INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA Práctica No.1 “Líneas de Transisión Bifilar y Coaxial” ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL PROFESOR: Juan Manuel Quino Cerdán UNIDAD DE APRENDIZAJE: Laboratorio de Ondas Electromagnéticas Guiadas INTEGRANTES: Espinoza Zambrano Brenda Garcia Salinas Josseline Guadalupe Hernandez Torres Cesar Ramiro Reyes Ruiz Tania Martínez Ramírez Victor Hugo Nava Dominguez Erendira Nohemi GRUPO: 4CM6 FECHA DE ENTREGA: 23-Sep-2016
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INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
Práctica No.1
“Líneas de Transisión Bifilar y Coaxial”
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
PROFESOR:
Juan Manuel Quino Cerdán
UNIDAD DE APRENDIZAJE:
Laboratorio de Ondas Electromagnéticas Guiadas
INTEGRANTES:
Espinoza Zambrano Brenda Garcia Salinas Josseline Guadalupe Hernandez Torres Cesar Ramiro Reyes Ruiz Tania Martínez Ramírez Victor Hugo Nava Dominguez Erendira Nohemi
GRUPO: 4CM6
FECHA DE ENTREGA:
23-Sep-2016
FUNDAMENTO TEORICO:
Líneas de transmisión coaxial.
Este tipo de cable está compuesto de un hilo conductor central de cobre rodeado por una malla de hilos de cobre. El espacio entre el hilo y la malla lo ocupa un conducto de plástico que separa los dos conductores y mantiene las propiedades eléctricas. Todo el cable está cubierto por un aislamiento de protección para reducir las emisiones eléctricas.
Originalmente fue el cable más utilizado en las redes locales debido a su alta capacidad y resistencia a las interferencias, pero en la actualidad su uso está en declive. Su mayor defecto es su grosor, el cual limita su utilización en pequeños conductos eléctricos y en ángulos muy agudos.
TIPOS DE CABLE COAXIAL
THICK: (grueso). Este cable se conoce normalmente como "cable amarillo", fue el cable coaxial utilizado en la mayoría de las redes. Su capacidad en términos de velocidad y distancia es grande, pero el coste del cableado es alto y su grosor no permite su utilización en canalizaciones con demasiados cables. Este cable es empleado en las redes de área local conformando con la norma 10 Base 2.
THIN: (fino). Este cable se empezó a utilizar para reducir el coste de cableado de la redes. Su limitación está en la distancia máxima que puede alcanzar un tramo de red sin regeneración de la señal. Sin embargo el cable es mucho más barato y fino que el thick y, por lo tanto, solventa algunas de las desventajas del cable grueso.
Líneas de trasmisión bifilar.
El cable bifilar que no es más que un cable de dos conductores que van paralelamente unidos en uno solo, es decir, es una línea de transmisión en la cual la distancia entre dos conductores paralelos es mantenida constante gracias a un material dieléctrico. Los cables bifilares tienen un coeficiente de velocidad que depende del dieléctrico de la cinta. Otro parámetro importante de una línea bifilar es la constante de atenuación, expresada en db/m, que describe la pérdida de potencia transmitida por metro lineal de cable. Los cables bifilares perfectos no irradian, ya que los campos magnéticos de los conductores paralelos son de sentido opuesto; al cancelarse, no emiten radiación electromagnética. Los cables bifilares son utilizados como líneas de transmisión simétricas entre una antena, y un transmisor o receptor. su principal ventaja reside en que las líneas de transmisión simétricas tienen pérdidas un orden de magnitudes menores que las líneas de transmisión coaxiales.
IMPEDANCIA CARACTERISTICA
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 aún siendo finita no existen reflexiones.
En el caso de líneas reales, se cumple que su impedancia permanece inalterable cuando son cargadas con elementos, generadores o receptores, cuya impedancia es igual a la impedancia característica. La impedancia característica es independiente de la longitud de la línea. Para una línea sin perdidas, esta será asimismo independiente de la frecuencia de la tensión aplicada, por lo que esta aparecerá como una carga resistiva y no se producirán reflexiones por desadaptación de impedancias, cuando se conecte a ella un generador con impedancia igual a su impedancia característica. La fórmula que relaciona los anteriores parámetros y que determina la impedancia característica de la línea es:
Dónde: 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 hercios j = Factor imaginario
CONSTANTE DE PROPAGACION
La constante de propagación (a veces llamada el coeficiente de propagación) se utiliza para expresar la atenuación (pérdida de la señal) y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una línea de transmisión. Conforme se propaga una onda, a lo largo de la línea de transmisión, su amplitud se reduce con la distancia viajada. La constante de propagación se utiliza para determinar la reducción en voltaje o corriente en la distancia conforme una onda TEM se propaga a lo largo de la línea de transmisión. ž
Para una línea infinitamente larga, toda la potencia incidente se disipa en la resistencia del cable, conforme la onda se propague a lo largo de la línea. Por lo tanto, con una línea infinitamente larga o una línea que se ve como infinitamente larga, como una línea finita se termina en un carga acoplada (Z = ZL), no se refleja ni se regresa energía nuevamente a la fuente. Matemáticamente, la constante de propagación es
La constante de propagación es una cantidad compleja definida por
USO DEL VERNIER
Punto 1: Verifique que el calibrador no esté dañado. Si el calibrador es mal manejado su vida útil será menos larga de lo planeado, para mantenerlo siempre útil no deje de tomar las precauciones siguientes: 1) Antes de efectuar las mediciones, limpie de polvo y suciedad las superficies de medición, cursor y regleta; ya que el polvo puede obstruir a menudo el deslizamiento del cursor. 2) Cerciórese que las superficies de medición de las quijadas y los picos no estén dobladas o despostilladas. 3) Verifique que las superficies deslizantes de la regleta estén libres de daño. Para obtener mediciones correctas, verifique la herramienta acomodándola como sigue: 1) Esté seguro de que cuando el cursor está completamente cerrado, el cero de la escala de la regleta y del nonio estén alineados uno con otro, también verifique las superficies de medición de las quijadas y los picos como sigue: - Cuando no pasa luz entre las superficies de contacto de las quijadas, el contacto es correcto. - El contacto de los picos es mejor cuando una banda uniforme de luz pasa a través de las superficies de medición.
C3) Verifique que el cursor se mueva suavemente pero no holgadamente a lo largo de la regleta. Punto 2: Ajuste el calibrador correctamente sobre el objeto que está midiendo Coloque el objeto sobre el banco y mídalo, sostenga el calibrador en ambas manos, ponga el dedo pulgar sobre el botón y empuje las quijadas del nonio contra el objeto a medir, aplique sólo una fuerza suave.
OBJETIVO:
Analizar físicamente una línea de transmisión para encontrar sus parámetros fundamentales.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
MATERIALES:
• Líneas de Transmisión (Bifilar y Coaxial) • Vernier
Al inicio de la práctica se tomó un cable bifilar y con el vernier tomamos el diámetro del conductor (Cobre) para calcular su radio y de ahí poder calcular sus parámetros y también se tomó medida de extremo a extremo del cable para calcular la distancia que hay entre ambos conductores como se muestra en las imágenes.
De igual forma tomamos los cables coaxiales RG-8 y utilizando el vernier se tomó la medida del diámetro del conductor y del cable para calcular sus radios.
Con la práctica realizada sobre líneas de transmisión, primero que nada, comprendí lo que es construir tu propio conocimiento, ya que al estar leyendo de varias fuentes el tema, formas tu propio concepto para asi, comprender mejor; ya sea una palabra o una fórmula que sería desde mi punto de vista, lo más óptimo. De acuerdo con la teoría que ya habíamos visto y con los ejercicios realizados en clase, los cálculos obtenidos para esta práctica eran un poco predecibles, ya que los parámetros de cada línea de transmisión eran muy similares a los vistos en clase, ya que la atenuación es de valores muy pequeños debido a el tipo de material del dieléctrico se definía si la conductancia presentaba algun tipo de cambio en la constante de atenuación.
REYES RUIZ TANIA
Las líneas de transmisión son muy importantes ya que están presentes en la vida diaria para transmitir información. Las líneas analizadas en la práctica fueron líneas coaxiales y bifilares, fueron medidas y analizadas para obtener sus parámetros así como su impedancia característica y su constante de propagación, al comparar estos resultados vemos que una línea coaxial es mejor conductora
que una bifilar ya que la bifilar presenta más atenuación, esto quiere decir que presenta más perdidas. Igual vimos que a altas frecuencias la atenuación es menor. Y que el tipo de material del conductor y del dieléctrico en estas líneas afecta igual a los parámetros de estas líneas.
MARTÍNEZ RAMÍREZ VÍCTOR HUGO
En esta Práctica nos dimos cuenta de la importancia que tienen las líneas de transmisión, pero aún más, entendimos el comportamiento y las características de estos materiales a distintas frecuencias. De acuerdo a la práctica observamos que una línea bifilar sus parámetros R, L, C y G tienen menor capacidad que en los cables coaxiales. En estos cables coaxiales se observó que estos parámetros tenían mayor alcance, es decir, que había mayor resistencia, capacitancia e inductancia de parte de los cables coaxiales que el bifilar, por supuesto, hasta cierta frecuencia donde estos parámetros siguieron teniendo los mismos valores pero adquiriendo una mayor impedancia. Con esto podemos decir que el cable coaxial es una mejor línea de trasmisión que una línea bifilar.
ESPINOZA ZAMBRANO BRENDA
Los parámetros de cada línea de transmisión fueron muy parecidos a los que estuvimos trabajando en la parte teórica, por lo tanto eran predecibles los resultados a los que se iban a llegar, la atenuación de la línea toma valores sumamente pequeños (Varían según el dieléctrico que se utilice)
JOSSELINE GUADALUPE GARCÍA SALINAS
Al observar cada una de las características de ambas líneas de transmisión:
Líneas coaxiales y bifilares, se pudo denotar que el cable coaxial tiene más
eficiencia que el bifilar, ya que el bifilar sufre cambios en su impedancia al existir
cambios meteorológicos; sin en cambio el cable coaxial fue el más utilizado debido
a su capacidad y resistencia a las interferencias, aunque en la actualidad su uso
está en declive.
NAVA DOMINGUEZ ERENDIRA NOHEMI
De acuerdo a mis cálculos la constante de profundidad dio resultados para poder utilizar las formulas a altas frecuencias, para poder calcular los parámetros característicos de las líneas tanto bifilares como coaxiales y se obtuvieron valor poco aproximados de acuerdo a la investigación previamente realizadas ya que estas se esperaban que fueran menores a las obtenidas. En cuando a la impedancia característica los valores obtenidos difirieron demasiado con los valores que se tienen en los cables coaxiales comparados en los catálogos de condumex, y en la bifilar podría encontrarse un poco dentro de lo establecido su impedancia característica. La constante de propagación diferido junto con la constante de atenuación ya que esta tendría que bajar conforme aumentara la frecuencia, y en el caso de los cables coaxiales algunos se mantuvieron igual y en el bifilar su atenuación aumento con la frecuencia de 2MHz. Y con los cálculos de la atenuación coinciden que tienen menor perdida en los coaxiales que en el bifilar, según lo establecido a la investigación del libro de líneas de trasmisión.