República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular Para la Educación

Universidad Fermín ToroDecanato de Ingeniería

Cabudare-Edo. Lara

Atenuadores-Guías de Onda(Practica Nº2)

Alumnos:Hector, D'hoy

Crismary ColmenarezProfesor:

Erick Hernandez

20 de noviembre de 2011Guía de onda

Una guía de onda es cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas. El medio dieléctrico en el que esta propagación se produce está limitado, ya sea por u material conductor (microondas y radiofrecuencia) o por otro dieléctrico (para frecuencias ópticas).

Dado que la energía se transporta por ondas electromagnéticas, las características de las guías de onda tales como impedancia, potencia y atenuación se expresan tales como campos eléctricos y magnéticos característicos.

Algunos sistemas de telecomunicaciones utilizan la propagación de ondas en el espacio libre, sin embargo también se puede transmitir información mediante el confinamiento de las ondas en cables o guías. En altas frecuencias las líneas de transmisión y los cables coaxiales presentan atenuaciones muy elevadas por lo que impiden que la transmisión de la información sea la adecuada, son imprácticos para aplicaciones en HF(alta frecuencia) o de bajo consumo de potencia, especialmente en el caso de las señales cuyas longitudes de onda son del orden de centímetros, esto es, microondas.

Análisis Las guías de onda electromagnéticas se analizan resolviendo las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones tienen soluciones múltiples, o modos, que son los autofunciones del sistema de ecuaciones. Cada modo es pues caracterizado por un autovalor, que corresponde a la velocidad de propagación axial de la onda en la guía. Los modos de propagación dependen de la longitud de onda, de la polarización y de las dimensiones de la guía. El modo longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria formado por ondas confinadas en la cavidad. Los modos transversales.Se clasifican en tipos distintos: Modo TE (Transversal eléctrico), la componente del campo eléctrico en la dirección de propagación es nula. Modo TM (Transversal magnético), la componente del campo magnético en la dirección de propagación es nula. Modo TEM (Transversal electromagnético), la componente tanto del campo eléctrico como del magnético en la dirección de propagación es nula. Modo híbrido, son los que sí tienen componente en la dirección de propagación tanto en el campo eléctrico como en el magnético.

Medidor SWR (ROE)

Definición: El medidor de ROE o VSWR (relación de ondas estacionarias de tensión) mide la relación de onda estacionaria en una línea de transmisión. Este es uno de los equipos utilizados en los puntos de radio para comprobar la calidad de la correspondencia entre la antena y la línea de transmisión.

El medidor de ROE se debe conectar en la línea lo más cerca posible a la antena. Esto se debe a todas las líneas de transmisión que poseen en práctica una cierta cantidad de pérdida, lo que refleja el poder que se atenúa a medida que viaja de vuelta a lo largo del cable, y la producción de una lectura de ROE artificialmente bajo en el medidor. Si el medidor está instalado cerca de la antena, entonces el problema se reduce al mínimo.

Estructura: El medidor de ondas estacionarias (roe) está conformado o estructurado por un cable coaxial de 75 ohmios sin ningun revestimiento o apantallado llegando a una medida como minimo de 20 cm, y a su vez teniendo conectados a una resistencia no inductiva dos cables de acople de 0,5

mm y a un diodo detector, que forman un acoplador direccional.

El cable coaxial y las dos líneas de acople debe tener una separación no menor a 1cm, de las paredes metálicas y del blindaje que lo separa del instrumento de medición.

Con la llave en onda directa se ajustará el potenciómetro hasta que la aguja del instrumento llegue a plena escala.

Luego con la llave en onda reflejada, sin tocar el potenciómetro la indicación del instrumento debe ser cero si la impedancia de carga es igual a la del transmisor.

Si utilizamos un cable coaxial de 52 ohm el valor de las resistencias de los extremos deben ser de 100 ohm.

Atenuadores fijos

Los atenuadores fijos son dispositivos que se encuentran en una amplia variedad de equipos electrónicos que funcionan para ampliar la dinámica de dispositivos de medición o transmisión, esto se hace como el fin de impedir la sobrecarga de las señales de los transmisores y receptores y para reducir los efectos de las entradas incorrectas en líneas de impedancia y salidas de las terminaciones de los osciladores, amplificadores y las configuraciones de prueba.

Los parámetros importantes relacionados con respecto a los atenuadores fijos incluyen la cantidad de atenuación, la planitud en una frecuencia específica, el rango, VSWR, media y máxima Capacidad de potencia, el tamaño y la altura, y el rendimiento durante un intervalo de temperaturas. Límite de potencia media disminuye en forma lineal a medida que aumenta la temperatura y el desgaste de resultado (o de calibración se verá alterado) si el límite de potencia media se excede.

Estructura de Atenuadores fijos:

van envasados en robusto plug-in, conectores de los modelos, los cuales están disponibles en ambos de 50 -y 75 ohmios, modelos que van desde 1 a 40 dB que abarcan DC a 1500 Mhz.

Este aparato es usado para reducir los niveles de potencia de una señal en una cantidad fija con reflejos poco o nada. La señal de salida es atenuada en relación a la señal de entrada, mientras que la impedancia de entrada y salida se mantiene cerca de 50 ohms (75 ohms) sobre el ancho de banda especificado. Por lo tanto, este dispositivo es a menudo para mejorar entre etapas coincidentes en un circuito.

Atenuadores variable

Un atenuador variable de microondas generalmente se utiliza para controlar la amplitud de una frecuencia de radio (RF) y una señal de microondas en un transmisor y un receptor de diversos sistemas inalámbricos como una comunicación personal o la comunicación por satélite.

En el atenuador variable de microondas, una coincidencia de entrada y salida debe mantenerse sin relación con atenuación sin equipar un circuito coincidente adicional. Es decir, el atenuador variable de microondas debe tener pérdida de inserción pequeña.

También, el atenuador variable de microondas debe tener una gama más amplia de una atenuación de trabajo. Es decir, una diferencia entre la máxima atenuación y la atenuación mínima debe ser grande. El atenuador debe controlar la atenuación a través de voltaje de control único a fin de simplificar y más ligero de un circuito de control.

Hay muchos esfuerzos duros para diseñar un atenuador variable de microondas para tener los requisitos anteriormente mencionados. De para los atenuadores variables, existen dos tipos para aplicaciones en sistemas de telecomunicaciones.

Uno es el atenuador con "gap" de aire consistente en dos fibras ópticas enfrentadas entre sí. Regulando la distancia entre las caras de ambas fibras se obtiene la atenuación de potencia óptica entre las fibras entrante y saliente. Principalmente se utiliza este tipo de atenuadores para aplicaciones multimodo debido a altas reflexiones (Fresnel) que ofrece debido a la presencia de aire en el camino óptico (14 dB). Cambiando mecánicamente la distancia entre las fibras mediante una pieza enroscada y con su escala de atenuación. Este tipo de atenuador no es de alta precisión o repetitividad. La regulación de atenuación es a partir de las pérdidas de inserción (2-3 dB).

Y el otro atenuador basado en radio de curvatura. Es un atenuador continuo basado solamente en fibra óptica. Cambiando el radio de curvatura de propia fibra óptica, se provoca radiación de la potencia óptica fuera del núcleo por incumplirse la ley de reflexión total en la frontera núcleo/revestimiento (ángulo crítico). El valor de atenuación se establece mediante un sistema motorizado utilizando servomotores de paso con medición interna de la potencia atenuada. Los pasos de cambio de atenuación son de orden de 0,1 dB, son repetitivos y ofrecen la reflexión de orden de -40 dB. El valor máximo de atenuación es de orden de 60 dB (se utiliza el doblamiento de múltiples fibras). Son programables mediante un interface de comunicación. Las pérdidas de

inserción son de orden de 2-3 dB aunque la regulación de atenuación es desde 0 dB. Aplicaciones principalmente para fibras monomodo donde las reflexiones son de suma importancia.

Un atenuador variable de microondas está comprendido por:

Un terminal para introducir una señal de microondas; de entrada a un terminal y de salida para la salida de una señal de microondas.

Un suministro de voltaje de control para el suministro de un voltaje de controlado. Un terminal de entrada coincidente de medios para que coincidan con una impedancia de la

entrada del terminal en respuesta a la tensión de control. Un medio coincidente terminal de salida para que coincidan con una impedancia de la

terminal de salida en respuesta a la tensión de control. Y un medio atenuantes para atenuar la señal de microondas que aporta material para el

terminal de entrada se basa en una atenuación controlada de acuerdo con respecto al voltaje de control y salida de la señal de microondas atenuada, los medios atenuantes, incluyendo una primera línea de transmisión y una segunda línea de transmisión, en donde los medios atenuantes incluyen un diodo pin y un inductor resonante conectados entre sí en paralelo para resonando un efecto de una capacidad paralela.

Análisis de la Práctica:

De acuerdo con lo realizado en la actividad de laboratorio, tenemos la elaboración de casos prácticos de medición del VSWR el cual se efectúa mediante las instalaciones siguientes,

Caso práctico 1:

Conexiones de el Transmisor de Señales (TX), Up Converter, Adaptador, Guia de onda corta, Guia de onda larga, Proceso inverso (adaptador, Guia corta, Guia larga), Detertor DC y El medidor de RHO/SWR

.

En esta conexión probamos la medición como tal de la propia Guía de Onda que no posee obstrucciones como cualquier atenuador en un medio guiado, teniendo así un SWR= 1 y un voltaje de 192 mV teniéndolo en cuenta para ser de referencia sin perdida en un medio ideal.

Caso práctico 2:

En este caso se conecto precisamente para conectar un Atenuador Fijo, sustituyendo en la parte de la guía de onda larga. Cabe destacar que este atenuador fijo posee obstrucciones (proceso de choque inelástico) compuesto por materiales dieléctricos internamente, en ellos podemos encontrar en esta actividad el de 3 y de 6 decibelios en atenuación.

Atenuador Fijo de 3 Decibelios

Atenuador Fijo de 6 Decibelios

Caso práctico 3:

En este pudimos implementar la combinación de los dos modelos anteriores de atenuadores fijos, conectándolos mutuamente para obtener una atenuación igual a 9 db.

Conexión de atenuadores Fijos 3 y 6 Decibelios

Caso práctico 4:

Ya como último caso práctico para la medición del Voltaje de operación y la determinación de SWR, tenemos conexión de Atenuador Variable el cual se tomaran medidas dependiendo de su tornillo que viene siendo variable en su obstrucción.

Atenuador Variable

Con las instalaciones correspondientes se obtuvo una serie de mediciones, en las cuales se observan las variaciones en este tipo de atenuador.

Tablas de Mediciones de los casos practicos

Para Atenuadores Fijos tenemos:

Atenuador SWR Vo Vi

Guía 1 192mV -1dm

3 db 0,6 115,2mV -4dbm

6 db 0,4 76,8mV -6dbm

9 db 0,2 38,4mV -11dbm

Y Para Atenuadores Variables se obtuvo los siguientes valores:

Conclusiones

En vista a lo implementado en esta práctica de laboratorio con respecto a las Guías de Ondas y a los dos tipos de dispositivos de atenuación (el fijo y el variable), teniendo en cuenta sus parámetros, características y funciones; podemos concluir que se tiene en cuenta la culminación de estos métodos para producir la transmisión por vía microonda. Así como también el hecho de poder dar una baja de potencia a los niveles de voltaje en los que llega a una antena y pasa por una guía de onda a la hora de transmitir o recibir datos por estos medios. Siendo esto como una forma en la que sea de mucha ayuda, ya que con los dispositivos atenuadores podemos llevar una relación igual cuando se pasa de un medio a otro para así no ocasionar ninguna pérdida o distorsión .

Tornillo SWR Vo

En 0 1 192mV

6 0,66 127mV

9 0,40 77mV

10 0,20 38,11mV