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7/24/2019 laboratorio1-110717140419-phpapp01

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LABORATORIO 1

POR:

Rubn Castillo

Jonathan Snchez

Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas

Bogot DC.

2011


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Objetivos

o E HF .o .o O .o 20 40

.


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Marco terico

Radio comunicacin

L ,

. L

, ,

, , , . E ,

.

HF

L , ( ingls) HF ( ) radiofrecuencias 2300 29.999 kHz ( ) radio radioaficionados.

E ondas electromagnticas, , ( ) ionosfera( ),

.

: 14 30 MH

, 3 10 MH

. L 10 MH (30 )

25 .

L ,

.

L , ,

, . A,


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E.

L

E

49, 41, 31, 25, 21, 19, 16, 13

L radioaficionados

L

,

N

o Single Side Band) , F M

L

. P

,

L

.

, VHF,

,

90, 75 60 ,

11 .

HF: 3, 7, 10, 14, 18

80, 40, 30, 20, 17, 15, 12 10

(AM)

.

AM (Amplitud Modulada) BL B (B .

, , .

IONOSFERA

.

80 500

8090 6008 ,

(

4

. ,

1.500 C; ,

. L

( )

Espordicas-

.

.

, 21, 24 28 MH,

.

nda Lateral nica C,

,

,

0

500 600800).


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ANTENA YAGI

L D. H

I , D. ( ). E , ,

, ,

.

L D. ( 1926) J ,

.

. L

. E

N, , , .

E J G M,

,

.


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E , , , , .A .L :C . E = + , C ( ).E , = .E OE ( , O )

L , :

P , . P , . , , , :

E ; , ( ).E , := (1 + );= (1 ).E OE, :

CARACTERSTICAS DE LA TRANSMISIN

Las caractersticas de una lnea de transmisin se llaman constantes secundarias y sedeterminan con las cuatro constantes primarias. Las constantes secundarias sonimpedancia caracterstica y constante de propagacin.Impedancia caracterstica. Para una mxima transferencia de potencia, desde la fuentea la carga (o sea, sin energa reflejada), una lnea de transmisin debe terminar se en unacarga puramente resistiva igual a la impedancia caracterstica de la lnea. La impedanciacaracterstica (Z0de una lnea de transmisin es una cantidad compleja que se expresaen ohms, que idealmente es independiente de la longitud de la lnea, y que no puedemedirse. La impedancia caracterstica (que a veces se llama resistencia a descarga) sedefine como la impedancia que se ve desde una lnea infinitamente larga o la impedanciaque se ve desde el largo finito de una lnea que se termina en una carga totalmenteresistiva igual a la impedancia caracterstica de la lnea. Una lnea de transmisin


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almacena energa en su inductancia y capacitancia distribuida. Si la lnea es infinitamentelarga, puede almacenar energa indefinidamente; est entrando energa a la lnea desdela fuente y ninguna se regresa. Por lo tanto, la lnea acta como un resistor que disipa

toda la energa. Se puede simular lnea infinita si se termina una lnea finita con una cargapuramente resistiva igual a Z toda la energa que entra a la lnea desde la fuente se disipaen la carga (esto supone una lnea totalmente sin prdidas).

CLCULO DE IMPEDANCIA CARACTERSTICA (Z0)

Nota. Las formulas siguientes llevan todo un proceso que no describir, me limitare solo asu forma general y simplificacin. Solo manejare para altas frecuencias, ya que consideroms prctico y comprensible.

Para frecuencias extremadamente altas, la inductancia y la capacitancia dominan

Puede verse de la ecuacin anterior que para frecuencias altas, la impedanciacaracterstica en una lnea de transmisin se acerca a una constante, es independiente dela frecuencia y longitud, y se determina solo por la inductancia y capacitancia. Tambinpuede verse que el ngulo de fase es de 0. Por lo tanto, Z, es totalmente resistiva y todala energa incidente se absorber por la lnea.Desde un enfoque puramente resistivo, puede deducirse fcilmente que la impedanciavista, desde la lnea de transmisin, hecha de un nmero infinito de secciones se acerca ala impedancia caracterstica.

CONSTANTE DE PROPAGACIN.

La constante de propagacin (a veces llamada el coeficiente de propagacin) se utilizapara expresar la atenuacin (prdida de la seal) y el desplazamiento de fase por unidadde longitud de una lnea de transmisin. Conforme se propaga una onda, a lo largo de lalnea de transmisin, su amplitud se reduce con la distancia viajada. La constante depropagacin se utiliza para determinar la reduccin en voltaje o corriente en la distanciaconforme una onda TEM se propaga a lo largo de la lnea de transmisin.

Para una lnea infinitamente larga, toda la potencia incidente se disipa en la resistenciadel cable, conforme la onda se propague a lo largo de la lnea. Por lo tanto, con una lneainfinitamente larga o una lnea que se ve como infinitamente larga, como una lnea finitase termina en un carga acoplada (Z = ZL), no se refleja ni se regresa energa nuevamentea la fuente. Matemticamente, la constante de propagacin es


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L

LONGITUD ELCTRICA DE UNA LNEA DE TRANSMISIN

La longitud de una lnea de transmisin relativa a la longitud de onda que se propagahacia abajo es una consideracin importante, cuando se analiza el comportamiento deuna lnea de transmisin. A frecuencias bajas (longitudes de onda grandes), el voltaje a lolargo de la lnea permanece relativamente constante. Sin embargo, para frecuencias altasvarias longitudes de onda de la seal pueden estar presentes en la lnea al mismo tiempoPor lo tanto, el voltaje a lo largo de la lnea puede variar de manera apreciable. Enconsecuencia, la longitud de una lnea de transmisin frecuentemente se da en longitudesde onda, en lugar de dimensiones lineales.

Los fenmenos de las lneas de transmisin se aplican a las lneas largas. Generalmente,una lnea de transmisin se define como larga si su longitud excede una dieciseisavaparte de una longitud de onda; de no ser as, se considera corta. Una longituddeterminada, de lnea de transmisin, puede aparecer corta en una frecuencia y larga enotra frecuencia.

Por ejemplo, un tramo de 10 m de lnea de transmisin a 1000 Hz es corta = 300,000 m;10 m es solamente una pequea fraccin de una longitud de onda). Sin embargo, lamisma lnea en 6 GHz es larga (A = 5 cm; la lnea es de 200 longitudes de onda delongitud).


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PRDIDAS EN LA LNEA DE TRANSMISIN

Para propsitos de anlisis se consideran las lneas sin perdidas o ideales, como todo en

la electrnica se considera ideal, pero no lo son. En las lneas existen ciertos tipos deprdidas a continuacin har una breve descripcin de ellas.

PRDIDA DEL CONDUCTOR:

Como todos los materiales semiconductores tienen cierta resistencia finita, hay unaprdida de potencia inherente e inevitable.

PRDIDA POR RADIACIN:

Si la separacin, entre los conductores en una lnea de transmisin, es una fraccinapreciable de una longitud de onda, los campos electroestticos y electromagnticos querodean al conductor hacen que la lnea acte como antena y transfiera energa a cualquiermaterial conductor cercano.

PRDIDA POR CALENTAMIENTO DEL DIELCTRICO:

Una diferencia de potencial, entre dos conductores de una lnea de transmisin causa laprdida por calentamiento del dielctrico. El calor es una forma de energa y tiene quetomarse de la energa que se propaga a lo largo de la lnea. Para lneas dielctricas deaire, la prdida de calor es despreciable. Sin embargo, para lneas slidas, se incrementala prdida por calentamiento del dielctrico con la frecuencia.

PRDIDA POR ACOPLAMIENTO:La prdida por acoplamiento ocurre cada vez que una conexin se hace de o hacia unalnea de transmisin o cuando se conectan dos partes separadas de una lnea detransmisin. Las conexiones mecnicas son discontinuas (lugares donde se encuentranmateriales diferentes). Las discontinuidades tienden a calentarse, a radiar energa, y adisipar potencia

CORONA (DESCARGAS LUMINOSAS)

La corona es una descarga luminosa que ocurre entre los dos conductores de una lneade transmisin, cuando la diferencia de potencial, entre ellos, excede el voltaje de ruptura

del aislante dielctrico. Generalmente, una vez que ocurre una corona, se puede destruirla lnea de transmisin.


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ONDAS INCIDENTES Y REFLEJADAS

Una lnea de transmisin ordinaria es bidireccional; la potencia puede propagarse,

igualmente bien, en ambas direcciones. El voltaje que se propaga, desde la fuente haciala carga, se llama voltaje incidente, y el voltaje que se propaga, desde la carga hacia lafuente se llama voltaje reflejado. En forma similar, hay corrientes incidentes y reflejadas.En consecuencia, la potencia incidente se propaga hacia la carga y la potencia reflejadase propaga hacia la fuente. El voltaje y la corriente incidentes, siempre estn en fase parauna impedancia caracterstica resistiva. Para una lnea infinitamente larga, toda lapotencia incidente se almacena por la lnea y no hay potencia reflejada. Adems, si lalnea se termina en una carga totalmente resistiva, igual a la impedancia caracterstica dela lnea, la carga absorbe toda la potencia incidente (esto supone una lnea sin prdidas).Para una definicin ms prctica, la potencia reflejada es la porcin de la potenciaincidente que no fue absorbida por la carga. Por lo tanto, la potencia reflejada nuncapuede exceder la potencia incidente.

Lneas resonantes y no resonantes

Una lnea sin potencia reflejada se llama lnea no resonante o plana. En una lnea plana,el voltaje y la corriente son constantes, a travs de su longitud, suponiendo que no hayprdidas. Cuando la carga es un cortocircuito o circuito abierto, toda la potencia incidentese refleja nuevamente hacia la fuente. Si la fuente se reemplazara con un circuito abiertoo cortocircuito y la lnea no tuviera prdidas, la energa que est presente en la lnea sereflejara de un lado a otro (oscilara), entre las terminaciones de la carga y la fuente, enforma similar a la potencia en un circuito tanque. Esto se llama lnea resonante. En unalnea resonante, la energa se transfiere en forma alternada entre los campos magnticosy elctricos de la inductancia y la capacitancia distribuidas. La figura 8-14 muestra una

fuente, una lnea de transmisin, y una carga con sus ondas incidentes y reflejadascorrespondientes.


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COEFICIENE DE EFLEINE ( ), 0

. M, , ,

O tambin:


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DATOS OBTENIDOS

14.000 30 5 2,3797959 0,40824829

14.010 36 6 2,3797959 0,40824829

14.020 45 7 2,30253891 0,39440532

14.030 51 8 2,31158185 0,39605902

14.040 60 9 2,26423138 0,38729833

14.050 71 10 2,20150247 0,37529331

14.060 79 11 2,19055312 0,37314944

14.070 80 12 2,26423138 0,3872983314.080 80 12 2,26423138 0,38729833

14.090 80 13 2,35071734 0,40311289

14.100 80 12 2,26423138 0,38729833

14.110 70 10 2,21525044 0,37796447

14.120 65 9 2,1852419 0,3721042

14.130 60 8 2,1503424 0,36514837

14.140 50 7 2,19573428 0,37416574

14.150 43 7 2,35274175 0,40347329

14.160 35 6 2,4131984 0,41403934

14.170 30 5 2,3797959 0,40824829

14.180 25 4 2,33333333 0,4

14.190 20 3 2,26423138 0,38729833

14.200 19 2 1,96051929 0,32444284

14.210 15 2 2,1503424 0,36514837

14.220 13 2,5 2,56207183 0,43852901

14.230 10 2,4 2,92078408 0,48989795

14.240 9 2,4 3,13563031 0,51639778

14.250 8 2,3 3,31211302 0,53619026

14.260 8 2,4 3,42206445 0,54772256

14.270 8 2,2 3,20525358 0,52440442

14.280 6 2,3 4,25126223 0,61913919

14.290 6 2,2 4,07009496 0,60553007

14.300 6 2,2 4,07009496 0,60553007

14.400 4 2 5,82842712 0,70710678


13/16

GRAFICA OBTENIDA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

13 .900 14 .00 0 1 4.10 0 1 4.20 0 1 4.3 00 14.4 00 14. 500

INCIDENE

EFLEJADA


14/16

DATOS OBTENIDOS

7.000 100 2,5 1,375618222 0,1581138837.010 98 2,00 1,333333333 0,142857143

7.020 95 1,8 1,319242421 0,13764944

7.030 95 1,6 1,298261842 0,129777137

7.040 94 1 1,230007736 0,103142125

7.050 92 0,8 1,205680795 0,093250481

7.060 91 0,3 1,121828891 0,057416925

7.070 91 0,3 1,121828891 0,057416925

7.080 87 1 1,240171606 0,107211253

7.090 75 1,5 1,329431339 0,141421356

7.100 80 1,8 1,352941176 0,15

7.110 80 2,1 1,386687584 0,162018517

7.120 79 3 1,484073798 0,194870941

7.130 75 4 1,600577692 0,230940108

7.140 70 4 1,628278804 0,239045722

7.150 69 5 1,736692988 0,269190951

7.160 61 6 1,913859144 0,313625024

7.170 60 6 1,924950591 0,316227766

7.180 55 6 1,986363352 0,33028913

7.190 54 7 2,12520094 0,36004115

7.200 50 7 2,195734276 0,3741657397.210 48 7 2,235624526 0,381881308

7.220 45 8 2,458035998 0,421637021

7.230 45 8 2,458035998 0,421637021

7.240 42 8 2,54884134 0,43643578

7.250 40 8 2,618033989 0,447213595

7.260 40 9 2,804752643 0,474341649

7.270 39 9 2,8489996 0,480384461

7.280 38 9 2,896085656 0,486664263

7.290 36 10 3,228743535 0,527046277

7.300 35 10 3,296662955 0,5345224846.990 100 4 1,5 0,2

6.980 100 6 1,648827605 0,244948974

6.970 95 7 1,745172589 0,271448357

6.960 70 7 1,924950591 0,316227766

6.950 56 6 1,973212111 0,327326835

6.930 30 6 2,618033989 0,447213595

6.910 18 6 3,732050808 0,577350269

6.908 16 6 4,159591794 0,612372436


15/16

0

20

40

60

80

100

120

6.800 6.900 7.000 7.100 7.200 7.300 7.400

INCIDENE

EFLEJADA


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CONCLUSIONES

Debido a que fue una noche despejada se logro comunicacin a Italia de esto se pudoobservar como la ionosfera en este caso permite mas rebotes y a su vez la onda alcanzouna distancia de gran longitud.

Se obtuvo comunicacin con Costa Rica con muy buena claridad.

Haciendo un barrido se logro obtener la caracterizacin espectral de la antena en sumayor punto de resonancia para su mxima transferencia de potencia en los dos casostanto en la antena de 20m como en la de 40m.

Al trabajar con una antena yagi debido a su direccionalidad se logra una distancia muylarga de transmisin.

Efectivamente con frecuencias bajas en HF se logra una muy buena comunicacin a largadistancia.

Se pudo observar la buena utilidad y el gran provecho que se puede lograr al serradioaficionado.

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