UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS – TELEVISIÓN – LABORATORIO 1 – 2014-I

I. ANÁLISIS DEL CONTEXTO

a televisión es sin duda una de las tecnología de comunicación que se ha posicionado a nivel mundial. Su desarrollo a nivel de transmisión y de construcción

de equipos ha hecho un hincapié en la investigación y la implementación de sistemas que presten un servicio de calidad, su transmisión ha presentado mejoras sustanciales y no deja de ostentar un interés particular. A la fecha una de las formas más utilizadas para su transmisión es el cable coaxial; esto hace que sea de suma importancia conocer las implicaciones del mismo a la hora de ser usado.

L

El cable coaxial está estructurado con dos conductores que tienen el mismo eje, están separados con un dieléctrico y protegidos por una cubierta plástica, y tiene características de impedancia, capacitancia e inductancia por unidad de longitud, entre otras, las cuales permiten analizar su uso en la transmisión de ciertas señales, sin los problemas causador por agentes externos, mala manipulación del cable, daños y demás.

En el mercado colombiano es alta la variedad de cables coaxiales, conocer sus características y ser capaz de identificar la línea de transmisión que más se adapte a nuestros requerimientos conociendo los documentos técnicos brindados por el fabricante, es de vital importancia para trabajar en aplicaciones que requieran transmisión de video.

II.ANÁLISIS DE LOS ACTORES

En este laboratorio en el cual se medirá la impedancia del cable se identifican dos actores físicos:

Cable coaxial RG 59 (75 Ω) Hewlett Packard 8752A 300kHz 1.3GHz RF

Analizador de redes o bien Anritsu VNA Master MS2036A

El cable coaxial a medir debe tener una longitud de 5 metros, antes del laboratorio se debe ensamblar en sus extremos los terminales BNC, estos deben ser ajustados apropiadamente al cable para obtener pérdidas muy bajas en las mediciones que se realizaran. El cable coaxial es el actor principal cuyo rol es el ser el elemento de estudio.

El Analizador de redes es el segundo actor el cual cumple el rol de realizar la medición respectiva al cable, se debe calibrar el analizador de redes teniendo en cuenta que este tiene una impedancia de 50 Ω, la cual difiere con la impedancia característica del cable. Además se debe usar un adaptador de terminal tipo N a tipo BNC y una carga de 75ohm para esta calibración.

III. ANÁLISIS DEL PROBLEMA

Con el ánimo de obtener los mejores resultados para las mediciones a realizar es de suma importancia considerar aspectos determinantes en la adquisición del cable coaxial, en tal caso el interés se centra en encontrar un cable que reúna las características de mejor desempeño para lo que se desea emplear. Además de tener en cuenta su existencia en el mercado y la información técnica a disposición sin dejar a un lado el factor económico.

En el proceso de estudio del cable coaxial a través de la teoría de circuitos aparecen factores que serán lo que se medirán o afectaran la medida. Algunos de los factores que fundamentalmente afectan las mediciones y deben ser tenidos en cuenta son:

• La inductancia distribuida (L) (expresada en henrios por unidad de longitud) debido al campo magnético alrededor conductor, se representa como una sola bobina en serie L. El parámetro L modela el proceso de almacenamiento energético en forma de campo magnético que se produce en la línea.

• El comportamiento capacitivo distribuido (C) (expresado en faradios por unidad de longitud) debido al campo eléctrico existente en el dieléctrico entre los conductores de la línea, se representa por un solo condensador en paralelo C, colocado entre "el conductor de ida" y "el conductor de retorno". El parámetro C modela el proceso de almacenamiento energético en forma de campo eléctrico que se produce en la línea.

• La resistencia distribuida (R) en el conductor (expresada en ohmios por unidad de longitud) se representa por un solo resistor en serie R. Este parámetro modela la disipación de potencia debido a la no idealidad de los conductores (pérdidas óhmicas).

• La conductancia distribuida (G) (expresada en ohms por unidad de longitud o siemens por unidad de longitud) se representa por una conductancia en paralelo G, colocada entre "el conductor de ida" y "el conductor de retorno". El parámetro G modela la disipación de potencia que se produce

Víctor Hugo Perilla Martínez, código: 20101005100Maira Estefanía Torres, código: 20101005074

Estudiantes Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Laboratorio 1: CABLE COAXIAL (Coaxil)

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por la no idealidad del medio dieléctrico (pérdidas dieléctricas).

• La impedancia característica (Zo¿ se define como la relación entre el voltaje aplicado y la corriente absorbida por un cable coaxial de longitud infinita o un cable coaxial que no presenta reflexión de onda debida al desacople; ésta no depende de la longitud del cable ni de la frecuencia a distancias menores de 200 m. Los valores comunes para los cables coaxiales son 50 Ohm, 75 Ohm y 93 Ohm.

• La atenuación (α) es pérdida total de potencia en una línea de transmisión y se especifica en unidades de decibel por metro o neper por metro. La atenuación generalmente depende de la frecuencia de la señal. Los fabricantes de líneas de transmisión acostumbran adjuntar a sus productos la hoja de características que contiene las atenuaciones en dB/m para un rango determinado de frecuencias. Una atenuación de 3 dB corresponde, aproximadamente, a la pérdida de la mitad de cierta potencia.

Estimación de impedancia característica suponiendo frecuencia infinita.

Zo=√μ

2 πln( b

a )2 πε

ln( ba )

=√μ

2 πln( 5.23

0.81 )2 πε

ln( 5.230.81 )

Zo=74.3 ohmDato fabricante: Zo=75 ohm

Impedancia característica por medición: Zo=√ Z sc∗Zoc

IV. ANÁLISIS DE LOS OBJETIVOS

A. Objetivo General

- Medir la impedancia característica del cable coaxial y realizar el análisis de este elemento teniendo en cuenta los resultados y los datos dados por el fabricante.

B. Objetivos Específicos

- Entender adecuadamente el cable coaxial partiendo de su hoja de especificaciones.

- Analizar los resultados obtenidos y calcular el error que hay entre la teórica y prácticamente.

- Detectar las principales causas de pérdidas en el proceso de medición.

- Llevar a cabo un análisis sobre los cables coaxiales disponibles en el mercado e identificar basados en las

especificaciones técnicas de los fabricantes, la calidad de estos.

V. ANÁLISIS DE LAS ESTRATEGIAS

La estrategia o metodología de medición a usar en el laboratorio para esta práctica es la siguiente:

1) Reconocer las características propias de los cables coaxiales usados para la transmisión de video de referencia RG-59, buscando en la WEB referencias y especificaciones técnicas

2) Buscar en el mercado nacional un coaxial de referencia RG-59 que logre un equilibrio entre calidad y precio. Comprar 5 metros y ensamblar los conectores BNC

3) Poner en funcionamiento el equipo de medición.

4) Configurar el equipo para realizar la medida, teniendo en cuenta la calibración previa del instrumento, haciendo la calibración con una carga de 75 ohmios.

5) Conectar el adaptador n a bnc y hacer la conexión del cable coaxial.

6) Realizar la medición de la línea de transmisión en corto circuito y circuito abierto.

7) Analizar los resultados obtenidos y hacer el cálculo del error y explicar la posible diferencia si es que existe por causa de los diferentes factores que se tienen en cuenta para la práctica.

8) Concluir

VI. ANÁLISIS DE LA MATRIZ DE PLANIFICACIÓN [DOFA]

TABLA 1 MATRIZ DOFA

Debilidades La falta de experiencia en la manipulación del equipo de medición.

Oportunidades El acceso al equipo de medición y los elementos necesarios para desarrollar el laboratorio.

Fortaleza El conocimiento previo de medición y estudio de líneas de transmisión.

Amenazas - La conexión adecuada de los adaptadores tanto al equipo como al cable coaxial a medir.

- La calibración incorrecta del instrumento.

REFERENCIAS

[1] Rodolfo Neri Vela, Líneas de Transmisión, primera edición, editorial McGraw Hill, México D.F., México, 1999, pag 31-53.

[2] Notas de clase de Telecomunicaciones I dictada por el profesor Eduardo Gaona

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[3] Líneas de transmisión, Constantino Pérez Vega, Universidad de Cantabria

VII. DESARROLLO DEL PLAN OPERATIVO

1) Reconocimiento de las características de los cables coaxiales

En el mercado colombiano es posible encontrar infinidad de tipos de línea coaxial para la transmisión de video, saber cuál usar depende de la aplicación y del presupuesto disponible para esta. Para dar frente a este problema se indagó en la WEB sobre fabricantes de cable coaxial de referencia RG59. Se escogieron los mejores 3 cables coaxiales de dos fabricantes

B.El fabricante Viakon®:

1. Cable RG 59 (SFS) MCUSN:Capacitancia Nominal: 53.1 pF/mImpedancia Característica: 75 +/- 3 ΩVelocidad de Propagación Nominal: 83%

TABLA 2. ATENUACION NOMINAL RG 59 MCUSN

Atenuación Nominal MHz dB/100ft

1 13.6 1.810 2.9

71.5 6.9135 8.9270 12.5360 14.4540 18

720 21

750 21.3

1000 24.9

1500 30.52250 383000 44

2. Cable RG 59 (A-Sólido) MCU:

Capacitancia Nominal: 67.3 pF/mImpedancia Característica: 75 +/- 3 ΩVelocidad de Propagación Nominal: 66%

TABLA 3. ATENUACION NOMINAL RG 59 (A-SÓLIDO) MCU:

Atenuación Nominal

MHz dB/100ft

1 1.3

10 3.6

50 7.9

100 11.2

200 16.1

400 23

700 31.8

900 36.4

1000 39.4

3. Cable RG 59 (C-Sólido) MCUCapacitancia Nominal: 86.7 pF/m

Impedancia Característica: 75 +/- 3 ohmsVelocidad de Propagación Nominal: 78%

TABLA 4. ATENUACION NOMINAL RG 59 (A-SÓLIDO) MCU:

Atenuación Nominal

MHz dB/100ft

1 1

10 3

50 6.9

100 9.8

200 14.8

400 21.7

700 29.2

900 33.1

1000 35.8

C. El fabricante Condumex®:

1. Cable RG 59 B/U-80%Capacitancia Nominal: 72.6 pF/mImpedancia Característica: 75 +/- 3 ΩVelocidad de Propagación Nominal: 66%

TABLA 5. ATENUACION NOMINAL RG 59 B/U-80%

2. Cable RG 59 B/UCapacitancia Nominal: 68 pF/mImpedancia Característica: 75 +/- 3 ΩVelocidad de Propagación Nominal: 66%

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TABLA 6. ATENUACION NOMINAL RG 59 B/U

De todas estas características se puede deducir que el cable de mejor calidad es el RG 59 (SFS) MCUSN ofrecido por Viakom ® ya que presenta el menor valor de capacitancia por unidad de longitud, una velocidad de propagación de 0.83 veces la velocidad de la luz y adicionalmente la menor atenuación de todos los coaxiales expuestos.

2) Características del cable coaxil comprado:

En el mercado colombiano, el cable conseguido de mejores características y a un precio accesible fue el RG 59/U de Cables Superiores®. Sus características son:

Capacitancia Nominal: 51.5 pF/m Impedancia Característica: 75 +/- 3 ohms Velocidad de Propagación Nominal: 83%

Atenuación Nominal:

Lo cual indica que es de excelente calidad aun en comparación con los cables coaxiales encontrados en internet.

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3) Valores Esperados.Impedancia característica

teórica Z o teo74.3 Ω

Impedancia característica

fabricante Z o fab75 ± 3 Ω

4) Datos de medición:

Impedancia circuito abierto

Zoc

Impedancia corto circuito

Z sc

5) Calculo impedancia Característica

Z omed=√Z sc∗Zoc

6) Calculo de error

Error relativo on teoría=Z oteo−Z omed

Z oteo

Error relativo on teoría=¿

Error relativo con fabricante=Z o fab−Z omed

Z o fab

Error relativo con fabricante=¿

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