PROGRAMA DETALLADO UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES ASIGNATURA LÍNEAS DE TRANSMISIÓN HORAS TEORÍA PRÁCTICA LABORATORIO UNIDADES DE CRÉDITO 3
2
2
4
VIGENCIA
TURNO
2007
DIURNO
SEMESTRE 6to
CÓDIGO TLC-35314
PRELACIÓN ELN-35114
1.- OBJETIVO GENERAL Manejar con destreza los diferentes dispositivos y sistemas que permiten conducir energía electromagnética, sus características y comportamiento ante señales armónicas.
2.- SINOPSIS DE CONTENIDO UNIDAD 1: Principios y ecuaciones fundamentales de la línea de transmisión. UNIDAD 2: El caso armónico. UNIDAD 3: El caso armónico. La línea sin pérdidas. (1) análisis general. UNIDAD 4: El caso armónico. La línea sin pérdidas. (2) la línea de transmisión como elemento de circuito y adaptación de impedancias. UNIDAD 5: El caso armónico. La línea sin pérdidas. (3) diagramas. UNIDAD 6: El caso armónico. La línea con pérdidas. UNIDAD 7: Tecnología de líneas. 3.- ESTRATEGIAS METODOLÓGÍCAS METODOLÓGÍCAS GENERALES • •
Diálogo Didáctico Real: Actividades presenciales (comunidades de aprendizaje), tutoría y actividades electrónicas. Diálogo Didáctico Simulado: Actividades de autogestión académica, estudios independiente y servicio de apoyo al estudiante
ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN La evaluación de los aprendizajes aprendizajes del estudiante y en consecuencia, la aprobación de la asignatura , vendrá dada por la valoración obligatoria de un conjunto de elementos, a los cuales se les asignó un valor porcentual de la calificación final de la asignatura. Se sugieren algunos indicadores y posibles técnicas e instrumentos de evaluación que podrá emplear el docente para tal fin. Realización de actividades teórico-prácticas. • Realización de actividades de campo. • Aportes de ideas a la Comunidad (información y difusión). • Experiencias vivenciales en el área profesional • Realización de pruebas escritas cortas y largas, largas, defensas de trabajos, exposiciones, debates, etc. • Actividades de Auto-evaluación Auto-evaluación / co-evaluación co-evaluación y evaluación del estudiante. estudiante. •
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Deducir el modelo matemático que sirve como herramienta para estudiar el comportamiento de las líneas de transmisión.
CONTENIDO ESTRATEGIASDE EVALUACIÓN UNIDAD 1: PRINCIPIOS Y Realización de actividades teóricoECUACIONES FUNDAMENTALES prácticas. DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN. Realización de actividades de campo. Aportes de ideas a la Comunidad (información y difusión). de análisis. Experiencias vivenciales en el área Postulación del modelo de la línea de profesional transmisión. Consideraciones respecto Realización de pruebas escritas cortas y a la solución de las “Ecuaciones de los largas, defensas de trabajos, Telegrafistas”. exposiciones, debates, etc. La línea sin pérdidas. La línea no Actividades de Auto-evaluación / codistorsionante. evaluación y evaluación del Consideraciones respecto a la energía estudiante. para los casos sin pérdida y no distorsionante.
1.1 Introducción. Modelos y herramientas 1.2
1.3 1.4
BIBLIOGRAFÍA •
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Bianchi, Aldo. (1980). Ondas Guiadas. Marcombo. Chipman,
Sistemas de Editorial
R obe rt.
(1968).
Transmission Lines. Serie Schaum. Editorial Mc Graw Hill. •
Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición.
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Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994)
Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera edición. •
Seshadri,
S. R.
(1971).
Fundamentals of Transmission Lines and Electromagnetic Fields . Editorial Addison – Wesley. Analizar el comportamiento de las líneas de transmisión (voltajes y corrientes) ante una excitación cuya variación respecto al tiempo es de tipo armónico.
UNIDAD 2: EL CASO ARMÓNICO. 2.1 Solución estacionaria de la ecuación 2.2 2.3 2.4
diferencial de la línea con excitación sinusoidal. Aplicación de las condiciones de contorno a la solución hallada. Consideraciones respecto a la atenuación. Impedancia en cualquier punto de la línea. Coeficiente de reflexión de tensión.
Realización de actividades teórico prácticas. Realización de actividades de campo. Aportes de ideas a la Comunidad (información y difusión). Experiencias vivenciales en el área profesional Realización de pruebas escritas cortas y largas, defensas de trabajos, exposiciones, debates, etc. Actividades de Auto-evaluación / coevaluación y evaluación del estudiante.
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Bianchi, Aldo. (1980). Ondas Guiadas. Marcombo. Chipman,
R obe rt.
Sistemas de Editorial (1968).
Transmission Lines. Serie Schaum. Editorial Mc Graw Hill. •
Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición.
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Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994)
Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera edición. •
Seshadri,
S. R.
(1971).
Fundamentals of Transmission Lines and Electromagnetic Fields
Analizar las características básicas de las ondas de voltaje y corriente de tipo viajero y estacionario a través del estudio del caso particular de la línea sin pérdidas.
UNIDAD 3: EL CASO ARMÓNICO. LA Realización de actividades teóricoLÍNEA SIN PÉRDIDAS. (1) ANÁLISIS prácticas. GENERAL. Realización de actividades de campo. Aportes de ideas a la Comunidad
3.1 Introducción. Especialización de las (información y difusión). 3.2 3.3
3.4 3.5 3.6 Describir el funcionamiento de la línea de transmisión como elemento circuital en función de su longitud; siempre bajo excitación armónica.
soluciones al caso de las líneas sin Experiencias vivenciales en el área pérdidas. profesional Velocidad de fase y longitud de onda. Realización de pruebas escritas cortas y Impedancia. largas, defensas de trabajos, Coeficiente de reflexión de tensión. exposiciones, debates, etc. Análisis del voltaje y la corriente en Actividades de Auto-evaluación / cofunción del coeficiente de reflexión de evaluación y evaluación del tensión. estudiante. Ondas estacionarias. Relación de onda estacionaria. El coeficiente de transmisión. La línea con distintas cargas. Consideraciones respecto a la potencia. Energía eléctrica y magnética. Potencia y desadaptación.
UNIDAD 4: EL CASO ARMÓNICO. LA Realización de actividades teóricoLÍNEA SIN PÉRDIDAS. (2) LA LÍNEA prácticas. DE TRANSMISIÓN COMO Realización de actividades de campo. ELEMENTO DE CIRCUITO Y Aportes de ideas a la Comunidad ADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS. (información y difusión).
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4.2
4.3 4.4
Editorial
R obe rt.
(1968).
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Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición.
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Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994)
Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera edición. •
Seshadri,
S. R.
(1971).
Fundamentals of Transmission Lines and Electromagnetic Fields . Editorial Addison – Wesley. •
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Bianchi, Aldo. (1980). Ondas Guiadas. Marcombo. Chipman,
Sistemas de Editorial
R obe rt.
(1968).
Transmission Lines. Serie Schaum. Editorial Mc Graw Hill.
Experiencias vivenciales en el área Realización de pruebas escritas cortas y largas, defensas de trabajos, exposiciones, debates, etc. Actividades de Auto-evaluación / coevaluación y evaluación del estudiante.
Chipman,
Sistemas de
Transmission Lines. Serie Schaum. Editorial Mc Graw Hill.
4.1 Líneas en corto circuito (c.c.) y en profesional circuito abierto (c.a.). Supresión de armónicas pares. Supresión de tercera armónica. Adaptación de impedancias mediante el transformador a constantes distribuidas. Adaptación mediante una línea en corto circuito dispuesta en paralelo. Adaptación mediante dos líneas en corto circuito dispuestas en paralelo.
Bianchi, Aldo. (1980). Ondas Guiadas. Marcombo.
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Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición.
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Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994)
Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera edición. •
Seshadri,
S. R.
(1971).
Fundamentals of Transmission Lines and Electromagnetic Fields . Editorial Addison – Wesley.
Smith en el estudio gráfico de las líneas de transmisión bajo excitación armónica.
LÍNEA SIN DIAGRAMAS.
PÉRDIDAS.
(3) prácticas.
5.1 Introducción. Diagrama cartesiano de
5.2
Schmidt para impedancias. Diagrama cartesiano de admitancias. Diagrama polar de Smith de impedancias. Diagrama de Smith de admitancias. Descripción de las escalas que aparecen al pie del diagrama de Smith. Diagrama cartesiano y de Smith para el caso de resistencias negativas. Otros diagramas.
Realización de actividades de campo. Aportes de ideas a la Comunidad (información y difusión). Experiencias vivenciales en el área profesional Realización de pruebas escritas cortas y largas, defensas de trabajos, exposiciones, debates, etc. Actividades de Auto-evaluación / coevaluación y evaluación del estudiante.
Ondas
Guiadas.
Editorial
Marcombo. •
Chipman,
R obe rt.
(1968).
Transmission Lines. Serie Schaum. Editorial Mc Graw Hill. •
Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición.
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Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994)
Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera edición. •
Seshadri,
S. R.
(1971).
Fundamentals of Transmission Lines and Electromagnetic Fields . Editorial Addison – Wesley. Aplicar las herramientas desarrolladas en los puntos previos en el estudio de las líneas de transmisión reales: líneas con pérdidas.
UNIDAD 6: EL CASO ARMÓNICO. LA Realización de actividades teórico prácticas. LÍNEA CON PÉRDIDAS. 6.1
6.2
6.3
6.4 6.5 Manejar, distintos
en forma general, tipos de líneas
los de
Realización de actividades de campo. La constante de propagación. Los Aportes de ideas a la Comunidad gráficos de voltaje (V), de corriente (I) (información y difusión). y de impedancia (Z) para el caso con Experiencias vivenciales en el área pérdidas. profesional El coeficiente de reflexión de tensión. Realización de pruebas escritas cortas y Consideraciones respecto a la potencia. largas, defensas de trabajos, La línea de bajas pérdidas. La potencia exposiciones, debates, etc. disipada en la línea de bajas pérdidas. Actividades de Auto-evaluación / co Necesidad de la adaptación de evaluación y evaluación del impedancias. La pérdida de insección. estudiante. Uso del diagrama de Smith para la línea con pérdidas. Líneas en corto circuito y en circuito abierto, de muy bajas pérdidas y de diversas longitudes. Líneas de transmisión resonantes de muy bajas pérdidas.
UNIDAD LÍNEAS.
7:
TECNOLOGÍA
DE
Realización de actividades teórico prácticas.
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Bianchi, Aldo. (1980). Ondas Guiadas. Marcombo. Chipman,
Sistemas de Editorial
R obe rt.
(1968).
Transmission Lines. Serie Schaum. Editorial Mc Graw Hill. •
Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición.
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Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994)
Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera edición. •
Seshadri,
S. R.
(1971).
Fundamentals of Transmission Lines and Electromagnetic Fields . Editorial Addison – Wesley. •
Bianchi, Aldo. (1980).
Ond
Gui da
Sistemas de Edit i l
empleadas en su construcción.
7.1 Tipos 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
de líneas telefónicas y Aportes de ideas a la Comunidad telegráficas. (información y difusión). Frecuencias usadas en comunicaciones Experiencias vivenciales en el área telefónicas y telegráficas. profesional El circuito fantasma. Realización de pruebas escritas cortas y Amplificadores telefónicos y largas, defensas de trabajos, repetidores. exposiciones, debates, etc. Ruido y diafonía. Actividades de Auto-evaluación / coLíneas de radiofre cue ncia, evaluación y evaluación del características de los conductores y de estudiante. los dieléctricos; líneas abiertas y coaxiales; guías de onda.
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Chipman,
R obe rt.
(1968).
Transmission Lines. Serie Schaum. Editorial Mc Graw Hill. •
Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición.
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Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994)
Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera edición. •
Seshadri,
S. R.
(1971).
Fundamentals of Transmission Lines and Electromagnetic Fields . Editorial Addison – Wesley.
LABORATORIO PRÁCTICA No 1.ELEMENTOS Y EQUIPOS DE ALTA FRECUENCIA . Conocimientos de elementos y equipos de alta frecuencia. Descripción y exhibición de los elementos y equipos de alta frecuencia como son: conectores (UHF, BNC, N874, APC7), cables coaxiales (RG8, RG58, RG59, etc.), guías de onda (banda C y banda X), equipos de laboratorio y de campo. PRÁCTICA No 2. ESTUDIO DEL KLYSTRON REFLEX . Instalación de una línea de transmisión que permita una señal electromagnética: campo generado por un Klystron Reflex. PRÁCTICA No 3. MEDICIÓN DE FRECUENCIAS, LONGITUD DE ONDAS Y ATENUACIÓN . Estudio de la relación entre la frecuencia y la longitud de onda de una línea de transmisión. Medición de la atenuación. PRÁCTICA No 4. REFLECTOMETRÍA EN EL DOMINIO TEMPORAL: ESTUDIO Y MANEJO DEL TDR . Medición de la longitud de una línea. Determinación de una carga y la presencia de discontinuidades. PRÁCTICA No 5. PATRÓN DE ONDA ESTACIONARIA . Familiarización con la línea ranurada para identificar el patrón de onda estacionaria (ROE) en una línea. PRÁCTICA No 6. MEDICIÓN DEL ROE CON LA LÍNEA RANURADA . Medición de la relación de onda estacionaria (ROE) y la longitud de onda asociada en una línea de transmisión. Con la línea ranurada. PRÁCTICA No 7. MEDICIÓN DE IMPEDANCIAS CON EL PUENTE DE IMPEDANCIAS O SUBSTITUTO . Utilización del diagrama de Smith y m edición de una impedancia desconocida. PRÁCTICA No 8. ESTUDIO DEL OSCILADOR GUNN. Familiarización con la operación del oscilador Guun y medición de algunas de sus características. PRÁCTICA No 9. ADAPTACIÓN CON EL SINTONIZADOR DE TORNILLO DESLIZANTE . Utilización del sintonizador de tornillo deslizante para adaptar una carga. PRÁCTICA No 10. MEDICIONES DE POTENCIA: INCIDENTE Y REFLEJADA. Utilización de los instrumentos de medida apropiados (puente bolométrico, medidor de potencia, etc.) para medir potencia en diferentes puntos de una línea. PRÁCTICA No 11. MEDICIONES DE ATENUACIÓN Y PÉRDIDAS DE INSERCIÓN. Determinación de las pérdidas y la atenuación en una línea.
BIBLIOGRAFÍA Sistemas de Ondas Guiadas . Editorial Marcombo. Chipman, Robert. (1968). Transmission Lines. Serie Schaum . Editorial Mc Graw Hill. Krauss, John y Fleish, Daniel. (1999). Electromagnetismo con Aplicaciones . Editorial Mac Graw Hill. Quinta Edición. Ramo, Simon; Whinnery, John R. y Van Duzer, Theodore. (1994) Campos y Ondas en Electrónica de Comunicaciones . Editorial John Wiley & Sons. Tercera •
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Bianchi, Aldo. (1980).
edición.