Informe #2 microondas
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Esta práctica de laboratorio involucró el uso de equipos de telecomunicaciones como transmisores, convertidores y detectores para medir la atenuación causada por diferentes tipos de atenuadores y guías de onda. Se realizaron mediciones con atenuadores fijos de 3dB, 6dB y 9dB, así como con un atenuador variable, y los resultados mostraron que a mayor atenuación hay mayor pérdida de señal. Las mediciones confirmaron que los instrumentos pueden medir con precisión la condición del canal y la cantidad de pérdida.
Informe #2 microondas
- 1. República Bolivariana de Venezuela Universidad “Fermín Toro” Decanato de Ingeniería PRACTICA #2 Atenuadores y Guía de Onda Integrantes: Alejandro Gudiño CI: 20.472.553 Nelson Domínguez CI: 20.349.387 Prof: Erick Hernández Sección: MI-27 Cabudare, Noviembre 2011
- 2. TEORÍA 1. Calibración: Es simplemente el procedimiento de comparación entre lo que indica un instrumento y lo que "debiera indicar" de acuerdo a un patrón de referencia con valor conocido. 2. Guía de Onda: Es una estructura destinada a la propagación dirigida y acotada de radiación electromagnética. El medio dieléctrico en el que esta propagación se produce esta limitado, ya sea por un material conductor (para microondas y radiofrecuencia), ya sea por otro dieléctrico (para frecuencias ópticas). Desde el punto de vista geométrico las formas más comunes, aunque no únicas de guías de onda tienen secciones rectangulares o cilíndricas. Por lo general se trata de señales de información de elevada frecuencia y que no podrían ser transmitidas por otros métodos, debido a que la transformación no sería eficiente, como es el caso de las señales ópticas (que se transmiten preferentemente por fibra a grandes distancias y no a través de la atmosfera), o bien porque producirían interferencias en otros equipos, como las microondas, entre 0,3 y 10 ghz. Las paredes conductoras del tubo confinan la onda al interior por reflexión, debido a la ley de Snell en la superficie, donde el tubo puede estar vacío o relleno con undieléctrico. El dieléctrico le da soporte mecánico al tubo (las paredes pueden ser delgadas), pero reduce la velocidad de propagación. En las guías, los campos eléctricos y los campos magnéticos están confinados en el espacio que se encuentra en su interior, de este modo no hay pérdidas de potencia por radiación y las pérdidas en el dieléctrico son muy bajas debido a que suele ser aire. Este sistema evita que existan interferencias en el campo por otros objetos, al contrario de lo que ocurría en los sistemas de transmisión abiertos. Dependiendo de la frecuencia, se pueden construir con materiales conductores o dieléctricos. Generalmente, cuanto más baja es la frecuencia, mayor es la guía de onda. Por ejemplo, el espacio entre la superficie terrestre y la ionosfera, la atmósfera, actúa como una guía de onda. Las dimensiones limitadas de la Tierra provocan que esta guía de onda actúe como cavidad resonante para las ondas electromagnéticas en la banda ELF.
- 3. Existen muchos tipos de guías de onda, presentándoles aquí las más importantes: Guía de onda rectangular (circular, elíptica): Son aquellas cuya sección transversal es rectangular (circular, elíptica). Guía de onda de haz: Guía de Onda constituida por una sucesión de lentes o espejos, capaz de guiar una onda electromagnética. Guía de onda tabicada: Formada por dos cilindros metálicos coaxiales unidos en toda su longitud por un tabique radial metálico. Guía de onda acanalada, guiada en V; guiada en H: Guía de onda rectangular que incluye resaltes conductores interiores a lo largo de una de cada una de las paredes de mayor dimensión. Guía de onda carga periódicamente: Guía de onda en las que la propagación viene determinada por las variaciones regularmente espaciadas de las propiedades del medio, de las dimensiones del medio o de la superficie de contorno. Guía de onda dieléctrica: Formada íntegramente por uno o varios materiales dieléctricos, sin ninguna pared conductora. Para el caso del laboratorio, la guía de onda es utilizada para la calibración de los equipos de medición. Su perdida es despreciable o en algunos casos de 0,1 dB/m,esta mide el coeficiente de onda estacionaria RHO o SWR. 3. Atenuador: Los atenuadores son componentes que reducen la potencia de la señal, en una cantidad previamente prefijada, absorbiendo o reflejando parte de su energía y disipándola en forma de calor. Atenuador variable: Se requiere para la reducción de la potencia disponible de microondas, p.ej. para hacer que el detector opere en la zona cuadrática de su curva característica. Para este fin, a lo largo del eje de la guía de ondas y paralela al campo eléctrico, se coloca una paleta de atenuación, la que se regula mediante un tornillo micrométrico. Atenuador fijo: Los atenuadores fijos se emplean para reducir la potencia de microondas en un valor determinado. Se pueden emplear para la protección de componentes muy sensibles o para desacoplar partes de un circuito. Para reducir la potencia de microondas se emplea un elemento de atenuación hecho de un material absorbente.
- 4. Detector DC: Instrumento de determinación de picos de tensión tanto de valores máximos como mínimos. Medidor Rho o SWR: La función del instrumento de medida, es probablemente la más útil.La comprobación para el SWR o relación de ondas estacionarias facilita al operadordel transmisor una buena indicación de la condición de su antena y del cable de la misma ya que la mayoría de las antenas situadas en el exterior y alejadas de los transmisores. Con el fin de obtener la máxima cantidad de potencia radiada de la antena. El cable coaxial y la antena deberían ser adaptadas al transmisor. Para este medidor se requiere utilizar cable RG58U. Debido a que nunca se consigue una perfecta adaptación, la cantidad de desadaptación puede ser medida en ondas estacionarias puede conseguir observando la potencia FWD y la reflejada R1:1 comparándolas, y entonces veremos la pérdida real. Actividades de Laboratorio Se procedió a realizar el montaje de la práctica, de igual forma que la práctica anterior, teniendo sumo cuidado al armar con arandelas y tornillos las partes que conforman. Un esquema del montaje es el siguiente: A. Transmisor B. Up Converter C. Adaptador D. Guía de onda Corta E. Guía de onda larga o atenuador de 3dB F. Detector D.C. G. Medidor de RHO Pasos que se siguieron: 1. Con guía de onda: Se procedió a calibrar el equipo medidor RHO con la guía de onda, a full escalasin perdidas. El Vi se obtiene de la tabla del medidor RHO.
- 5. SWR= 1 Vo= 192mv Vi= -1dBm 2. Con el atenuador de 3dB: Se realizan los cálculos con una regla de tres en donde se calcula el Vo. SWR mV 1 192 0.5 X SWR= 0.5 Vo= 96mv Vi= -4dBm 3. Con el atenuador de 6dB: Se realizan los cálculos con una regla de tres en donde se calcula el Vo. SWR mV 1 192 0.3 X SWR= 0.3 Vo= 57.6 Vi= -8dBm 4. Con atenuador de 9dB: Este atenuador es el resultado de la unióndel atenuador de 3dB con el de 6dB; donde de igual forma que los anteriores casos se calculó el Vo. SWR mV 1 192 0.19 X SWR= 0.19 Vo= 36.48 Vi= -10dBm
- 6. Con estas diferentes medidas de atenuadores se puede observar que a medida que se va aumentando la atenuación, aumenta también la perdida. En un cuadro resumen dispuesto luego se ven los resultados con más claridad. 5. Con atenuador variable de tornillo: Estos valores también son obtenidos mediante la regla de tres en el que se calculóVo. SWR Vo TORNILLO 1 192 0 0.66 127 8 0.36 70 9 0.24 46.08 10 Con el atenuador variable de tornillo se puede observar que a medida que aumenta la medida del tornillo, aumenta la perdida. CUADRO RESUMEN SWR Vo (mv) Vi (dBm) GUIA DE ONDA 1 192 -1 ATENUADOR 3dB 0.5 96 -4 ATENUADOR 6dB 0.3 57.6 -8 ATENUADOR 9dB 0.19 36.48 -10 TORNILLO EN 0 1 192 0 TORNILLO EN 8 0.66 127 8 TORNILLO EN 9 0.36 70 9 TORNILLO EN 10 0.24 46.08 10
- 7. Conclusiones En la práctica se trabajó con nuevos equipos de uso común del campo de telecomunicación a parte de algunos usados en la práctica anterior; como el transmisor (Tx) y Up converter, detector DC, medidor SWR, y atenuadores. Utilizando diversos tipos de atenuadores, pudimos observar que a medida que se va aumentando la atenuación, aumenta también la perdida; comprobando a través de un instrumento de medida, la indicación de la condición del canal, reflejando cuanto tuvo de perdida. Se realizaron diferentes mediciones, con un atenuador de 3dB, 6dB y 9dB, luego con tipo de atenuador fijo y otro variable donde se ajustaba su tornillo de precisión obteniendo mediciones apreciables. Realizamos sus respectivas tablas para ordenar y ver de forma más clara las distintas mediciones obtenidas, realizando los cálculos necesarios para ello, cumpliendo así con el objetivo de esta práctica.