Excitaciones: DC y Pulsos Academia Politécnica Naval Excitaciones: DC y Pulsos Profesor Civil Rodrigo Vergara 2003 Líneas de Transmisión y Antenas 01) Líneas de Transmisión

Indice Voltaje DC aplicado a una línea Infinita Voltaje DC aplicado a un corto circuito Reflectometría en el dominio del tiempo Fin

Voltaje DC aplicado a una línea ideal infinita El voltaje V y la corriente I = V/Z0 viajan por la línea con velocidad Si no hay discontinuidades en la línea, no existirá ninguna onda reflejada.

Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito Si se mantiene el voltaje V, fluirá una corriente infinita por la línea. Sin embargo, el mecanismo por el que ocurre esto es interesante de analizar Definición de variables L es la longitud del cable T = L/v es el tiempo que demora la señal continua en viajar desde la fuente hasta el cortocircuito.

Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito (ida) z V I+ t=0 Frente de onda viaja con velocidad v t=T Frente de onda sale desde la fuente Frente de onda llega al cortocircuito

Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito (t = T) z V -V Al llegar un voltaje V hasta una carga que exige voltaje cero, aparece una onda viajera negativa de voltaje –V, que viaja hacia la fuente, de tal manera que el voltaje en la carga sea cero. Ese voltaje cero se propaga de vuelta a lo largo de la línea

Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito (t = T) z I+ I- t=T Se produce una corriente I- que viaja hacia la fuente, y se suma algebraicamente con I+

Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito (vuelta) z I1 t=2T Frente de onda viaja con velocidad v t=T Frente de onda llega a la fuente Frente de onda sale de la carga

Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito (t = 2T) z V I2 t=2T Al llegar un voltaje 0 a través de una fuente que exige voltaje V, aparece una onda viajera negativa de voltaje V, que viaja hacia la carga

z=L/2

Reflectometría en el Dominio del Tiempo Método de medición usado para medir diversas características de una línea de transmisión Impedancia característica Velocidad de propagación Permitividad dieléctrica del cable. Atenuación Adaptación de Impedancias Cargas desconocidas. Existencia de discontinuidades (si se cortó o cortocircuitó un cable)

Esquema de conexiones Ei + Er 5 4 3 1 2 1) Generador de señales de pulsos 2) Conector “T”. Conecta Osciloscopio y Generador de pulsos con la línea de transmisión 3) Línea de Transmisión bajo análisis de largo L y velocidad v.

Esquema de conexiones Ei + Er 5 4 3 1 2 4) Carga (cortocircuito, abierta, desconocida) 5) Osciloscopio. Permitirá observar la suma de la señal incidente (del generador) con la señal reflejada por la carga. Debe estar sincronizado con la fuente

¿Cómo funciona la reflectometría? ii) iii) Ei + Er i) t = 0. El pulso entra a la línea ii) t = L/v. El pulso llega a la carga. Se produce reflexión iii) t = T = 2L/v. La señal reflejada llega al inicio a la línea, se suma con la incidente y la suma se observa en el osciloscopio.

En el osciloscopio En t < T se ve solamente la onda incidente. A partir de t=T (cuyo valor puede ser obtenido del osciloscopio), se ve la suma de las ondas incidente y reflejada

Medición de Velocidad de Propagación en una L. De T de longitud L Se mide T por Reflectometría. Conociendo v, se puede calcular la permitividad dieléctrica del cable (en el caso coaxial)

Carga Resistiva (ZL = R) Para t > 2L/v

Carga Resistiva: Circuito Abierto (R=) Para t > 2L/v

Carga Resistiva: R>Z0 Para t > 2L/v

Carga Resistiva: R=Z0 Para t > 2L/v

Carga Resistiva: R<Z0 Para t > 2L/v

Carga Resistiva: Cortocircuito (R=0) Para t > 2L/v

Carga Capacitiva Para t > 2L/v t=0 Z00 (Cortocircuito) t   Z0  (Abierto)

Carga Inductiva Para t > 2L/v t=0 Z00 (Cortocircuito) t   Z0  (Abierto)

Carga R-L Serie Para t > 2L/v t=0 Z0  (Abierto) t   Z0=R

Carga R-C Paralelo Para t > 2L/v t=0 Z00 (Cortocircuito) t   Z0=R

Carga R-L Paralelo Para t > 2L/v t=0 Z0=R t   Z0 0 (Cortocircuito)

Carga R-C Serie Para t > 2L/v t=0 Z0=R t   Z0  (Abierto)

Medición Z0 1) Se coloca un potenciómetro a la salida de la línea. 2) Se ajusta el potenciómetro hasta que en la pantalla del osciloscopio se vea: 3) Se mide la resistencia del potenciómetro. El resultado es igual a Z0.

Medición Atenuación Er Ei 1) Se deja la salida de la línea abierta. 2) Se miden los voltajes incidente y reflejado en el osciloscopio. Ei Er

Cálculo Cargas Desconocidas 1) Viendo la forma de la señal en el osciloscopio, uno puede darse cuenta del tipo de carga (R-C serie, R-C paralelo, R-L serie o R-L paralelo) 2) Hay que obtener el osciloscopio Voltaje en t = T ó t (según el tipo de carga) La constante del tiempo  de la parte exponencial 3) Con esos dos datos se pueden calcular los valores de las componentes que conforman la carga.

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