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Líneas de transmisión

Introducción

• Líneas de transmisión:

– Sistemas de conductores metálicos

– Trasfiere energía eléctrica de un punto a otro

– Pueden tener distintas longitudes

– Se usan para propagar:

• cd o ca de baja frecuencia.

• frecuencias altas

Ondas electromagnéticas transversales

• Es la propagación de la energía eléctrica por una línea de transmisión (EMT).

• Viaja principalmente en el dieléctrico.• La dirección de desplazamiento es

perpendicular a la dirección de propagación.http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=35

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=35


Una línea de transmisión ordinaria es bidireccional; la onda puede propagarse en ambas direcciones.


• Características: – Velocidad de onda.

Depende de:1. El tipo de onda

2. La características del medio de propagación

– Frecuencia y longitud de ondaLas ondas son periódicas y repetitivas.


Propagación de una onda por una línea de transmisión

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/ondaArmonica/ondasArmonicas.html

Tipo de líneas de transmisión

Balanceadas

• Ambos conductores de la LT conducen corrientes de señal.• Ninguno de ellos esta al potencial de tierra.• La señal que se transmite se mide como la diferencia de

potencial entre los dos cables.• La mayoría de la interferencia por ruido, se induce igualmente en

ambos cables, produciendo corrientes longitudinales que se cancelan en la carga.


• BalanceadasCorrientes de circuitos metálicos y de corrientes longitudinales


Desbalanceadas

• Un cable se encuentra en el potencial de tierra, mientras que el otro cable se encuentra en el potencial de la señal.

• También llamado transmisión de señal asimétrica.• El cable de tierra también puede ser referencia a otros cables que llevan

señales.• La diferencia de potencial en cada alambre se señal se mide entre el y la tierra.


• Balunes:– Circuitos que se utiliza para conectar una línea de

transmisión balanceada a una desbalanceada.– Para las frecuencias relativamente altas, existen

varios tipos diferentes de Balunes.


• Líneas de transmision de conductor paralelo.– Línea de transmisión de cable abierto.

• Es un conductor paralelo de dos cables.• Están espaciados muy cerca.• Tiene espaciadores no conductivos se colocan a

intervalo periódicos.• El dieléctrico es simplemente el aire


• Líneas de transmision de conductor paralelo.– Cables gemelos:

• Llamado comúnmente cables de cinta.• Tiene dieléctrico sólido, continuo.• Dieléctrico: Teflón y polietileno.

Conductores

Tipo de líneas de transmisión• Líneas de transmision de conductor paralelo.

– Par trenzado.• Se trenzan entre si dos conductores aislados.• Se cubren de varios tipos de fundas dependiendo de su

uso.• Los pares vecinos se trenzan con diferente inclinación

para reducir la interferencia por inductancia mutua.• Posee constantes primarias(R,L,C y conductancia)

Tipo de líneas de transmisión• Líneas de transmision de conductor paralelo.

– Par de cables protegidos con malla• Encierran las líneas de transmisión en una malla metálica

conductora, los conductores paralelos están separados un dieléctrico sólido

• Reduce las pérdidas por radiación e interferencia.• La malla se conecta a tierra y actúa como una protección.• Evita:

– Que las señales se difundan más allá de sus límites– Que la interferencia electromagnética llegue a los conductores de

señales


• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.– Los dos conductores tienen el mismo eje– Son apropiadas para la aplicaciones de alta frecuencia– A frecuencias altas:

• Reducen las perdidas.• Aislar la trayectoria de transmisión.

– El conductor externo de un cable coaxial gralmente está unido a tierra, sirve como retorno y como blindaje.

– Se usan en las aplicaciones desbalanceadas.– Impedancia característica relación entre la tensión aplicada

y la corriente absorbida.

Tipo de líneas de transmisión• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.

– Líneas rígidas llenas de aire.• El conductor central está rodeado por un

conductor externo tubular.• El material aislante es el aire.• El conductor físicamente está aislado • Y separado del conductor central por un

espaciador(pirex, polietileno).• Son costosos.


• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.– Líneas sólidas flexible

• El conductor externo o malla está trenzada y es flexible.• El material aislante es un material sólido no conductivo.• El conductor interno es de cobre flexible sólido o hueco.• Los cables coaxiales sólidos tienen pérdidas menores.• Son fáciles de construir, instalar y de dar mantenimiento.• Son relativamente inmunes a la radiación externa.• Operan a frecuencias altas y se tienen que usar en el

modo desbalanceado.


• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.– Líneas sólidas flexible

Circuito equivalente de una línea de transmisión

• LINEAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS– Están determinadas por sus propiedades eléctricas

y de sus propiedades físicas.– Las propiedades determinan a su vez las

constantes eléctricas Primarias: • (R) resistencia; • (L) inductancia; • (C) capacitancia ;• (G) conductancia.


• Características de transmisión:– Se denominan constantes secundaria.– Se calculan a partir de las constantes primarias;

ellas son:

• Impedancia característica

• Constante de propagación


• Línea de transmisión de dos hilos paralelos."ES UN MEDIO O DISPOSITIVO POR DONDE SE PROPAGA O TRANSMITE INFORMACIÓN

(ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS) A ALTAS FRECUENCIAS.“

http://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondas


• Calculo de la impedancia característica.– Para altas frecuencias el calculo es más práctico y

comprensible.

– Para frecuencias extremadamente altas, la inductancia y la capacitancia dominan.


• Constante de propagación– Se usa para expresar:

• La atenuación o perdida de señal.• Y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de

una línea de transmision.• En una línea infinitamente larga no se refleja energía

hacia la fuente.


• Constante de propagación– Es una magnitud compleja definida por:

– En cada distancia igual a la longitud de onda se produce un desplazamiento de

– La perdida de voltaje o corriente de una señal es la parte real y el desplazamiento da fase es la parte imaginaria.

Propagación de ondas en líneas de transmision.

La EMT se propaga a la velocidad de la luz en el vacio, pero en un conductor y en un dieléctrico viajan con mas lentitud.

• Factor de velocidad: Definición matemática


Factores de velocidad Constantes dieléctricas

Demostrando que el tiempo de carga del dieléctrico es y que si reemplazamos T

obtenemos


• Longitud eléctrica de una línea de transmision– Es importante la relación entre la longitud de la línea y la

longitud de la onda que se propaga por ella.– Se considera línea larga de transmisión a aquella que es un

dieciseisavo mayor que la longitud de onda.

• Líneas de retardo– Introducen un retardo intencional en la propagación de la

EMT.– El retardo es función de la inductancia y capacitancia de la

línea.

http://www.ngsir.netfirms.com/englishhtm/TwaveA.htm

Perdidas en la línea de transmision

• Perdidas en el conductor– Posee una resistencia finita– Hay una perdida de potencia inevitable.

• Perdidas por radiación– Separación entre los conductores de una LT.– La línea actúa como antena.– Se transfiere energía a cualquier material

conductor cercano


• Perdida por calentamiento del dieléctrico.– La diferencia de potencial entre dos conductores de

la LT produce el calentamiento de dieléctrico.– El calor de toma de la energía que se propaga por la

LT.• Perdida por acoplamiento.

– Ocurre cada vez que una conexión se hace desde o hacia la línea.

– O cuando se conectan dos partes separadas de una línea de transmisión.


Las discontinuidades tienden a calentarse, a radiar energía, y a disipar potencia.

• Corona (descargas luminosas)– Se produce entre los dos conductores de una LT.– Un diferencia de potencial entre ambos excede el

voltaje ruptura del dieléctrico.– Una corona destruye la LT.

Ondas Incidentes y reflejadas

•En una LT ordinaria, la potencia puede propagarse en ambas direcciones.

•De forma similar existen voltajes y corrientes incidentes y reflejadas.

•Las potencia reflejada es la porción de la potencia incidente (que no es absorbida por la carga)

•Por lo tanto la potencia incidente siempre es menos o igual a la reflejada.


• Líneas Resonantes Y No Resonantes.– Líneas Resonantes:

• La energía se refleja entre las terminales de la carga y la fuente.

• Y se transfiere en forma alternada entre los campos magnéticos y eléctricos de la inductancia y capacitancia distribuidas.

– Líneas No Resonantes:• No presenta potencia reflejada.


• Coeficiente de reflexión:– Es una cantidad vectorial.

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).

– Presentan ondas viajeras. – Estas establecen un patrón de interferencia

conocida como onda estacionaria.

Ondas estacionarias

Ondas estacionarias

• 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.

– Cuando la carga es puramente resistiva:

SWR=V.max = Zo V.min ZL

Ondas estacionarias

• Ondas estacionarias en una línea abierta.– Si las ondas alcanzan una terminación abierta se reflejan

nuevamente hacia la fuente.– Características:

1. La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo (sin desfasaje).

2. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 180° de cómo habría continuado.

3. La suma de las formas de ondas de corrientes reflejada e incidente es mínima a circuito abierto.

4. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto

Ondas estacionarias en una línea abierta.

Ondas estacionarias

• Ondas estacionarias en una línea en corto circuito.– El voltaje incidente y las ondas de corriente se

reflejan nuevamente de la manera opuesta.– Características:

1. La onda estacionaria de voltaje se refleja 180° invertidos de cómo habría continuado.

2. La onda estacionaria de corriente se refleja hacia atrás como si hubiera continuado.

3. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en corto

Ondas estacionarias en una línea en corto circuito.

Líneas de transmision de microcinta y de cinta

• A bajas frecuencias (f<300 MHz):– Las características en línea abierta y en corto

tienen poca importancia.

• Para aplicaciones de alta frecuencia(300 a 3000 MHz):– Se usan líneas especiales hechas con patrones de

cobre en una tarjeta de circuito impreso.


• Microcinta:– Es un conductor plano separado de un plano de

tierra con un material dieléctrico aislante. – El plano de tierra sirve como punto comun del

circuito – Y debe ser por lo menos 10 veces mas ancho que

el conductor superior.– Debe conectarse a tierra


• Línea de cinta: – Es un conductor plano emparedado entre dos

planos de tierra– Es menos propensa a irradiar que las microcintas

por lo que sus perdidas son menores– Se usan con mayor frecuencia en líneas en

cortocircuitos.

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