Conferencia 4. Introducción a las líneas de transmisión

Tomado del material preparado por el Dr. Ricardo Mediavilla para el curso TEEL 4051

y adaptado por el

Prof. Jaime José Laracuente-Díaz para el curso TEEL 2013

Línea de transmisión

• Cualquier estructura o medio que permita la transferencia de energía de un punto a otro es considerada una línea de transmisión.

• Sin embargo, en el curso nos enfocaremos en las líneas de transmisión que son utilizadas para guiar señales electromagnéticas.

Líneas de transmisión

• Desde esta perspectiva, podemos mencionar algunas de las principales líneas de transmisión:– cables de teléfono– cables coaxiales– fibras ópticas

Líneas de transmisión

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Línea de transmisión

• Conceptualmente, una línea de transmisión es una red de dos puertos, cada puerto contando con dos terminales.

Generador

• El circuito conectado en el punto A-A’ es el generador.

• Gracias al Teorema de Thévenin, podemos reemplazar todo lo que esté conectado al puerto de entrada por una fuente de voltaje Vg (o fasor Vg en caso de señales AC) en serie con una resistencia Rg (o impedancia Zg en caso de señales AC).

Carga

• El circuito conectado en el extremo B-B’ es la carga y es el circuito equivalente de la antena, terminal, amplificador, o equipo conectado al final de la línea de transmisión.

Ejemplo

• Consideremos un circuito típico del curso de circuitos básicos:

¿Pregunta?

• ¿Es el par de alambres entre los puntos A-A’ y B-B’ una línea de transmisión?– Sí

• Entonces, ¿por qué en el curso de circuitos nunca se nos habló sobre la teoría de líneas de transmisión?– Porque en los casos típicos del curso de circuitos

lidiábamos con aplicaciones de baja frecuencia y alambres muy cortos.

Atenuación

• Ahora, si la frecuencia es muy alta o si la línea de transmisión es muy larga, entonces una considerable atenuación es producida.

Florida

Atlanta

Efectos de línea de transmisión

• Esto es, si

– L/c = 2 f L/c = 2 L/ > 0.1 ó L/ > 0.01 entonces es necesario considerar efectos de línea de transmisión.

Efectos de línea de transmisión

• Estos efectos incluyen:– Delay o atraso en la transmisión– La onda puede reflejarse en la carga y regresar

hacia el generador.– Si la línea tiene pérdidas, hay que considerar la

atenuación adicional que se introduce.– Puede haber dispersión. Esto es, la velocidad de la

onda no es uniforme en frecuencia. Unos componentes de frecuencia viajan más rápido que otros.

Dispersión

• Consideremos un ejemplo de cómo la dispersión afecta una señal.

• Asumamos que un tren de ondas cuadradas periódicas es inyectado a una línea de transmisión con dispersión. – Una onda periódica se puede descomponer en la

suma de un número infinito de componentes de frecuencia. (Usando una herramienta matemática conocida como análisis de Fourier)

Dispersión

• Si no todos los componentes de frecuencia viajan a la misma velocidad a través de la línea de transmisión, entonces la onda recibida será una versión distorsionada de la onda emitida en el generador.

• En un sistema de comunicación digital, esta distorsión puede hacer que aumente el BER (bit error rate).

Dispersión

Referencias

• http://en.wikipedia.org• http://www.prtc.net/~rmediavi/TEEL%204051.htm