Líneas de transmisión

Introducción Líneas de transmisión: Sistemas de conductores metálicos Trasfiere energía eléctrica de un punto a otro Pueden tener distintas longitudes Se usan para propagar: cd o ca de baja frecuencia. frecuencias altas

Ondas electromagnéticas transversales Es la propagación de la energía eléctrica por una línea de transmisión (EMT). Viaja principalmente en el dieléctrico. La dirección de desplazamiento es perpendicular a la dirección de propagación. http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=35

Ondas electromagnéticas transversales Una línea de transmisión ordinaria es bidireccional; la onda puede propagarse en ambas direcciones.

Ondas electromagnéticas transversales Características: Velocidad de onda. Depende de: El tipo de onda La características del medio de propagación Frecuencia y longitud de onda Las ondas son periódicas y repetitivas.

Ondas electromagnéticas transversales Propagación de una onda por una línea de transmisión

Tipo de líneas de transmisión Balanceadas Ambos conductores de la LT conducen corrientes de señal. Ninguno de ellos esta al potencial de tierra. La señal que se transmite se mide como la diferencia de potencial entre los dos cables. La mayoría de la interferencia por ruido, se induce igualmente en ambos cables, produciendo corrientes longitudinales que se cancelan en la carga.

Tipo de líneas de transmisión Balanceadas Corrientes de circuitos metálicos y de corrientes longitudinales

Tipo de líneas de transmisión Desbalanceadas Un cable se encuentra en el potencial de tierra, mientras que el otro cable se encuentra en el potencial de la señal. También llamado transmisión de señal asimétrica. El cable de tierra también puede ser referencia a otros cables que llevan señales. La diferencia de potencial en cada alambre se señal se mide entre el y la tierra.

Tipo de líneas de transmisión Balunes: Circuitos que se utiliza para conectar una línea de transmisión balanceada a una desbalanceada. Para las frecuencias relativamente altas, existen varios tipos diferentes de Balunes.

Tipo de líneas de transmisión Líneas de transmision de conductor paralelo. Línea de transmisión de cable abierto. Es un conductor paralelo de dos cables. Están espaciados muy cerca. Tiene espaciadores no conductivos se colocan a intervalo periódicos. El dieléctrico es simplemente el aire

Tipo de líneas de transmisión Líneas de transmision de conductor paralelo. Cables gemelos: Llamado comúnmente cables de cinta. Tiene dieléctrico sólido, continuo. Dieléctrico: Teflón y polietileno. Conductores

Tipo de líneas de transmisión Líneas de transmision de conductor paralelo. Par trenzado. Se trenzan entre si dos conductores aislados. Se cubren de varios tipos de fundas dependiendo de su uso. Los pares vecinos se trenzan con diferente inclinación para reducir la interferencia por inductancia mutua. Posee constantes primarias(R,L,C y conductancia)

Tipo de líneas de transmisión Líneas de transmision de conductor paralelo. Par de cables protegidos con malla Encierran las líneas de transmisión en una malla metálica conductora, los conductores paralelos están separados un dieléctrico sólido Reduce las pérdidas por radiación e interferencia. La malla se conecta a tierra y actúa como una protección. Evita: Que las señales se difundan más allá de sus límites Que la interferencia electromagnética llegue a los conductores de señales

Tipo de líneas de transmisión Línea de transmisión coaxial o concéntrica. Los dos conductores tienen el mismo eje Son apropiadas para la aplicaciones de alta frecuencia A frecuencias altas: Reducen las perdidas. Aislar la trayectoria de transmisión. El conductor externo de un cable coaxial gralmente está unido a tierra, sirve como retorno y como blindaje. Se usan en las aplicaciones desbalanceadas. Impedancia característica relación entre la tensión aplicada y la corriente absorbida.

Tipo de líneas de transmisión Línea de transmisión coaxial o concéntrica. Líneas rígidas llenas de aire. El conductor central está rodeado por un conductor externo tubular. El material aislante es el aire. El conductor físicamente está aislado Y separado del conductor central por un espaciador(pirex, polietileno). Son costosos.

Tipo de líneas de transmisión Línea de transmisión coaxial o concéntrica. Líneas sólidas flexible El conductor externo o malla está trenzada y es flexible. El material aislante es un material sólido no conductivo. El conductor interno es de cobre flexible sólido o hueco. Los cables coaxiales sólidos tienen pérdidas menores. Son fáciles de construir, instalar y de dar mantenimiento. Son relativamente inmunes a la radiación externa. Operan a frecuencias altas y se tienen que usar en el modo desbalanceado.

Tipo de líneas de transmisión Línea de transmisión coaxial o concéntrica. Líneas sólidas flexible

Circuito equivalente de una línea de transmisión LINEAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS Están determinadas por sus propiedades eléctricas y de sus propiedades físicas. Las propiedades determinan a su vez las constantes eléctricas Primarias: (R) resistencia; (L) inductancia; (C) capacitancia ; (G) conductancia.

Circuito equivalente de una línea de transmisión Características de transmisión: Se denominan constantes secundaria. Se calculan a partir de las constantes primarias; ellas son: Impedancia característica Constante de propagación

Circuito equivalente de una línea de transmisión Línea de transmisión de dos hilos paralelos. "ES UN MEDIO O DISPOSITIVO POR DONDE SE PROPAGA O TRANSMITE INFORMACIÓN (ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS) A ALTAS FRECUENCIAS.“

Circuito equivalente de una línea de transmisión Calculo de la impedancia característica. Para altas frecuencias el calculo es más práctico y comprensible. Para frecuencias extremadamente altas, la inductancia y la capacitancia dominan.

Circuito equivalente de una línea de transmisión Constante de propagación Se usa para expresar: La atenuación o perdida de señal. Y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una línea de transmision. En una línea infinitamente larga no se refleja energía hacia la fuente.

Circuito equivalente de una línea de transmisión Constante de propagación Es una magnitud compleja definida por: En cada distancia igual a la longitud de onda se produce un desplazamiento de La perdida de voltaje o corriente de una señal es la parte real y el desplazamiento da fase es la parte imaginaria.

Propagación de ondas en líneas de transmision. La EMT se propaga a la velocidad de la luz en el vacio, pero en un conductor y en un dieléctrico viajan con mas lentitud. Factor de velocidad: Definición matemática

Propagación de ondas en líneas de transmision. Factores de velocidad Constantes dieléctricas Demostrando que el tiempo de carga del dieléctrico es y que si reemplazamos T obtenemos

Propagación de ondas en líneas de transmision. Longitud eléctrica de una línea de transmision Es importante la relación entre la longitud de la línea y la longitud de la onda que se propaga por ella. Se considera línea larga de transmisión a aquella que es un dieciseisavo mayor que la longitud de onda. Líneas de retardo Introducen un retardo intencional en la propagación de la EMT. El retardo es función de la inductancia y capacitancia de la línea.

Perdidas en la línea de transmision Perdidas en el conductor Posee una resistencia finita Hay una perdida de potencia inevitable. Perdidas por radiación Separación entre los conductores de una LT. La línea actúa como antena. Se transfiere energía a cualquier material conductor cercano

Perdidas en la línea de transmision Perdida por calentamiento del dieléctrico. La diferencia de potencial entre dos conductores de la LT produce el calentamiento de dieléctrico. El calor de toma de la energía que se propaga por la LT. Perdida por acoplamiento. Ocurre cada vez que una conexión se hace desde o hacia la línea. O cuando se conectan dos partes separadas de una línea de transmisión.

Perdidas en la línea de transmision Las discontinuidades tienden a calentarse, a radiar energía, y a disipar potencia. Corona (descargas luminosas) Se produce entre los dos conductores de una LT. Un diferencia de potencial entre ambos excede el voltaje ruptura del dieléctrico. Una corona destruye la LT.

Ondas Incidentes y reflejadas En una LT ordinaria, la potencia puede propagarse en ambas direcciones. De forma similar existen voltajes y corrientes incidentes y reflejadas. Las potencia reflejada es la porción de la potencia incidente (que no es absorbida por la carga) Por lo tanto la potencia incidente siempre es menos o igual a la reflejada.

Ondas Incidentes y reflejadas

Ondas Incidentes y reflejadas Líneas Resonantes Y No Resonantes. Líneas Resonantes: La energía se refleja entre las terminales de la carga y la fuente. Y se transfiere en forma alternada entre los campos magnéticos y eléctricos de la inductancia y capacitancia distribuidas. Líneas No Resonantes: No presenta potencia reflejada.

Ondas Incidentes y reflejadas Coeficiente de reflexión: Es una cantidad vectorial.

Ondas estacionarias Línea acoplada: Línea no acoplada: La carga absorbe toda la potencia incidente Zo = ZL Línea no acoplada: Parte de la potencia incidente es absorbida por la carga y parte es reflejada hacia la fuente(línea descompensada). Presentan ondas viajeras. Estas establecen un patrón de interferencia conocida como onda estacionaria.

Ondas estacionarias

Ondas estacionarias Relación de ondas estacionarias (SWR). Es la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo O de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda estacionaria en una línea de transmisión. Cuando la carga es puramente resistiva: SWR=V.max = Zo V.min ZL

Ondas estacionarias Ondas estacionarias en una línea abierta. Si las ondas alcanzan una terminación abierta se reflejan nuevamente hacia la fuente. Características: La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo (sin desfasaje). La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 180° de cómo habría continuado. La suma de las formas de ondas de corrientes reflejada e incidente es mínima a circuito abierto. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto

Ondas estacionarias en una línea abierta.

Ondas estacionarias Ondas estacionarias en una línea en corto circuito. El voltaje incidente y las ondas de corriente se reflejan nuevamente de la manera opuesta. Características: La onda estacionaria de voltaje se refleja 180° invertidos de cómo habría continuado. La onda estacionaria de corriente se refleja hacia atrás como si hubiera continuado. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en corto

Ondas estacionarias en una línea en corto circuito.

Líneas de transmision de microcinta y de cinta A bajas frecuencias (f<300 MHz): Las características en línea abierta y en corto tienen poca importancia. Para aplicaciones de alta frecuencia(300 a 3000 MHz): Se usan líneas especiales hechas con patrones de cobre en una tarjeta de circuito impreso.

Líneas de transmision de microcinta y de cinta Es un conductor plano separado de un plano de tierra con un material dieléctrico aislante. El plano de tierra sirve como punto comun del circuito Y debe ser por lo menos 10 veces mas ancho que el conductor superior. Debe conectarse a tierra

Líneas de transmision de microcinta y de cinta Línea de cinta: Es un conductor plano emparedado entre dos planos de tierra Es menos propensa a irradiar que las microcintas por lo que sus perdidas son menores Se usan con mayor frecuencia en líneas en cortocircuitos.