0 Sistemas de comunicaciones II TRABAJO PRÁCTICO LÍNEAS DE TRANSMISIÓN – INSTRUMENTAL Curso y especialidad: 7°3° Electrónica Alumnos: Antenucci Mateo y Morresi Franco Fecha de entrega: 10/04/23 Alumno [Escriba el nombre de la compañía] 10 INDICE -PAR 1 1. Indica la mayor desventaja del par tradicional. ....................................................................................................................................................... 1 2. ¿Con qué nombre se conoce comúnmente al par de dieléctrico solido? ¿Cuál es el valor de su impedancia característica? ¿Dónde se lo usaba antiguamente? .......................................................................................................................................................................................................... 2 3. ¿Cuál es la finalidad de trenzar el par? ¿Qué otro nombre recibe? ¿Dónde se lo aplica habitualmente? ................................................................ 2 4. Describe que finalidad tiene el blindaje en el par. ................................................................................................................................................... 2 -COAXIL ................................................................................................................................................................................. 2 1. ¿Qué define la nomenclatura del cable y bajo qué norma se rige?. Dar ejemplos prácticos. .................................................................................. 2 2. ¿Qué parámetros influyen en la elección de un coaxil? ........................................................................................................................................... 3 3. ¿Cuáles serían los valores aproximados de frecuencia de corte inferior y frecuencia de corte superior? Explica con qué parámetros se asocian. .... 4 4. ¿Qué diferencias constructivas y de aplicación tienen el RG59 y el RG58? .............................................................................................................. 4 5. De acuerdo a los distintos tipos de conductor central: ¿cuál es el más utilizado en alta frecuencia? ...................................................................... 4 6. ¿Cuál es el aislante más utilizado? ¿Cuál soporta más temperatura? ...................................................................................................................... 4 7. Describe aplicaciones de otros tipos de coaxiles a los mencionados en inciso anteriores. ...................................................................................... 5 -GUÍAS DE ONDA ................................................................................................................................................................... 5 ? ..................................................................................... 5 1. ¿Qué es una guía de onda? ¿cómo se denomina la señal que transmite de acuerdo a 2. ¿Cuál es el principio de transmisión y que diferencia existe con una LT común? .................................................................................................... 5 3. ¿Cuáles son las formas geométricas más tradicionales? ......................................................................................................................................... 6 4. Describe y justifica con ecuaciones, de qué dependen las dimensiones de la guía de onda. ................................................................................... 6 5. Indica valores de frecuencia de corte inferior / superior y explica que factores determinan cada una de ellas. ..................................................... 6 6. ¿Cuáles son los modos de propagación y de qué depende cada uno de ellos? ....................................................................................................... 6 7. Sintetiza accesorios y materiales de guías de onda más comunes. .......................................................................................................................... 7 8. Dar ejemplos de aplicación de la guía de onda. ....................................................................................................................................................... 7 -FIBRA ÓPTICA ....................................................................................................................................................................... 8 1. Define y grafica los conceptos de reflexión, refracción y ángulo de incidencia........................................................................................................ 8 2. ¿cuál de los dos primeros es el que aplica en una fibra óptica? .............................................................................................................................. 9 3. Expresa la ley de Snell y en base a ella describir los conceptos de reflexión total interna y ángulo crítico. ........................................................... 10 4. Defina qué es una fibra óptica y explica en detalle el principio de transmisión. .................................................................................................... 10 5. ¿Cuáles son las ventanas de transmisión y de qué dependen fundamentalmente esos valores? .......................................................................... 10 6. Describe los modos de transmisión y con qué parámetros se relacionan cada uno. ............................................................................................. 11 7. ¿Qué materiales y tipo de perfiles son los más usados? ........................................................................................................................................ 12 8. ¿De qué es función la atenuación y el ancho de banda? ....................................................................................................................................... 12 9. Resume qué es la dispersión, sus tipos, y cómo afecta a una fibra óptica. ............................................................................................................ 12 10. Mencionar ejemplos de usos más frecuentes (tres como mínimo). ...................................................................................................................... 13 -INSTRUMENTAL ................................................................................................................................................................. 13 1. -Describe ejemplos de aplicación de un ROHÍMETRO, con imágenes de conexión y mediciones que se visualizan en el de aguja. ....................... 13 2. -Describe ejemplos de aplicación de un REFLECTÓMETRO, con imágenes de conexión y mediciones que se visualizan. ...................................... 15 -PAR 1. Indica la mayor desventaja del par tradicional. 1 La mayor desventaja del par tradicional es que Baja capacidad de canal. (alta atenuación) 2. ¿Con qué nombre se conoce comúnmente al par de dieléctrico solido? ¿Cuál es el valor de su impedancia característica? ¿Dónde se lo usaba antiguamente? El par de dieléctrico sólido también se conoce como "par de aire" o "par de vacío". También se le llama cinta plana. Su impedancia característica es de aproximadamente 300 ohmios. Se usaba antiguamente Televisión abierta (antena). 3. ¿Cuál es la finalidad de trenzar el par? ¿Qué otro nombre recibe? ¿Dónde se lo aplica habitualmente? La finalidad de trenzar el par es reducir la interferencia electromagnética (EMI) y la diafonía (crosstalk) entre los pares adyacentes en un cable de comunicación. El trenzado también se conoce como UTP. Se aplica habitualmente en cables de par trenzado utilizados en redes de comunicaciones, como cables Ethernet, cables telefónicos y cables de fibra óptica. 4. Describe que finalidad tiene el blindaje en el par. El blindaje en el par se utiliza para reducir la interferencia electromagnética (EMI) en la señal que fluye a través del par. -COAXIL 1. ¿Qué define la nomenclatura del cable y bajo qué norma se rige?. Dar ejemplos prácticos. La nomenclatura del cable coaxial se rige por la norma MIL-C-17, la cual establece las especificaciones técnicas y los estándares para la fabricación de estos cables. La 2 nomenclatura de un cable coaxial incluye información sobre su impedancia característica, tipo de dieléctrico, diámetro del conductor central, diámetro del dieléctrico y diámetro del conductor exterior o malla. Todos los cables coaxiales están definidos con las letras RG (radiofrecuencia gobierno) seguida por un número (define características físicas y eléctricas) y de la letra U (especificación universal) o A/U, B/U, etc. que indican sucesivas modificaciones y sustituciones al tipo original. Ejemplos: 2. ¿Qué parámetros influyen en la elección de un coaxil? Los parámetros que influyen en la elección de un coaxil: 1) Impedancia característica: los más comunes son 50Ω o 75Ω. 2) Frecuencia de trabajo: 100kHz a 3000MHz. 3) Atenuación: la perdida de señal que ocurre mientras la señal viaja. (de 1 a varios cientos de dβ/100) 4) Tipo de conector 3 5) Potencia: su potencia máxima. (pocos W hasta algunos kW) ¿Cuáles serían los valores aproximados de frecuencia de corte inferior y frecuencia de corte superior? Explica con qué parámetros se asocian. 3. ¿Cuáles serían los valores aproximados de frecuencia de corte inferior y frecuencia de corte superior? Explica con qué parámetros se asocian. Las frecuencias de corte inferior y superior se asocian con las características eléctricas del cable coaxial, como la capacitancia y la inductancia, así como con su geometría y materiales. La frecuencia de corte superior de 1GHz, y la inferior de 10MHz. La frecuencia central es de 300MHz. 4. ¿Qué diferencias constructivas y de aplicación tienen el RG59 y el RG58? Una característica constructiva es que el RG58 Multifilar y el RG59 es Unifilar. El RG59 y el RG58 son dos tipos de cables coaxiales con diferentes diámetros (0,81mm y 0,91mm), impedancias (75Ω y 50Ω) y pérdidas de señal (menor atenuación y mayor atenuación). El RG59 se utiliza comúnmente para aplicaciones de video y televisión, mientras que el RG58 se utiliza en aplicaciones de radiofrecuencia y comunicaciones de datos. 5. De acuerdo a los distintos tipos de conductor central: ¿cuál es el más utilizado en alta frecuencia? El conductor central plateado es el más utilizado en aplicaciones de alta frecuencia debido a sus excelentes propiedades eléctricas (Conductividad alta y estable) y mecánicas (menos propenso a deformación y roturas que el aluminio y acero). 6. ¿Cuál es el aislante más utilizado? ¿Cuál soporta más temperatura? El Polietileno compacto es el más empleado a raíz de su excelente constante dieléctrica relativa y rigidez dieléctrica. 4 El Teflón FEP se emplea para temperaturas entre -70 °C y +205 °C. El PTFE (politetrafluoroetileno) es conocido por ser el material con la más alta resistencia a la temperatura de todos los plásticos fluorados, con una temperatura máxima de servicio de alrededor de 260°C. 7. Describe aplicaciones de otros tipos de coaxiles a los mencionados en inciso anteriores. Algunas de las aplicaciones son: En redes urbanas de TV por cable (CATV) e Internet; Entre un emisor y su antena de emisión (equipos de radioaficionados); En las líneas de distribución de señal de vídeo; En redes de transmisión de datos como Ethernet en sus antiguas versiones 10BASE2 y 10BASE5; En las redes telefónicas interurbanas y en los cables submarinos. Era utilizado en telefonía analógica basada en la multiplexación por división de frecuencia (FDM), donde se alcanzaban capacidades de transmisión de más de 10.000 circuitos de voz. Asimismo, en sistemas de transmisión digital, basados en la multiplexación por división de tiempo (TDM), se conseguía la transmisión de más de 7.000 canales de 64 kbps. -GUÍAS DE ONDA 1. ¿Qué es una guía de onda? ¿cómo se denomina la señal que transmite de acuerdo a ? Una guía de onda es un tubo conductor a través del cual se transmite la energía en la forma de ondas electromagnéticas. (transmisión de señales de alta frecuencia) Se lo denomina microondas. 2. ¿Cuál es el principio de transmisión y que diferencia existe con una LT común? El principio de transmisión es por radiación electromagnética. Circula corriente normalmente por la periferia la LT común. 5 3. ¿Cuáles son las formas geométricas más tradicionales? Las formas geométricas más tradicionales de la guía de onda son: rectangular, circular y la elíptica (y es la más flexible) 4. Describe y justifica con ecuaciones, de qué dependen las dimensiones de la guía de onda. Depende del valor de la frecuencia. Mientras mas chica la frecuencia es más grande la arista. 5. Indica valores de frecuencia de corte inferior / superior y explica que factores determinan cada una de ellas. EL corte inferior es 1GHz (tamaño) 3y el corte superior es 15GHz (afectado por la temperatura y humedad). 6. ¿Cuáles son los modos de propagación y de qué depende cada uno de ellos? Los modos TE (Transversal Electric) son aquellos en los que el campo eléctrico es transversal a la dirección de propagación y no hay componente del campo eléctrico en la dirección de propagación. 6 Los modos TM (Transversal Magnetic) son aquellos en los que el campo magnético es transversal a la dirección de propagación y no hay componente del campo magnético en la dirección de propagación. 7. Sintetiza accesorios y materiales de guías de onda más comunes. Los accesorios y materiales son: GO-FILTRO DUPLEXORES 8. Dar ejemplos de aplicación de la guía de onda. 7 Algunos ejemplos de aplicación de guía de onda son: comunicación por satélite, radar, mediciones de alta frecuencia, hornos de microondas, aceleradores de partículas, instrumentación científica, sistemas de radiofrecuencia, etc. -FIBRA ÓPTICA - ENLACE DEL VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=1z4a47gnD0A - ADVERTENCIA: los alumnos impresionables, con cuestiones relacionadas a cirugías, deberán tener PRECAUCIÓN sobre el final del video. - En base a los archivos y el video asignados por el módulo, elabora respuestas y conclusiones de los siguientes interrogantes: 1. Define y grafica los conceptos de reflexión, refracción y ángulo de incidencia. La reflexión es el fenómeno que ocurre cuando una onda (como una onda de luz o una onda sonora) choca contra una superficie y cambia de dirección, volviendo a la dirección original. Cuando un rayo de luz choca contra la superficie de separación entre los medios transparentes, se divide en una parte que se refleja y otra que se refracta. 8 La refracción es el cambio de dirección que sufre una onda al pasar de un medio a otro con diferente velocidad de propagación. Este cambio de dirección está asociado con un cambio en la velocidad y la longitud de onda de la onda, y se rige por la ley de Snell. El ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal. 2. ¿cuál de los dos primeros es el que aplica en una fibra óptica? En una fibra óptica, se produce la reflexión interna total, lo que significa que no hay refracción de la luz, sino que ésta se refleja completamente dentro del núcleo de la fibra. Por lo tanto, el concepto de reflexión es el que aplica en una fibra óptica. 9 3. Expresa la ley de Snell y en base a ella describir los conceptos de reflexión total interna y ángulo crítico. La ley de Snell establece que la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción es constante para dos medios diferentes. La reflexión total interna ocurre cuando la luz incide en un ángulo mayor al ángulo crítico y toda la luz es reflejada dentro del mismo medio. (a 90°) El ángulo crítico es el ángulo de incidencia mínimo para que se produzca la reflexión total interna. (45°) Formula: 𝑛1𝑆𝑒𝑛𝛼 = 𝑛2𝑆𝑒𝑛𝛾 4. Defina qué es una fibra óptica y explica en detalle el principio de transmisión. Una fibra óptica es un medio de transmisión de información que utiliza pulsos de luz para transportar señales a largas distancias con alta velocidad y capacidad de transmisión. Consiste en un núcleo de vidrio o plástico rodeado por una capa de material de menor índice de refracción que actúa como revestimiento y protege el núcleo. El principio de transmisión en una fibra óptica se basa en la reflexión total interna de la luz en el núcleo de la fibra. 5. ¿Cuáles son las ventanas de transmisión y de qué dependen fundamentalmente esos valores? 10 En general se usan tres puntos de trabajo bien definidos denominados: 1era ventana: 850 nm (es el visible) 2da ventana: 1310 nm (los datos) 3ra ventana:1559 nm (los datos) Dependen fundamentalmente de la atenuación. (son las de menor atenuación) 6. Describe los modos de transmisión y con qué parámetros se relacionan cada uno. Los modos de transmisión en una fibra óptica se refieren a los diferentes caminos que puede tomar la luz a través de la fibra. Existen dos tipos de modos: modo monomodo y modo multimodo. El modo monomodo permite la transmisión de un solo haz de luz a través de la fibra, lo que reduce la dispersión y aumenta la capacidad de transmisión. El modo multimodo permite la transmisión de varios haces de luz a través de la fibra, lo que produce mayor dispersión y una capacidad de transmisión más baja. Los parámetros que influyen en los modos de transmisión incluyen la longitud de onda de la luz, la estructura de la fibra, el índice de refracción y la apertura numérica. 11 7. ¿Qué materiales y tipo de perfiles son los más usados? En la fabricación de fibras ópticas se utilizan principalmente dos materiales: el vidrio y el plástico. El vidrio es el material más común debido a su alto rendimiento óptico y su durabilidad. El tipo de vidrio utilizado depende de la aplicación de la fibra óptica, y puede incluir vidrio de sílice, vidrio de fluoruro y vidrio de cuarzo. En cuanto a los perfiles, los más utilizados son el perfil de índice escalonado y el perfil de índice gradual. 8. ¿De qué es función la atenuación y el ancho de banda? La atenuación es la disminución de la intensidad de la señal de luz que se produce a medida que se propaga a lo largo de la fibra óptica. Varía en función de la longitud de la línea. El ancho de banda se refiere a la cantidad de información que puede ser transmitida a través de una fibra óptica y está relacionado con la velocidad de transmisión. Es lo mismo que el ensanchamiento, y se ve afectado por las dispersiones, por las características de la fuente y por la atenuación. 9. Resume qué es la dispersión, sus tipos, y cómo afecta a una fibra óptica. La dispersión en una fibra óptica se refiere a la distorsión de la señal óptica debido a la variación de la velocidad de propagación de diferentes longitudes de onda. Tipos: La dispersión cromática ocurre cuando diferentes longitudes de onda se mueven a diferentes velocidades, lo que resulta en una ampliación del pulso. Esta dispersión depende de la longitud de onda y del índice de refracción del material de la fibra. 12 DISPERSIÓN GUÍA DE ONDA: se produce en la práctica que la energía óptica se propaga no solo por el núcleo como debería esperarse, sino también que una pequeña parte lo hace por el recubrimiento. DISPERSIÓN DEL MATERIAL: la dispersión del material se debe a la variación en el índice de refracción del material de la fibra óptica con respecto a la longitud de onda de la luz, lo que resulta en diferentes velocidades para la luz. La dispersión modal ocurre en las fibras multimodo y se debe a la propagación de varios modos de luz en diferentes trayectorias. Cada modo viaja a una velocidad diferente, lo que resulta en una ampliación del pulso. La dispersión afecta la calidad de la señal y limita la distancia de transmisión y la velocidad de transmisión en una fibra óptica. 10. Mencionar ejemplos de usos más frecuentes (tres como mínimo). Ejemplos: Telecomunicaciones (señal de internet al hogar) Medicina (endoscopia o fototerapia) Industria (detección de fallas en tuberías) Militar (transmisión de datos y detección de submarinos) Sensores (medición de temperatura y presión) Señalización e Iluminación -INSTRUMENTAL 1. -Describe ejemplos de aplicación de un ROHÍMETRO, con imágenes de conexión y mediciones que se visualizan en el de aguja. Un medidor SWR (Standing Wave Ratio) de doble aguja es un tipo de instrumento de medición utilizado en aplicaciones de radiofrecuencia para medir la relación de onda estacionaria (SWR) de una antena. Como su nombre indica, tiene dos agujas, una que indica la potencia directa y otra que indica la potencia reflejada, lo que permite al usuario ver tanto la potencia directa como la reflejada en la misma pantalla. La relación entre la potencia directa/incidente y la potencia reflejada se utiliza para calcular el SWR, 13 que es una medida de la calidad de la adaptación entre la antena y la línea de transmisión. Un SWR bajo indica una buena adaptación, mientras que un SWR alto indica una mala adaptación y una posible pérdida de energía. El medidor SWR de doble aguja es muy común en el campo de las comunicaciones de radio y se utiliza a menudo en la sintonización y ajuste de antenas. -Es una herramienta que nos indica, al momento de transmitir, cual es el grado de desajuste que hay en la línea de transmisión entre nuestro equipo y la antena. El dispositivo se conecta entre el transmisor y la antena. 14 NOTA: Estas últimas fotos pertenecen a modelos distintos de Rohímetros con diseño distinto pero con un funcionamiento similar, siendo uno simple y el otro de doble aguja. 2. -Describe ejemplos de aplicación de un REFLECTÓMETRO, con imágenes de conexión y mediciones que se visualizan. Un reflectómetro es una herramienta de medición que se utiliza en electrónica y telecomunicaciones para medir la impedancia y la longitud de una línea de transmisión. Algunos ejemplos de su uso son: 1. Prueba de cables coaxiales: El reflectómetro se utiliza para detectar la ubicación de una falla en un cable coaxial y para medir la longitud y la impedancia de la línea de transmisión. 2. Prueba de antenas: El reflectómetro se utiliza para ajustar y sintonizar las antenas para 15 obtener la máxima eficiencia de radiación y evitar la reflexión de la señal. 3. Prueba de líneas de transmisión en sistemas de comunicaciones: El reflectómetro se utiliza para medir la impedancia y la longitud de las líneas de transmisión en sistemas de comunicaciones para asegurarse de que están funcionando correctamente y para detectar cualquier falla o anomalía. 4. Prueba de cables de fibra óptica: El reflectómetro se utiliza para medir la longitud de los cables de fibra óptica y detectar cualquier atenuación o pérdida de señal en la línea de transmisión. 5. Prueba de circuitos electrónicos: El reflectómetro se utiliza para medir la impedancia de los circuitos electrónicos y para detectar cualquier falla en la línea de transmisión o en el circuito. -En ambos casos, no podrá usarse el apunte de la materia para los ejemplos. 16