312770481 Practica 3 Ondas Guiadas Esime Culhuacan 1y2c6o

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD ZACATENCO

ONDAS ESTACIONARIAS EN UN DEMOSTRADOR DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN. PRACTICA 3

GRUPO:4CV1 ASIGNATURA: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS GUIADAS ALUMNO: Luis Roberto Lugo Martinez

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OBJETIVO El alumno observara una onda estacionaria (circuito abierto en corto y con carga)en un mostrador de líneas de transmisión .

Introducción.

RELACIÓN DE ONDA ESTACIONARIA La relación de onda estacionaria (SWR), se define como la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo, o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda. A esto también se le llama relación de voltajes de onda estacionaria (VSWR). En esencia es una medida de la falta de compensación entre la impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión.

ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA LINEA ABIERTA Cuando las ondas incidentes de voltaje y corriente alcanzan una terminación abierta, nada de la potencia se absorbe; toda se refleja nuevamente a la fuente. La onda de voltaje incidente se refleja exactamente, de la misma manera, como si fuera a continuar a lo largo de una línea infinitamente larga. Sin embargo. La corriente incidente se refleja 180° invertida de como habría continuado si la línea no estuviera abierta. Conforme pasen las ondas incidentes y reflejadas, las ondas estacionarias se producen en la línea. La figura 8-16 muestra las ondas estacionarias de voltaje y de corriente, en una línea de transmisión que está terminada en un circuito abierto. Puede verse que la onda estacionaria de voltaje tiene un valor máximo, en la terminación abierta, y una longitud de onda de un cuarto de valor mínimo en el circuito abierto. La onda estacionaria de corriente tiene un valor mínimo, en la terminación abierta, y una longitud de onda de un cuarto de valor máximo en el circuito abierto. Es lógico suponer que del voltaje máximo ocurre a través de un circuito abierto y hay una corriente mínima. Las características de una línea de transmisión terminada en un circuito abierto pueden resumirse como sigue:

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1. La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo exactamente como si fuera a continuar (o sea, sin inversión de fase). 2. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 1800 de como habría continuado. 3. La suma de las formas de ondas de corriente 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 LINEA EN CORTOCIRCUITO Así como en una línea de circuito abierto nada de la potencia incidente será adsorbida por la carga, cuando una línea de transmisión se termina en un cortocircuito. Sin embargo, con una línea en corto, el voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan, nuevamente de la manera opuesta La onda de voltaje se refleja 1800 invertidos de como habría continuado, a lo largo de una línea infinitamente larga, y la onda de corriente se refleja exactamente de la misma manera como si no hubiera corto.

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Las características de una línea de transmisión terminada en corto puede resumir como sigue: 1. La onda estacionaria de voltaje se refleja hacia atrás 180 invertidos de como 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 el corto. 4. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es cero en el corto. Para una línea de transmisión terminada en un cortocircuito o circuito abierto, el coeficiente de reflexión es 1 (el peor caso) y la SWR es infinita (también la condición de peor caso). La ecuación correspondiente es:

(Adimensional) Los máximos de voltaje (Vmax) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están en fase ( es decir, sus máximos pasan por el mismo punto de la línea, con la misma polaridad) y los mínimos de voltaje(Vmin) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están desfasadas 180º. La ecuación queda:

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SWR Se define como la relación de voltaje máximo con el voltaje mínimo, o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda. 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.

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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 EN UNA LÍNEA ABIERTA Si las ondas alcanzan una terminación abierta se reflejan nuevamente hacia la fuente.

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CARACTERÍSTICAS: La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo (sin desfasaje). La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 180° de cómo habría continuado. La suma de las formas de ondas de corrientes reflejada e incidente es mínima a circuito abierto. 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 EN UNA LÍNEA EN CORTO CIRCUITO El voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan nuevamente de la manera opuesta.

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Características: La onda estacionaria de voltaje se refleja 180° invertidos de cómo habría continuado. La onda estacionaria de corriente se refleja hacia atrás como si hubiera continuado. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en corto Ondas estacionarias en una línea en corto circuito

DEMOSTRADOR DE LINEAS DE TRANSMISION TLD-511 HOJA DE DATOS TECNICOS Y PRUEBAS.

La Línea de Transmisión Demostrador TLD511 aclara visualmente los conceptos de líneas de transmisión de forma gráfica presentan, a baja frecuencia, las características de una línea de transmisión. Para los estudiantes de ingeniería de comunicaciones, el TLD511 proporciona una demostración ideal de la línea de características y movimiento de las olas. La demostración de estas características ha sido un problema en el pasado debido a la alta velocidad de transmisión involucrados. Ahora, mediante el uso de una línea simulada, el TLD511 Manifestante muestra con eficacia a bajas frecuencias las características de alta frecuencia de una transmisión línea para que los estudiantes pueden observar fácilmente. El operador también puede ajustar fácilmente ellos. La línea es completamente simétrica de manera que cualquiera de los extremos puede ser considerado como la entrada o salida. DEMOSTRACIONES Y ASIGNACIONES

Todas las demostraciones descritas en el manual puede ser utilizado para el aula demostración. Demostraciones 4, 5 y 6 se han establecido en una forma adecuada para uso de los estudiantes como las cesiones que se lleven a cabo de forma individual o en pequeños grupos. Se enumeran aquí con un ejemplo experimental preparar. Además de estos demostraciones, notas de aplicación describen cómo el TLD511 se puede utilizar con los circuitos de puente formadas a partir de ordinario aparatos de laboratorio que muestra la determinación de la impedancia característica por medio de mediciones de circuito abierto y corto, y la impedancia de transformador propiedad de un 𝜆⁄4 En mayor detalle.

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El diseño físico de la TLD511 hace que es ideal para el aula o en el laboratorio uso de demostración. La pantalla LED es particularmente eficaz cuando se ve desde unos cinco metros, siendo el movimiento de las olas el que se muestra más realista.

Las notas de aplicación sugieren formas en las que más detallada mediciones de impedancia se pueden hacer con la ayuda de Cajas de resistencias, un condensador y un medidor de micro.

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CARACTERÍSTICAS

La impedancia característica es de 600Ω balanceados (𝒁𝟎 ), los leds permiten visualizar la propagación de la onda a lo largo del simulador cuya longitud se puede seleccionar por medio de una llave rotativa L, 2L y 8L cuyos tiempos de propagación corresponden a 0.25, 0.5 y 2 segundos respectivamente. Es posible anexar atenuación por medio de un control de atenuación (ATTENUATION) el cual no está calibrado. Si se desea explorar un instante de la propagación de la onda a travez del simulador se puede hacer mediante del control (HOLD-RUN). En la posición HOLD la señal se detendrá en ese instante; al regresar a RUN la señal reanuda su avance a lo largo del simulador. Con la finalidad de energizar al simulador se dispone de un generador de funciones con las siguientes características:

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  

Frecuencia. 0.01 Hz – 100KHz en 7 escalas controladas por medio de una botonera. Exactitud en la escala. ±5% de la escala completa. Generalmente ±1 de la indicación de 1 al 10 en la escala del dial. Salida principal. Formas de onda senoidal, triangular con selección por medio de un botón.

Impedancia de la fuente de señal de 600Ω.    

Control de amplitud. Se realiza por medio de un control calibrado simple rotulado con escalas de 1 al 10, a intervalos de 1𝑉𝑝−𝑝 . Salida mínima usable. Ligeramente menor que 100𝑚𝑉𝑝−𝑝 . Amplitud máxima. De 10𝑉𝑝−𝑝 a circuito abierto. Estabilidad en amplitud. Generalmente menor al 5% de cambio de pico a pico en la gamma de 0.01 – 100KHz

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MATERIAL. 

Demostrador de Líneas de Transmisión TLD-511



Diferentes elementos resistivos y puentes.



Generador de funciones FG600.

DIAGRAMAS O IMÁGENES

PROCEDIMIENTO. Conectar el generador de funciones al demostrador de líneas de transmisión y colocar el interruptor (línea nueva en posición “L”) y el generador a 2 ciclos. En esta primera lectura se simulara una línea de transmisión abierta y la impedancia característica será la del generador, se coloca el interruptor en posición “run” y después en un instante en posición de retener (“HOLD”). El experimento es un línea abierta, el segundo experimento es una línea en corto circuito, el tercer experimento que sigue es en una carga de 1.8𝑘Ω, el siguiente de 600Ω, el que sigue de 10𝑘Ω y el ultimo es de 50Ω. Una vez ya conectado el generador de funciones con el demostrador de líneas de transmisión se responderán las preguntas siguientes:

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

Prueba de equipos. Se conectara el generador de funciones al demostrador de líneas de transmisión y colocar el interruptor y el generador a 2 ciclos.

En la primer lectura se simulara una línea de transmisión abierta y la impedancia característica será la del generador, se coloca el interruptor en posición “run” y después en un instante en posición de retener (“HOLD”) para poder observar la onda . REALIZACION DE PRUEBAS Y ANALISIS DE ONDAS.

CIRCUITO ABIERTO PREGUNTAS 1. Con una frecuencia a 2𝐻𝑧, el coeficiente de reflexión, ¿Cómo es?

𝑍 −𝑍

𝜌 = 𝑍𝑟 +𝑍0 𝑟

0

𝑍𝑟 𝑍𝑟 − 𝑍 𝑍0 𝑍 + 0 𝑍𝑟 𝑍𝑟

∞−600

𝜌 = 𝑍𝑟𝑟

𝜌 = ∞+600

1−0

= 1−0 = 1

POR LO TANTO LA RESPUESTA ES 1

2.Con lo que se está viendo, el valor absoluto del voltaje |𝑉1 | y |𝑉2 | es? El voltaje 1 es igual al voltaje 2 |𝑽𝟏 | = |𝑽𝟐 |

3.En una línea que no tiene cara ¿Qué porcentaje se refleja?

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En una línea que NO tiene carga se REFLEJA el 100%

4.El voltaje en un Circuito Abierto es? R=MAXIMO

5.Cuando la onda incidente se refleja ¿Qué porcentaje tiene? R=se refleja esta al 100%

6.onda estacionaria ¿Qué puntos tiene? R=Tiene 5 leds en picos máximos y 5 leds en su pico minimo

Línea en corto circuito Se conecta la tableta de coneccion link en el demostrador de líneas de transmicion y se visualiza los efectos de la onda .

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PREGUNTAS. 1. Los voltajes en corto ¿Cómo están? R=El voltaje se atrasa con respecto a la corriente, el voltaje en corto es 0

2. La potencia ¿Qué valor tiene? R=La potencia es cero (0) 3. El |𝑉1 | + |𝑉2 | es R=𝑉1 + 𝑉2 = 0

4. Si 𝑍𝑟 𝑖𝑚𝑝𝑒𝑑𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟𝑖𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 = 0 y 𝑍0 = 600Ω, 𝜌 =?. R= 𝑍𝑟 − 𝑍0 0 − 600 𝜌= = = −1 𝑍𝑟 + 𝑍0 0 + 600 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜 𝜌 = −1 → 𝑁𝑂 𝐸𝑋𝐼𝑆𝑇𝐸

5. Cuando la línea esta acoplada a 600Ω siempre va a existir R= VOLTAJE. 6. Con la carga se consume la onda, ¿el factor de reflexión es? R=El factor de reflexión es 0.

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CONCLUSION. En esta práctica se pudo observar la importancia del comportamiento de las líneas de transmisión en situaciones básicas y elementales que se nos pueden presentar en el área laboral las cuales nos podrán dar un panorama de la situación y proceder a la reparación o correcci ón. Las líneas de transmisión pueden presentar una gran cantidad de fenómenos que hemos estudiado con el profesor, desde acoplamientos casi exactos o desacoplamientos al momento de transmitir señales o pulsos que presentaran los efectos que en esta práctica vimos. El coeficiente de reflexión presenta varias condiciones que hay que evaluar, tal como desfasamientos que estos hacen que nuestra amplitud varíen. Todos estos comportamientos observados y calculados nos dan la claridad para poder comprender la importancia de los materiales a ocupar y que se deberá realizar cálculos para que la impedancia sea la misma y al obtenerla la señal podrá ser transmitida al 100% sin ninguna perdida. La importancia en este tema nos puede dar una perspectiva de la importancia de trabajar en una compañía como Telmex, y poder mantener comunicada a los s sin ningún problema y si se presentara alguna falla sabremos cómo realizar una atención oportuna y efectivamente cualquier circunstancia como las que el profesor nos ha enseñado en el curso y nos ha servido para poder entender un línea de transmisión.

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