informe lab

06/04/20152015

Transmisión, El FuturoLaboratorio de Medio de Transmisión

Integrantes:

Santiago Suarez C.I: 21.246.447

José Ramírez C.I: 24.942.491

Dairys Salcedo C.I: 20.667.031

INTRODUCCIÓN

La comunicación es el proceso de intercambio de información, en el que

un emisor transmite un mensaje al receptor mediante un canal, en un contexto

determinado. Esta sintonía tiene como primer objeto dar a conocer un evento y

sus particularidades, hacer una petición o dar un orden. Es esencial para la

interacción del mundo y de suma importancia para innovar la tecnología.

De lo antes expuesto se puede decir que la comunicación está compuesta

por un emisor, un medio de transmisión y un receptor, esta antes mencionada

puede propagarse en diversos medios según sea su naturaleza, radio, televisión,

datos, entre otros.

Los medios de transmisión son herramientas mediantes las cuales

individuos son capaces de crear una sintonía, cuyas propiedades de tipo

electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el

transporte de información.

El siguiente informe tiene como propósito dar a conocer algunos de los

medios en los que se traslada la información y equipos que permiten medir

parámetros pertinentes a la señal que se está propagando, basado en conceptos

establecidos y experiencias de laboratorio.

INDICE

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….. 2

MARCO TEORICO…………………………………………………………… 3

Practica # 1……………………………………………………………………… 7

Practica # 2……………………………………………………………………… 10

Practica # 3……………………………………………………………………… 17

Practica # 4……………………………………………………………………… 22

Practica # 5……………………………………………………………………… 31

CONCLUSIÓN ANÉCTOTAS DEL EQUIPO (INDIVIDUAL……………….. 32

MARCO TEÓRICOLínea de mediciónLa línea de medición se emplea para análisis de ondas estacionarias,

verificación de condiciones de adaptación o para la determinación de impedancias

desconocidas. Está construida en tecnología de guía-ondas, basado en el

estándar internacional de banda X(tipo de guía de ondas R100).

Coeficiente de Reflexión En telecomunicación, el coeficiente de reflexión relaciona la amplitud de la

onda reflejada con la amplitud de la onda incidente. Generalmente se representa

con una (gamma mayúscula).

ROELa Razón o Relación de onda estacionaria o ROE es una medida de la

energía enviada por el transmisor que es reflejada por el sistema de transmisión y

vuelve al transmisor.

Puente Electrométrico El puente encargado d hacer posible que veamos n la pantalla de un

analizador de espectro, como se comporta una antena o un filtro RF en toda la

gama comprendida desde los 2MHz hasta 1GHz

En si se podría decir que el principal funcionamiento del puente

refletrometrico es indicarnos cuando un sistema esta balanceado o no, además no

indicara cuando la impedancia incógnita es mayor o menos que la impedancia de

referencia

Cable coaxial Es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de

alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado

núcleo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular,

llamado malla, blindaje o trenza, que sirve como referencia de tierra y retorno de

las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de

cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el

conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante (también denominada

chaqueta exterior).

Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico. Todo el

conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante (también denominada

chaqueta exterior).

Onda EstacionariaLas ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos

de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles.

Una onda estacionaria se forma por la interferencia dé dos ondas de la

misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan

en sentido opuesto a través de un medio.

Onda TEMEl Modo Transversal de un frente de onda electromagnética es el perfil

del campo electromagnético en un plano perpendicular (transversal) a la dirección

de propagación del rayo. Modos transversales ocurren en las ondas

de radio y microondas confinadas en una guía de ondas, como también

la luz confinada en una fibra óptica y en el resonador óptico de un láser.

Tipos de TEM

Los modos transversales son clasificados de la siguiente manera:

Modos TE (Transversal Eléctrico) no existe ninguna componente del

campo eléctrico en la dirección de propagación.

Modos TM (Transversal Magnético) no existe ninguna componente del

campo magnético en la dirección de propagación.

Modos TEM (Transversal Electromagnético) no existe ninguna componente

del campo eléctrico y magnético en la dirección de propagación.

Modos Híbridos son aquellos donde hay componentes del campo eléctrico

y magnético en la dirección de propagación.

Balun

Es una contracción de "transformador de balanceado a desbalanceado

Es un transformador que permite conectar dos cosas distintas con un cable

y mantener la integridad de la señal. Su inversa también es cierta: el balun es un

dispositivo reversible. La relación de impedancias se denota así: n:m.

Práctica N° 01: Funcionamiento de los Equipos de Laboratorio

Objetivos:

1. Conocer y aplicar las normas de seguridad de los equipos a ser utilizados en este laboratorio.

2. Estudiar las características, modo de operación y usos de los equipos.

Actividades de Laboratorio:

En sistemas de comunicación por radio, la etapa de transmisión requiere de equipos y materiales por donde se propague la señal electromagnética. Con bases en la teoría electromagnética se describe de manera analítica el comportamiento de las ondas en distintos medios, donde se puede realizar un modelo circuital que permita observar parámetros como resistencias, capacitancias, inductancias y conductancias, así como también impedancias, del generador, característica y de carga.

Un sistema desequilibrado hace referencia a una desigualdad de impedancias que genera reflexiones de la onda incidente al cambiar de medio. Esto lo cuantifica el coeficiente de reflexión, relacionado con el ROE, el cual es una de las características contenidas en hojas de datos de transmisores y antenas, niveles excesivos de este parámetro puede provocar fallos en el sistema.

En la práctica se cuentan con equipos que nos permitan determinar estos parámetros y fenómenos. Así como también corroborar los análisis de la señal en los distintos medios de transmisión, y estudiar esto de manera cualitativa.

Características, modos de operación y usos de los equipos utilizados en el laboratorio de Medios de Transmisión.

Puente Reflectometrico

Línea Ranurada Balun Generador de RF

CARACTERISTICAS

Dispositivo electrónico.

Posee terminales de alimentación, entradas para impedancias y salida de tensión.

Conector BNC-BNC.

Línea coaxial.

Ranura longitudinal que permite realizar experiencias de laboratorio.

Permite medir el campo de una fuente.

Dispositivo eléctrico.

Terminales de entrada de impedancias, y para líneas bifilares.

Ajustes para conexión con otro balun.

Dispositivo electrónico.

Genera señales electromagnéticas de la banda UHF.

Posee regulación de potencia y frecuencia de salida.

Salida de la señal para distintas cargas.

M.

DEOPERACION

El circuito tiene de entrada el generador de RF con un voltaje de referencia, o incidente. Tiene entradas para 2 impedancias, en las se presencia una tensión, la variación de las impedancias afectara la tensión del diodo, visualizándose en un multimetro conectado a la salida del puente. Esto permite calcular la relación del voltaje reflejado con el incidente, lo que es igual al ROE.

Es un tramo de línea coaxial por él se propaga la señal proveniente del Generador de RF, tiene la particularidad de poseer una ranura longitudinal que permite medir el campo interno a través de sondas que sirve de transductores para lecturas en multimetro de voltaje y corriente.No hay irradiación por la ranura.

Es un transformador con núcleo de ferrita que contrarresta el efecto de la corriente de alta frecuencia que fluye por la superficie de un conductor, afectando el campo magnético en el cable coaxial, generando una irradiación espuria.

Consiste en amplificadores y generadores, un amplificador envía una señal alterna, simultáneamente un generador proporciona una onda de RF, amabas pasan por un mezclador y filtros según los controles de nivel de frecuencia deseador, el resultado a la salida será la mezcla, o sea, una señal de radio frecuencia, con potencia deseada.

USOS

Medición del ROE y a su vez del coeficiente de reflexión.

Permite obtener los máximos y mínimos de una señal EM, así como la longitud de onda, los valores max y min pueden ser corriente o tensión.

Verificar impedancias.

Transformar impedancias para balancear.

Pruebas de sistemas electrónicos y de comunicación.

Experiencias con medios de transmisión y antenas de laboratorio.

Conexión donde se observa: Generador de RF, puente reflectometrico, cable coaxial a la salida del puente y multimetro.

Práctica N° 02: Utilización del Puente Reflectométrico

Objetivos:

1. Estudiar el funcionamiento del Puente Reflectométrico y su aplicación en la medición de tensión en la línea.

2. Comprobar el uso del ALC (Control Automático de Ganancia) del Generador de RF.

3. Observar el efecto HI/LOW del Generador de RF.4. Observar el efecto de la longitud de la línea sobre la potencia recibida en un

sistema de comunicación.5. Realizar medidas panorámicas utilizando para tal fin un osciloscopio.


Experiencia: Utilización del Puente Reflectométrico:

1. En el siguiente montaje:

Montaje para la Experiencia N° 1.

2. En la fotografía anterior se observa la conexión, a través del BNC-BNC, del Generado de RF con el Puente Reflectométrico, el cual fue configurado como: Zn = 75 Ohm, Zx = infinito (Circuito abierto).

3. Una vez energizado el Generador de RF, el frecuencímetro permite visualizar la lectura de la frecuencia central, el conmutador HI/LOW se posiciono en “HI”.

4. El potenciómetro “OUT LEVEL” se giro hasta obtener, en el multimetro, el voltaje referencia de 300 mV.

5.

La tensión detectada con el límite menor de frecuencia es mayor a la detectado en la centro banda, y con el límite superior es también mayor. Los valores deberían ser iguales porque así se rige en el funcionamiento del puente, pero la frecuencia tiene directa relación con la atenuación o pérdidas en la línea coaxial que se conecta al multimetro, y es por eso que se presencias diferencias en las lecturas.

6.

Impedancia de 75 Ohm, conectada a la terminación Zn del puente.

El voltaje detectado con la frecuencia en el centro de la banda, se redujo de manera considerable con respecto a la terminación en circuito abierto. Esto ocurre por la configuración es un sistema desequilibrado de impedancias (al igual que el primer caso) y al ser la carga, o Zx, menor existe ROE y tiende a aumentar. Al variar la frecuencia se observo una mínima diferencia debido a las perdidas en la línea.

Como Zn > Zx:

SWR=ZnZx

=7550

=1.5|RHO|=SWR−1SWR+1

=0.52.5

=0.2

7.

El voltaje detectado respecto al observado en el primer es prácticamente infinitesimal, en teoría es nulo, esto se debe a que los voltajes en las impedancias son iguales, y se presenta un sistema equilibrado, donde el coeficiente de reflexión es también nulo lo que corresponde a un ROE unitario. Se dice que en este sistema no existe reflexión, ni onda estacionaria.

|ℾ|=ZL−Z0

Z L+Z0=0SWR=1−¿ℾ∨ ¿

1+¿ℾ∨¿=1¿¿

8.

Impedancia en la entrada “Zn” igual a 100 Ohm:

En este caso, la impedancia en la carga, o Zx, es mayor a Zn por lo que sucede similar al segundo caso donde el ROE existe, y a su vez onda reflejada.

|RHO|=ZxZn

=10075

=1.33SWR=1−1.331+1.33

=−0.14

9.

Para el caso (7):

V=0∗300mV=0mV

Para el caso (8):

V=1.33∗300mV=0.399V ≈0.4V ≈400mV

Experiencia 2:

Montaje para la experiencia N° 2

3. Voltaje medido: V = 72 mV, menor que Vi.

4.

Perdidas=20∗log(Vi

V)

20m=0.62dBm

5.

Mediciones en los límites de frecuencia del Generador de RF

Para f = 469.5 MHz:

Perdidas=20∗log( 300mV

40mV)

20m=0.88dBm

Para f = 853.5 MHz

Perdidas=20∗log( 300mV

130mV)

20m=0.36dBm

6.

Al disminuir la frecuencia aumenta el voltaje, lo contrario ocurre al aumentar la frecuencia con respecto a la centro banda.

7.

En buenos conductores La relación entre la frecuencia de operación y la atenuación es directamente proporcional y la atenuación aumenta el cuadrado a medida aumenta la frecuencia.

α 2=πμσf

Práctica N° 03: Utilización de la Línea Ranurada

Objetivos:

1. Estudiar la operación de la Línea Ranurada.

2. Aplicar los diferentes usos de la línea Ranurada y los parámetros que pueden obtenerse a través de ella.


Experiencia: Medición de máximos y mínimos de la señal del Generador a lo largo de la línea coaxial

Zl = 75 Ohm. Frecuencia 469,5 MHz.

Referencia 0.081 V a 1,2 cm.

Voltaje (v) Longitud (cm)0,125 10,20,070 330,115 41,2

SWR=VmaxVmin

=0.1250.070

=1,78

Frecuencia 701,5 MHz

Referencia: 0,156 V a 1,2 cm

Voltaje (v) Longitud (cm)0,195 60,69 15,50,185 270,68 35,80,127 41,2

SWR=VmaxVmin

= 0.690.185

=3,73


Referencia 0,137 V a 1,2 cm

Voltaje (v) Longitud (cm)0,136 1,60,115 40,260 13,10,10 215

0,256 290,11 380,14 41,2

SWR=VmaxVmin

=0.1360.115

=1,2

Experincia: ZL= ∞ frecuencia 469,5 MHz


Voltaje (v) Longitud (cm)0,19 17

0,003 32,50,13 41,2

SWR=VmaxVmin

= 0.190.003

=63.33



Voltaje (v) Longitud (cm)0,44 8,3

0,003 170,40 29

0,006 38,10,126 41,2

SWR=VmaxVmin

= 0.440.003

=146,66




0,004 50,44 14

0,003 22,20,43 32

0,004 39,5

SWR=VmaxVmin

= 0.190.004

=50

Experiencia: ZL= 50 Ohm frecuencia 469,5 MHz



0,074 18,50,126 290,098 41,2

SWR=VmaxVmin

= 0.120.074

=1,62



Voltaje (v) Longitud (cm)0,13 130,9 25,50,14 41,2

SWR=VmaxVmin

= 0.90.14

=6,42



Voltaje (v) Longitud (cm)0,22 50,13 32.20,20 40.9

SWR=VmaxVmin

=0.220.13

=1,69

Conclusiones.1. Se estudio teórica y experimentalmente la operación de la línea

Ranurada, para la apreciación de máximos y mínimos de una señal electromagnética del cual se pueden concluir y determinar parámetros.

2. Se aplico la línea Ranurada en el laboratorio para la medición de máximos y mínimos de la señal a medida que se avanzaba en longitud de la onda presente en el coaxial, a su vez pudimos obtener teóricamente la longitud de onda y el SWR.

Práctica N° 04: Verificación y transformación de Impedancias.

Objetivos:

1. Observar el uso y aplicaciones del BALUN.2. Verificar la impedancia de las líneas bifilares incluidas en el equipo.3. Transformar impedancias.

Actividades de laboratorio:

Calculo de las impedancias de las líneas bifilares:

Línea para el balum 4:1:

Diámetro: 4mm

Separación entre conductores: 3cm

Z0=276

1. log(

2 x(3 x 10−2)4 x10−3 )=324.6Ohm

Línea para el balum 1:1:

Diámetro: 4 mm

Separación entre conductores: 3.7 mm

Z0=276

1. log(

2 x(3,7 x 10−3)4 x10−3 )=73.74Ohm

Posterior a la regulación de voltaje a 301 V con una impedancia adaptada en el puente reflectometrico de 75 Ohm y la frecuencia central: 701,5.

Experiencia: Frecuencia 701,5 MHz, Balun 4:1 Cable coaxial de 1 m.

Experiencia: Frecuencia 701,5 MHz, Balun 4:1 en corto circuito.

Experiencia: Frecuencia 701,5 MHz, Balun 4:1 con la línea bifilar

Experiencia: Frecuencia 701,5 MHz, Balun 4:1 línea bifilar en corto circuito.

Experiencia: frecuencia 701,5 MHz, balun 4:1 línea bifilar con impedancia de 300 Ohm.

Experiencia: Frecuencia 853,5 MHz, balun 4:1

Experiencia: frecuencia 853,5 MHz, balun 4:1 en corto circuito

Experiencia: Frecuencia 853,5 MHz, balun 4:1 con impedacia de 300 Ohm.

Experiencia: Frecuencia 853,5 MHz, balun 4:1 con línea bifilar.

Experiencia: Frecuencia 853,5 Mhz, balun 4:1 con línea bifilar en corto circuito

Experiencia: Frecuencia 853,5 Mhz, balun 4:1 con línea bifilar con impedancia de 300 Ohm.

Experiencia: Frecuencia de 701,5 MHz, Balun 1:1

Experiencia: Frecuencia 701,5 MHz, balun 1:1 en corto circuito

Frecuencia: 701,5 MHz, balun 1:1 ccon impedancia de 75 Ohm

Experiencia: Frecuencia: 701,5 MHz, balun 1:1 con línea bifilar

Experiencia: frecuencia 701,5 MHz, balun 1:1 con línea bifilar en corto circuito

Experiencia: Frecuencia de 701,5 MHz, balun 1:1 con línea Ranurada con impedancia de 75 Ohm

Experiencia: Frecuencia 469,5 Mhz, balun 1:1

Experiencia: Frecuenccia 469,5 MHz, balun 1:1 en corto circuito

Experiencia: Frecuencia 469,5 MHz, balun 1:1 con impedancia de 75 Ohm.

Experiencia: Frecuencia 469,5 MHz, balun 1:1 con línea bifilar

Experiencia: Frecuencia 469,5 MHz, balun 1:1 con línea bifilar en corto circuito

Experiencia: Frecuencia de 469,5 MHz, balun 1:1 con línea bifilar con impedancia de 75 Ohm

Conclusiones:

1. Se observo que el transformador BALUN tiene aplicación directa sobre las impedancias de líneas de transmisión, en cuanto a la verificación o transformación de impedancias, esta última es útil para adaptar u obtener un sistema equilibrado

2. Se verificaron las impedancias de las líneas bifilares de manera analítica, y a través de procedimiento donde se aplica el transformador balun.

Práctica N° 05: Patrón de Radiación

Experiencia: Frecuencia 701,5 MHz Antena a 0°

Longitud (m) Voltaje (v)1 1,82 1,753 1,75


Longitud (m) Voltaje (v)1 3,42 23 2,2


Longitud (m) Voltaje (v)1 22 1,83 1,8

Experiencia: Frecuencia 853,5 MHz antena a 300°

Longitud (m) Voltaje (v)1 1,72 1,73 1,7

Conclusiones

1. Se empleo una antena dipolo para irradiar señal electromagnética del Generador de RF al espacio libre.

2. Se observo una medida de la potencia de la señal proveniente de la antena en distintos puntos del espacio irradiado, la cual se describió como patrón de radiación.

3. Se utilizo un medidor de campo con un equipo interno de Rx para mediar el voltaje de la señal a medida que se cambiaba de posición en el medio.

CONCLUSIÓN

El laboratorio de medios de transmisión nos permitió verificar y contar con el

conocimiento acerca de los medios por donde se propagan las ondas electromagnéticas, y

dar razonamientos asertivos de los modelos matemáticos de guías de ondas y de líneas de

transmisión, que describen todos los fenómenos y parámetros que sufren y componen a las

señales desde que sale del transmisor a traviesa medios y llega al receptor.

También contamos con el conocimiento de aplicar instrumentos tanto para medición

como para diseños o solución de problemas de los mismos, por ejemplo, el balun permite

obtener un sistema equilibrado en impedancias.

Tras el estudio practico sobre los medios de transmisión, se puede concluir que

dichas herramientas son de suma importancia dentro del marco de la comunicación en

general, ya que estos son los encargados de trasladar una determinada información de un

punto a otro.

El funcionamiento de algunos de ellos ha sido verificado a través de experiencias

de laboratorio tales como: los comportamientos de los campos electromagnéticos mediante

la línea ranurada, variando la frecuencia del generador de RF y midiendo la variación de

voltaje a través del multímetro. También fueron puntualizadas las diferentes ecuaciones

para encontrar valores que nos facilitan el análisis de algún medio.

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Santiago Suarez C.I. 21246447

Desde mi perspectiva mi forma de ver la comunicación y la trasmisión cambio al

saber que existe varios tipos de ondas unas de ellas la onda estacionaria que es la suma de

la onda incidente más la onda reflejada. Donde en el laboratorio pudimos ver el fenómeno

utilizando la línea ranurada.

También dentro de un sistema de trasmisión existe una fenómeno llamado

coeficiente de reflexión a mi punto de ver es una descripción en amplitud de una onda

reflejada con respecto a la onda incidente y viene dada por Γ= (Zl-Zo)/(Zl+Zo) donde Zl es

la mpedancia de carga al final de la línea y Zo la Impedancia característica de la línea de

transmisión, para este experimento utilizamos el puente reflectrométro

Para finalizar es increíble que una simple perturbación (ondas) pueda esta llevar

información y portar señales que sirven para trasmitir, que ese movimiento ondulatorio

pueda propagarse ondas por un medio material o en el vació. Sin que exista la transferencia

el material, ya sea por ondas mecánicas o electromagnéticas. En este curso aprendí que así

como la radiofrecuencia o la fibra óptica es un paso hacia el avance tecnológico para la

telecomunicación, en el aula del laboratorio pude ver cómo podía recibir o captar desde una

antena de radiofrecuencia, una respuesta con un medidor de campo conectado a un

multímetro.

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