Guias De Onda, Frecuencia Y Longitud De Onda.docx

GUÍAS DE ONDA FRECUENCIA Y LONGITUD DE ONDA

REALIZADO POR: DANIELA GRANADA XIOMARA CORREDOR CESAR ALEJANDRO MILLÁN

PRESENTADO A: ING. EDGAR ORTÍZ LANDÁZURI

LABORATORIO I DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES 2018

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA  Calcular la longitud de onda de una onda estacionaria gráficamente, teniendo en cuenta su forma es decir, máximos y mínimos.  Observar y analizar la onda incidente y reflejada como respuesta al cada una de los posibles tipos de carga presentes en un sistema de guías de onda.

MARCO TEÓRICO Líneas Fundamentalmente las líneas sirven para conducir ondas electromagnéticas, siendo importante destacar que la propagación de las ondas está vinculada a las condiciones transversales del conducto, es decir, que sean al menos más o menos iguales a la longitud de onda en el espacio libre. Entre los diferentes tipos de conductores encontramos las guías de ondas las cuales son básicamente tubos metálicos que permiten el transporte de energía de alta frecuencia y en su forma más común (para nuestro caso) se caracterizan por su sección rectangular. Nota: La longitud de onda en la guía se puede medir a partir de la distancia doble entre dos mínimos consecutivos en el campo de onda estacionaria.

Oscilador Gunn El oscilador Gunn es un dispositivo que transforma una corriente eléctrica de baja intensidad en energía de microondas. Los osciladores Gunn están compuestos por una cavidad resonante (cavidad cerrada metálica) y un elemento Gunn, la frecuencia de oscilación viene determinada por las dimensiones físicas (el volumen) de la cavidad.

Detector Coaxial Es un dispositivo que puede identificar valiosa información en el equipo láser y convertir la señal óptica en señal eléctrica.

Terminal de Guías de Onda Este componente se emplea para la absorción de las ondas TE10 en guías de onda rectangulares. Para ello se requiere en lo posible un factor de reflexión muy pequeño (ideal r=0).

Ondas Estacionarias Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios con la misma frecuencia, amplitud pero con diferente sentido, a lo largo de una línea con una diferencia de fase de media longitud de onda. La amplitud de la oscilación para cada punto depende de su posición, la frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que interfieren. Tiene puntos que no vibran (nodos), que permanecen inmóviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con una amplitud de vibración máxima, igual al doble de la de las ondas que interfieren, y con una energía máxima. La distancia que separa dos nodos o dos antinodos consecutivos es media longitud de onda.

Imagen 1. Onda estacionaria

Guía de Onda Rectangular Las guías de onda rectangulares son las formas más comunes de guías de onda. La energía se propaga a través del espacio libre como ondas electromagnéticas transversales(TEM) con un campo magnético, un campo eléctrico y una dirección de propagación que son mutuamente perpendiculares.

Imagen 2. Guía de onda rectangular

● Frecuencia de corte Se define la frecuencia de corte de modo TME como la frecuencia a partir de la cual el modo pasa de estar al corte a ser propagativo y viene dado por:

● Se tiene también que: ƒc = c / 2a Donde: ƒc : frecuencia de corte (Hz) c = 3x108 (m/s) (velocidad de la luz del espacio libre) a : longitud en sección transversal (m) (es la más anchas de las dos dimensiones) ● En términos de longitud de onda: λc = 2a donde λc es la longitud de onda de corte

MATERIALES ➢ 1 Oscilador Gunn ➢ Fuente de alimentación Gunn ➢ Detector coaxial ➢ Modulador pin ➢ Línea unidireccional ➢ Línea de medición ➢ Terminal para guía de ondas ➢ Soporte para componentes de guía de ondas ➢ Placa de cortocircuito ➢ Pie de soporte multifuncional ➢ Cable BNC, L=2m ➢ Sensor-CASSY 2 – Starter ➢ Cable de medición BNC/ enchufe de 4 mm ➢ PC PROCEDIMIENTO

Image 3. Montaje

 En primer lugar realizamos las conexiones establecidas en la figura de la guía y procedimos con los siguientes ajustes: - Fijamos Gunn Power = UG = 10v - Modulación = Pin Int - Power & SWR-Meter V/dB = 20 (en promedio) ➢ Posteriormente ajustamos ZERO y V/dB de manera que en el máximo de la onda estacionaria el medidor SWR indique un valor cercano a 0 dB. ➢ Cargamos el ejemplo Cassy lab ➢ Calibramos la línea de medición. Para ello, deslizamos el cursor de la línea de medición (737 111) hacia la derecha (x = 75 mm). ➢ Abrimos los instrumentos UB1, U75 y U25. ➢ Con el mouse arrastramos el valor numérico de la tensión indicada UB1 al instrumento indicador de tensión U75. Desplazamos el cursor de la línea de medición (737 111) hacia la izquierda (x = 25 mm). ➢ Con el mouse arrastramos el valor numérico de la tensión indicada UB1 al instrumento indicador de tensión U25. ➢ Coloque el cursor de la línea de medición en el tope izquierdo (x = 10 mm). Cerramos los instrumentos UA1, UB1, U75 y U25.

ONDAS ESTACIONARIAS Curva de campo con cortocircuito ➢ Iniciamos la medición presionando F9. Movemos el cursor de la línea de medición lentamente hacia la derecha. ➢ Al llegar al tope derecho presionamos nuevamente F9. ➢ Especificamos los valores iniciales siguientes para la función de ajuste: A = 1 Amplitud de la onda estacionaria B = 45 Longitud de onda en la guía de ondas, en mm C = 5 Relación de ondas estacionarias SWR D = 0 Desplazamiento de la curva de ajuste a lo largo del eje x. Activamos la casilla Representar automáticamente el resultado como nuevo canal. A continuación, marcamos el área. ➢ Establecimos a partir de su medición la longitud de onda en la guía, la relación de ondas estacionarias SWR y el coeficiente de correlación r de la función de ajuste.

RESULTADOS

Imagen 4. Curva de campo con corto circuito

Imagen 5. Curvas de tensión

Imagen 6. Nodos y vientres de la onda estacionaria

ANALISIS

Imagen 7. Cálculo de longitud de onda Los puntos mínimos de la onda estacionaria formada en la guía de onda fueron encontrados al desplazar lentamente la línea unidireccional (elemento del montaje) cuyo acción era reflejada gráficamente, es decir que de forma manual se obtuvo: Primer mínimo = 3.2 mm Segundo mínimo= 5.45 mm

De la guía obtenemos el valor teórico: Trabajamos con una f = 9.51 Gz con λ = 31.5 mm Y en la guía de onda λG = 43.6 mm para una f = 6.880.7333.944,9541 Hz ≈ 6.9Ghz

CONCLUSIONES 

A partir de las mediciones de las distancias entre máximos y mínimos de la onda estacionaria fue posible calcular la longitud de onda de la onda y la frecuencia de la onda estacionaria en el sistema.

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Un modo en particular solo se propaga si la frecuencia de operación se encuentra por encima de una frecuencia crítica del modo de la guía, que se conoce como frecuencia de corte.

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En un sistema de guías de onda se pueden presentar diferentes tipos de cargas, que se pueden estudiar simulando cargas en cortocircuito, adaptadas y cargas problema(como por ejemplo antenas mal adaptadas). Esto permite observar el nivel de ondas reflejadas que brinda cada una y las consecuencias que presenta cada una de ellas en el sistema.

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Es de gran importancia realizar este estudio en todo sistema de guías de onda ya que permite determinar si existe una adaptación adecuada entre los diferentes módulos o si por el contrario estos se encuentran desadaptados.

BIBLIOGRAFÍA [1] PEDRAZA, H. Peña; PATIÑO, A.; SARMIENTO, A. Sistema para la medición de la razón de onda estacionaria. Revista Colombiana de Física, 2006, vol. 38, no 2, p. 846. [2] TOMASI, Wayne. Sistemas de comunicaciones electrónicas. Pearson educación, 2003.