar esa reactancia con otra igual y opuesta para presentarle a la línea de transmisión un valor puramente resistivo (que además debería ser igual al de su impedancia característica), más aún si la línea produce pérdidas importantes en presencia de ondas estacionarias.

Hay que procurar que el componente usado para lograr la cancelación de la reactancia no produzca pérdidas adicionales. Si la línea tiene bajas pérdidas tampoco es imprescindible cancelar la reactancia sobre la antena misma, pudiendo hacerse donde resulte más conveniente, por ejemplo, cerca del trasmisor. La reactancia de la antena depende de sus dimensiones en relación con la longitud de onda, pero también está bastante influida por el acoplamiento mutuo con objetos o conductores cercanos, a veces colocados intencionalmente para lograr algún resultado esperado, como los directores o reflectores en una antena direccional

Reactancia Capacitiva

la reactancia capacitiva es el tipo de reactancia que se opone al cambio del voltaje por lo cual se dice que la corriente (i) adelanta al voltaje (v) por 90°, por lo cual al representar este desfasamiento en un diagrama de onda senoidal y/o de fasores la corriente irá 90° adelante del voltaje. 

Reactancia Inductiva

En la reactancia inductiva es lo contrario a la capacitiva, en este caso la corriente será la que sea adelantada por el voltaje puesto que la reactancia inductiva se opone a los cambios de voltaje. 

Circuito Resonante o LC

Circuito LC o circuito resonante es un circuito formado por una bobina L y un condensador eléctrico C. En el circuito LC hay una frecuencia para la cual se produce un fenómeno de resonancia eléctrica, a la cual se llama frecuencia de resonancia, para la cual la reactancia inductiva (parte imaginaria de la impedancia de la bobina) es igual a la reactancia capacitiva (parte imaginaria de la impedancia del condensador) (Xc = Xl). Por lo tanto, la impedancia será mínima e igual a la resistencia óhmica.

Coeficiente de Reflexión

En telecomunicaciones, el coeficiente de reflexión es la relación de la amplitud de la onda reflejada a la amplitud de la onda incidente. En particular, en una discontinuidad en una línea de transmisión, que es la relación compleja de la intensidad de campo eléctrico de la onda reflejada a la de la onda incidente. Esto se representa típicamente con una y se puede escribir como:

El coeficiente de reflexión también se puede establecer utilizando otro campo o cantidades de circuito.

El coeficiente de reflexión puede ser dado por las ecuaciones de abajo, donde es la impedancia hacia la fuente, es la impedancia hacia la carga:Observe que un coeficiente de reflexión negativo significa que la onda reflejada recibe un 180, o, desplazamiento de fase.

La magnitud absoluta del coeficiente de reflexión puede calcularse a partir de la relación de onda estacionaria,:

El coeficiente de reflexión se representa gráficamente mediante un diagrama de Smith.El rango de coeficiente de reflexión es de -1 a

Antenas Dipolo - Definición:

La antena dipolo es la más sencilla de todas. Consiste en un hilo conductor de media longitud de onda a la frecuencia de trabajo, cortado por la mitad, en cuyo centro se coloca un generador o una línea de transmisión (Ver imagen inferior). . 

  La longitud de un dipolo debe ser por tanto:

L = 150 / f

Siendo f  la frecuencia en megahercios.

Al estar construido con algún material (generalmente cobre) y terminarse en dos puntas que introducen una cierta capacidad que no existe en el conductor continuo, para obtener la resonancia se debe acortar ligeramente esta longitud debido al mismo efecto que el factor de propagación de las líneas de tranmisión. Para todos los efectos prácticos, salvo para dipolos en frecuencias muy elevadas en las que el diámetro del hijo puede tener influencia, se puede considerar que acortando la longitud un 5 % se consigue la condición de resonancia. Por lo tanto, la fórmula queda:

L = 142,5 / f

Distribución de corriente y tensión en un dipolo

La distribución de corriente y tensión en un dipolo es tal como se muestra en la figura 10b. En el centro tenemos una tensión reducida y una intensidad elevada, mientras que en las puntas se produce una tensión muy elevada y una intensidad nula. Esto quiere decir que hay que tener cuidado con la sujeción de esos puntos. Si el aislador no es de buena calidad, la elevada tensión existente en las puntas puede producir grandes pérdidas. También hay que tener en cuenta el hecho de que incluso con potencias pequeñas se pueden producir quemaduras en caso de tocar accidentalmente esas puntas. 

Impedancia de un dipolo

La impedancia nominal de un dipolo es de 73 ohmios. Sin embargo, en un dipolo real situado a una cierta distancia del suelo la impedancia varía considerablemente. Este efecto no tiene demasiada importancia si se puede aceptar una ROE máxima en la línea de transmisión de 2:1. Si se quiere anular esta ROE sólo podemos hacerlo variando la altura del dipolo. Cuanto más alto se encuentra el dipolo respecto a tierra, menor es la variación de impedancia y más se aproxima al valor nominal de 73 ohmios. Un dipolo colocado a una altura de 3/8 de la longitud de onda tendrá una impedancia de 81 ohmios aproximadamente.

Conectándolo a una línea de 75 ohmios, la ROE será 81/75 o sea 1,08:1, que es muy pequeña. Si el dipolo se encuentra a más de media longitud de onda de altura sobre el suelo a la frecuencia de trabajo, la ROE que habrá en la línea será insignificante.

En frecuencias bajas, donde la longitud de onda es grande, sí que resulta importante la altura a la que se coloca el dipolo. Supongamos un dipolo en la banda de 80 metros de los radioaficionados (3,5 a 38 MHz), media longitud de onda son 40 metros, altura que es muy difícil de lograr en la mayoría de los casos. Si colocamos el dipolo a 1/5 de longitud de onda, veremos que la impedancia del dipolo es de unos 50 ohmios, por lo tanto, si el dipolo anterior se coloca a 16 metros y se alimenta con una línea de 52 ohmios existirá un acoplamiento perfecto.

En cualquier caso (excepto el mencionado anteriormente), alimentando un dipolo con una línea de 52 ohmios habrá que aceptar una ROE de 1,5:1 aproximadamente. Además conviene evitar las alturas comprendidas entre un poco más de 1/4 y un poco menos de 1/2 de longitud de onda. Como norma general, un dipolo no debe montarse a alturas inferiores a 1/4 de longitud de onda, ya que la impedancia baja muy rápidamente y como veremos en el apartado siguiente su funcionamiento se vuelve totalmente inútil.

 

Radiación de una Dipolo

La radiación de un dipolo en el espacio libre es tal como se indica en la figura 12; en un plano perpendicular a la dirección del hilo del dipolo. Radia exactamente igual en todas direcciones: mientras que en el plano del dipolo radia con un máximo en la dirección perpendicular al hilo y un mínimo en la dirección del hilo. O sea que el dipolo es ligeramente directivo y como ya dijimos anteriormente tiene una ganancia respecto a una antena isotrápica de 2,3 dB en direcciones perpendiculares al hilo del dipolo. A efectos prácticos puede decirse que el dipolo es omnidíreccional, excepto para direcciones hacia las puntas o muy próximas a ellas.

Impedancia en espacio libre

Es una física constant relacionando las magnitudes de la electricidad y el campo magnético de

radiación electromagnética viaja a través del espacio libre. Zo = E/H, donde E es la fuerza del

campo eléctrico.

The impedance of free space, Z0, is a physical constant relating the magnitudes of the electric

and magnetic fields of electromagnetic radiation travelling through free space. That is, Z0 = |E|/|

H|, where |E| is the electric field strength and |H| magnetic field strength. It has an

exact irrational value, given approximately as 376.73031... ohms.[1]

The impedance of free space (more correctly, the wave-impedance of a plane wave in free

space) equals the product of the vacuum permeability or magnetic constant μ0 and the speed

of light in vacuum c0. Since the numerical values of the magnetic constant and of the speed of

light are fixed by the definitions of the ampere and the metrerespectively, the exact value of the

impedance of free space is likewise fixed by definition relative to the S.I. base units.

El valor de impedancia del espacio libre es de 120Pi, por lo tanto es de esperarse que una guía de onda tenga un valor aproximado a este, si la guía posee un dieléctrico de aire. A continuación se muestra en la siguiente formula la comprobación de está suposición.

Reciprocidad en las Antenas

El principio de reciprocidad en las antenas es que el comportamiento de ambas es idéntico. Por tanto, si una tiene sentido horizontal, la otra también.  Esto se denomina polarización de la señal.

Duplexor o duplexers

Los Duplexer y sus parientes los Diplexers (que no es lo mismo) son eléctricamente simples filtros. Los Duplexers nos permiten transmitir y recibir con la misma antena al mismo tiempo, rechazando señales no deseadas y en el caso del Diplexer alimentar con dos señales diferentes una misma antena.

Eléctricamente un Duplexer es un dispositivo que usa circuitos resonantes sintonizados muy angostos para aislar un transmisor de un receptor. Esto permite que ambos operen con la misma antena. al mismo tiempo sin que la radiofrecuencia del transmisor afecte al receptor. Debo hacer notar que debe existir una separación de frecuencias que separe la de transmisión de la de recepción. Esto se llama el “split”. En 2 metros las repetidoras que usamos tienen un split de 600 khz. En 70 CMS (UHF) el split es de 5 Mhz.

Los Diplexer son frecuente mal llamados Duplexers o mini-Duplexers. La aplicación más común de un Diplexer, es conectar un equipo dual-band que tenga dos salidas de antenas a un coaxial común y a una antena. Otras veces puede utilizarse dos antenas diferentes conectadas a través de un Diplexer, al equipo que sólo tiene un solo conector de antena. Los Diplexers son completamente diferentes y mucho más simples de construir que un Duplexer que es comúnmente utilizado en una repetidora. Mientras que los Duplexers, usan pasa bandas muy angostos y notches (rechazo de banda), para producir su mágico resultado; un Diplexer es un simple filtro pasa altos y pasa bajos conectados juntos.

Resistencia de Radiaciónesistencia de Radiación y Eficiencia de una Antena

No toda la potencia suministrada a la antena se irradia. Parte de ella se convierte en calor y se disipa. La resistencia de radiación es un poco "irreal", en cuanto a que no puede ser medida directamente. La resistencia de radiación es una resistencia de la antena en ca y es igual a la relación de la potencia radiada por la antena al cuadrado de la corriente en su punto de alimentación. Matemáticamente, la resistencia de radiación esa, si reemplazara la antena, disiparía exactamente la misma cantidad de potencia de la que irradia la antena.

Rr= P / i2      

Rr = Resistencia de radiación (ohms)

P = Potencia radiada por la antena (Watts)

i = Corriente de la antena en el punto de alimentación (Amperes)

La eficiencia de antena es la relación de la potencia radiada por una antena a la suma de la potencia radiada y la potencia disipada o la relación de la potencia radiada y la potencia disipada o la relación de la potencia radiada por la antena con la potencia total de entrada

Ancho de haz

Es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiación de un haz toma un valor de 3dB por debajo del máximo. Es decir, la dirección en la que la potencia radiada se reduce a la mitad.