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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICACOMUNICACIONES DE RADIO FRECUENCIA
Annabel Rondón
CI: V-17.646.872
Sección: 2 Nro. 7
San Cristóbal, Mayo del 2008.
LÍNEAS DESACOPLADAS Y ONDAS ESTACIONARIAS. CARTA DE SMITH.
LÍNEAS DESACOPLADAS Y ONDAS ESTACIONARIAS
Cuando una línea de transmisión se halla correctamente acoplada, la impedancia tiene un valor constante en cualquier punto de su longitud, es decir, las amplitudes de tensión y corriente son constantes a lo largo de toda la línea. Pero si la línea no se halla correctamente acoplada, aparecen en ella ondas estacionarias de tensión y corriente
LAS ONDAS ESTACIONARIAS EN LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN
Cuando la carga que se conecta a una línea es diferente que su impedancia característica existe desacople de impedancias
LÍNEAS DESACOPLADAS Y ONDAS ESTACIONARIAS
PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y FÍSICAS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN
MÁXIMO
MÍNIMO
A LO LARGO DE LA LÍNEA Z LA TENSIÓN VA A CAMBIAR A MÁXIMOS Y MÍNIMOS DE MANERA PERIÓDICA A 2ΒZ
LÍNEAS DESACOPLADAS Y ONDAS ESTACIONARIAS
VSWR en español ROE, mejor conocida como Razón de Onda Estacionaria
Línea desacoplada y lugar geométrico del coeficiente de reflexión asociado con la onda estacionaria de voltaje. El desplazarse hacia el generador equivale a girar en el sentido de las manecillas del reloj en el plano complejo.
REFLEXIONES EN EL GENERADOR
La impedancia de entrada Zi será igual Zo si la línea esta acoplada con la carga (Zl= Zo); pero si no hay acoplamiento Zi será función de la combinación entre Zo y Zl.
Para una línea sin perdidas:
La conexión ideal para que se le entregue máxima potencia a la línea y no haya reflexiones es que:
ZR = Zo = ZL
MATRIZ DE TRANSMISIÓN
Si consideramos una línea sin perdidas, tenemos que
VOLTAJES Y CORRIENTES EN FUNCIÓN DE LAS VARIABLES DE ENTRADA
Donde:
Si consideramos una línea sin perdidas, tenemos que
LA CARTA DE SMITH
La carta de Smith es un tipo de nomograma, que muestra cómo varía la impedancia compleja de una línea de transmisión a lo largo de su longitud. Se usa frecuentemente para simplificar la adaptación de la impedancia de una línea de transmisión con su carga.
La carta de Smith es un diagrama polar especial que contiene círculos de resistencia constante, círculos de reactancia constante, círculos de relación de onda estacionaria constante y curvas radiales que representan los lugares geométricos de desfase en una línea de valor constante; se utiliza en la resolución de problemas de guías de ondas y líneas de transmisión.
LA CARTA DE SMITH
La carta de Smith es una relación gráfica entre la impedancia de entrada
normalizada y el coeficiente de reflexión del voltaje en el
mismo punto de la línea, y los que utilizan la carta se evitan
los laboriosos cálculos con números complejos para
conocer la impedancia de entrada a la línea o el
coeficiente de reflexión, por lo que son de mucha utilidad
en el acoplamiento de las líneas de transmisión y en el
cálculo del inverso de un número complejo.
LA CARTA DE SMITH Círculos de la reactancia normalizada
X, sobre el plano complejo u-jv del coeficiente de reflexión
Impedancia Normalizada:
Círculos de la resistencia normalizada R, sobre el plano complejo u-jv del coeficiente de reflexión
Coeficiente de Reflexion:
PERDIDAS EN UNA LÍNEA Y EFICIENCIA DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA Toda línea de transmisión tiene pérdidas. Hay situaciones (larga
distancia) en las que es necesario tomar en consideración el efecto del coeficiente de reflexión, la impedancia de entrada, y la potencia que finalmente es entregada a la carga.
¿Qué efecto puede tener el hecho de que sobre el coeficiente de reflexión de voltajes?
USO DE LA CARTA DE SMITH PARA LÍNEAS CON PERDIDAS.
Es posible trabajar sobre la misma carta de Smith diseñada para líneas sin perdidas, haciendo los ajustes necesarios, aunque se requiere a altas frecuencias, la atenuación de la línea y su corta longitud son tales que permiten analizarla como si no tuviese perdidas.
La impedancia normalizada:
Para una línea sin perdidas:Si añadimos un efecto de atenuación de (perdidas)
Por lo tanto: Y se mantiene:
ACOPLAMIENTO DE UNA SECCIÓN
Para altas frecuencias, la atenuación de la línea
y su corta longitud son tales que permiten
analizarla como si ni tuviese perdidas. Bajo esta consideración, el
factor que influye sobre la eficiencia de
transmisión de potencia a la carga es el grado
de desacoplamiento que haya entre esta y la
impedancia característica de la línea
ACOPLAMIENTO DE IMPEDANCIAS
Para acoplar una línea hay varias opciones: (a)intercalando el tramo λ/4 de impedancia característica Za, a una distancias Ia de la carga.(b)conectando en paralelo un Stub de longitud L1 a una distancia l1 de la carga(c)conectando dos Stubs en paralelo(d)empleando tres Stubs
ACOPLAMIENTO DE UNA SECCIÓN
Como Zo es real, se observa que una línea que mida λ/4 se comporta como un inversor de impedancias, pues a la entrada se ve el inverso de Zl multiplicado por un factor real.
Si la línea tiene una sección λ/4:
Por lo tanto:
Pero ahora veamos como se puede aprovechar una línea de λ/4 como
adaptador o acoplador de impedancias. Este método es
sencillo y se puede emplear especialmente cuando la carga es
resistiva. Sin embargo si la frecuencia cambia, su longitud ya no
será exactamente λ/4. Por lo tanto, el método es sensible a los cambios
de frecuencia.
USO DE LA CARTA DE SMITH EN SU FORMA DE ADMITANCIAS
ACOPLAMIENTO CON UN EQUILIBRADOR REACTIVO (STUB) El equilibrador reactivo debe compensar o equilibrar la susceptancia de
la carga transferida con su propia susceptancia de entrada. Conforme uno avance desde la carga hacia el generador, habrá una l1 para la cual Si en ese lugar se une un Stub en paralelo cuya admitancia de estrada valga . entonces, la admitancia de entrada total será:
Y la línea estará acoplada. Otra forma es usando admitancias normalizadas y la carta de Smith, en
cuyo caso se requiere:
