LINEAS DE TRANSMISIN

Una lnea de transmisin es una estructura material utilizada para dirigir la transmisin de energa en forma de ondas electromagnticas, comprendiendo el todo o una parte de la distancia entre dos lugares que se comunican.Es un medio o dispositivo por donde se propaga o transmite informacin (ondas electromagnticas) a altas frecuencias (VHF UHF Microondas)

Hay dos requerimientos principales en una lnea de transmisin: La lneas debern introducir la mnima atenuacin y distorsin a la seal. La lnea no deber radiar seal alguna como energa radiada. Todas las lneas de transmisin y sus conectores se disean con estos requerimientos.

R.- Resistencia total en Serie de la lnea por unidad de longitud, incluyendo ambos conductores. Unidades: Ohms/metro.

L.- Inductancia total en Serie de la lnea por unidad de longitud, incluyendo la inductancia debida al flujo magntico interno y externo a los conductores de la lnea. Henrios/metro.

G.- Conductancia en paralelo de la lnea por unidad de longitud. Es una representacin de las prdidas que son proporcionales al cuadrado de la tensin entre los conductores o al cuadrado del campo elctrico en el medio. Generalmente G representa una prdida interna molecular de los materiales aislantes dielctricos. Siemens/metro.C.- Capacidad en paralelo de la lnea por unidad de longitud. Farads/metro.Nota.- Los smbolos definidos tienen diferentes significados y dimensiones que los empleados en el anlisis de circuitos elctricos. En el caso de las lneas de tx, tratadas como redes de dos puertos con longitudes no despreciables, dichos smbolos representan resistencia, inductancia, etc, por unidad de longitud

IMPEDANCIA CARACTERSTICA. Para una mxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga (o sea, sin energa reflejada), una lnea de transmisin debe terminarse en una carga puramente resistiva igual a la impedancia caracterstica de la lnea. La impedancia caracterstica (Z0 de una lnea de transmisin es una cantidad compleja que se expresa en ohms, que idealmente es independiente de la longitud de la lnea, y que no puede medirse

Para frecuencias extremadamente altas:

Para frecuencias Extremadamente bajas:

Para frecuencias extremadamente altas:

Desde un punto de vista netamente resistivo se puede apreciar que la impedancia con una cantidad infinita De secciones , tiende a la impedancia caracterstica.

La constante de propagacin se utiliza para expresar la atenuacin (prdida de la seal) y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una lnea de transmisin. Conforme se propaga una onda, a lo largo de la lnea de transmisin, su amplitud se reduce con la distancia viajada. La constante de propagacin se utiliza para determinar la reduccin en voltaje o corriente en la distancia conforme una onda TEM se propaga a lo largo de la lnea de transmisin.

Una consideracin importante en aplicaciones de lneas de transmisin es que la velocidad de la seal en la lnea de transmisin es ms lenta que la velocidad de una seal en el espacio libre.

La velocidad a la que viaja una onda electromagntica, en una lnea de transmisin, depende de la constante dielctrica del material aislante que separa los dos conductores. El factor de velocidad se puede obtener, aproximadamente, con la frmula:

En donde Er es la constante dielctrica de un material determinado (permeabilidad del material relativo a la permeabilidad del vaci, la relacin E/Er,)

La longitud de una lnea de transmisin relativa a la longitud de onda que se propaga, es una consideracin importante, cuando se analiza el comportamiento de una lnea de transmisin. A frecuencias bajas (longitudes de onda grandes), el voltaje a lo largo de la lnea permanece relativamente constante

La longitud de una lnea de transmisin frecuentemente se da en longitudes de onda, en lugar de dimensiones lineales.

Una longitud determinada, de lnea de transmisin, puede aparecer corta en una frecuencia y larga en otra frecuencia. Por ejemplo, un tramo de 10 m de lnea de transmisin a 1000 Hz es corta = 300,000 m; 10 m es solamente una pequea fraccin de una longitud de onda). Sin embargo, la misma lnea en 6 GHz es larga (A = 5 cm; la lnea es de 200 longitudes de onda de longitud).

PRDIDA DEL CONDUCTOR:Como todos los materiales semiconductores tienen cierta resistencia finita, hay una prdida de potencia inherente e inevitable.PRDIDA POR RADIACIN:Si la separacin, entre los conductores en una lnea de transmisin, es una fraccin apreciable de una longitud de onda, los campos electroestticos y electromagnticos que rodean al conductor hacen que la lnea acte como antena y transfiera energa a cualquier material conductor cercano.

PRDIDA POR CALENTAMIENTO DEL DIELCTRICO:Una diferencia de potencial, entre dos conductores de una lnea de transmisin causa la prdida por calentamiento del dielctrico. El calor es una forma de energa y tiene que tomarse de la energa que se propaga a lo largo de la lnea. PRDIDA POR ACOPLAMIENTO:La prdida por acoplamiento ocurre cada vez que una conexin se hace de o hacia una lnea de transmisin o cuando se conectan dos partes separadas de una lnea de transmisin.CORONA (DESCARGAS LUMINOSAS)La corona es una descarga luminosa que ocurre entre los dos conductores de una lnea de transmisin, cuando la diferencia de potencial, entre ellos, excede el voltaje de ruptura del aislante dielctrico. Generalmente, una vez que ocurre una corona, se puede destruir la lnea de transmisin.

Una lnea de transmisin ordinaria es bidireccional; la potencia puede propagarse, igualmente bien, en ambas direcciones. Existen voltajes y corrientes incidentes y reflejados.En consecuencia, la potencia incidente se propaga hacia la carga y la potencia reflejada se propaga hacia la fuente. Si la lnea se termina en una carga totalmente resistiva, igual a la impedancia caracterstica de la lnea, la carga absorbe toda la potencia incidente (esto supone una lnea sin prdidas).

Para una definicin ms prctica, la potencia reflejada es la porcin de la potencia incidente que no fue absorbida por la carga. La potencia reflejada nunca puede exceder la potencia incidente.

El coeficiente de reflexin es una cantidad que representa a la relacin del voltaje reflejado al voltaje incidente 0 corriente reflejada a la corriente incidente. Matemticamente, el coeficiente de reflexin es gamma, definido por

Tambin se puede definir comoimpedancia

Medicin SWR EN FUNCIN DE LA POTENCIA

La relacin de onda estacionaria (SWR), se define como la relacin del voltaje mximo con el voltaje mnimo, o de la corriente mxima con la corriente mnima de una onda.RELACIN DE ONDA ESTACIONARIA

1. La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo exactamente como si fuera a continuar (o sea, sin inversin de fase).2. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 180 de como habra continuado.

La onda estacionaria de voltaje se refleja hacia atrs 180 invertidos de cmo habra continuado.

2 La onda estacionaria de corriente Se refleja, hacia atrs, como si hubiera continuado.

LNEAS DE TRANSMISIN DE CONDUCTOR PARALELO Lnea de transmisin de cable abierto. Una linea de transmisin de cable abierto es un conductor paralelo de dos cables. Consiste simplemente de dos cables paralelos, espaciados muy cerca y solo separados por aire.Los espaciadores no conductivos se colocan a intervalos peridicos para apoyarse y mantener se a la distancia, entre la constante de los conductores Ya que no hay cubiertas, las prdidas por radiacin son altas y es susceptible a recoger ruido.

Son otra forma de lnea de transmisin para un conductor paralelo de dos cables.Los cables gemelos frecuentemente son llamados cable de cinta.Son igual que una lnea de transmisin de cable abierto, excepto que los espaciadores que estn entre los dos conductores se reemplazan con un dielctrico slido continuo.Los materiales dielctricos ms comunes son el tefln y el polietileno.

Un cable de par trenzado se forma doblando (trenzando) dos conductores aislados juntos. Los pares se trenzan frecuentemente en unidades y las unidades, a su vez, estn cableadas en el ncleo.Los pares vecinos se trenzan Con diferente inclinacin (el largo de la trenza) para poder reducir la interferencia entre los pares debido a la induccin mutua

Los conductores coaxiales se utilizan extensamente, para aplicaciones de alta frecuencia, para reducir las prdidas y para aislar las trayectorias de transmisin.El cable coaxial bsico consiste de un conductor central rodeado por un conductor exterior concntrico (distancia uniforme del centro).Esencialmente, hay dos tipos de cables coaxiales: lneas rgidas llenas de aire Y lneas slidas flexibles.

El cable coaxial es un cable formado por dos conductores concntricos:Un conductor central o ncleo, formado por un hilo slido o trenzado de cobre (llamado positivo o vivo), Un conductor exterior en forma de tubo o vaina, y formado por una malla trenzada de cobre o aluminio o bien por un tubo, en caso de cables semirgidos. Este conductor exterior produce un efecto de blindaje y adems sirve como retorno de las corrientes. El primero est separado del segundo por una capa aislante llamada dielctrico. De la calidad del dielctrico depender principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto puede estar protegido por una cubierta aislante

Cable coaxial RG-59. A: Cubierta protectora de plstico B: Malla de cobre C: Aislante D: Ncleo de cobre

Cable coaxial con dielctrico de aire: se diferencian dos tipos, en unos se utiliza de soporte y de separacin entre conductores una espiral de polietileno y en otros existen unos canales o perforaciones a lo largo del cable de modo que el polietileno sea el mnimo imprescindible para la sujecin del conductor central. Son cables que presentan unas atenuaciones muy bajas.

Cable dielctrico de polietileno celular o esponjoso: presenta ms consistencia que el anterior pero tambin tiene unas prdidas ms elevadas.

Cable coaxial con dielctricos de polietileno macizo: de mayores atenuaciones que el anterior y se aconseja solamente para conexiones cortas (10-15 m aproximadamente).

Cable con dielctrico de tefln: tiene pocas prdidas y se utiliza en microondas.

Entre la antena y el televisor. En las redes urbanas de televisin por cable (CATV) e Internet. Entre un emisor y su antena de emisin (equipos de radioaficionados). En las lneas de distribucin de seal de vdeo (se suele usar el RG-59). En las redes de transmisin de datos como en Ethernet en sus antiguas versiones.En las redes telefnicas interurbanas y en los cables submarinos.

*