1.- Defina línea de transmisión. transmisión.
Es un sistema de conductores metálicos para transferir ener gía eléctrica de un punto a otro. Una línea de transmisión consiste en dos o más conductores separados por un aislador, como por ejemplo un par de alambres o un sistema de pares de alambres. 2.- Describa una onda electromagnética transversal.
Una onda es un movimiento oscilatorio. Una onda EMT se propaga principalmente en el no conductor (dieléctrico) que separa los dos conductores de una línea de transmisión. En consecuencia, la onda viaja, o se propaga, a través de un medio. Para una onda transversal, la dirección del desplazamiento es perpendicular a la dirección de propagación. 3.- Defina velocidad de onda.
La velocidad de onda es la velocidad a la que viajan los distintos tipos de onda por algún medio. Por ejemplo, las ondas sonoras se mueven a una velocidad de 335m/s. Las ondas EM viajan a la velocidad de la luz, sin embargo, en la atmosfera terrestre viajan a una velocidad más lenta y por una línea de transmisión viajan a una velocidad mucho más lenta. 4.- Defina frecuencia y longitud de onda para una onda electromagnética transversal transversal
La frecuencia es la r apidez con que se repite la onda periódica. La longitud de onda es la distancia de un ciclo en el e spacio. La longitud de onda se puede calcular como Lambda= velocidad x periodo. Si sabe que el periodo es lo mismo que 1 /f, entonces también se puede calcular como lambda= velocidad/frecuencia, donde la velocidad es la velocidad de la luz. 5.- Describa lo que son líneas de transmisión transmisión balanceadas y desbalanceadas. desbalanceadas.
Las líneas de transmisión balanceadas se definen así porque los dos alambres llevan corriente; uno lleva la señal y el otro es e s el regreso. Este tipo de transmisión se llama transmisión diferencial o balanceada de señal. En una línea de transmisión desbalanceada, un alambre esta al potencial de tier ra, mientras que el otro tiene el potencial de una señal. A este tipo de transmisión se le llama transmisión de señal desbalanceada o asimétrica. 6.- Describa una línea de transmisión transmisión de conductores desnudos. desnudos.
Una línea de transmisión de alambre desnudos es un conductor de dos alambres paralelos. Consiste simplemente en dos alambres paralelos a corta distancia y separados por aire. Se colocan espaciadores no conductores a intervalos periódicos, para sostenerlos y mantener constante la distancia entre ellos.. La distancia entre los conductores es normalmente entre 2 y 6 pulgadas. 7.-Describa una línea de transmisión transmisión de conductores gemelos
Los conductores gemelos son otra forma de línea de transmisión de dos alambres paralelos. A los conductores gemelos también se les llama de fre cuencia cable de cinta. Los conductores gemelos son, en esencia, lo mismo que la línea de transmisión de conductores desnudos, pero los distanciadores entre los dos conductores se reemplazan con un dieléctr ico macizo continuo.
8.- Que es una línea de transmisión de par trenzado
Un cable de par trenzado se forma torciendo entre si dos conductores aislados. Con frecuencia, los pares se trenzan en unidades y las unidades se llevan en núcleos que a su vez se cubren con varios tipos de forros, dependiendo de la aplicación. Las constantes primarias del cable de par trenzado son sus parámetros eléctricos: resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia, que están sujetas a variaciones de acuerdo con e l ambiente físico, como temperatura, humedad y esfuerzos mecánicos. 9.- Que es una línea de transmisión de cable blindado
Está formado por dos alambres conductores paralelos separados por un material dieléc trico macizo. Toda la estructura se encierra e n un tubo de conductor integrado por una malla, y después se cubre con una capa protectora de plástico. Para reducir las pérdidas por radiación y la interferencia, con frecuencia las líneas de tr ansmisión se encierran en una malla de alambre me tálica y conductora. La malla se conecta a tie rra t funciona como blindaje. También, la malla evita que se irradien señales fuera de ella, y evita que la interferencia electromagnética llegue a los conductores de señal. 10.- Describa una línea de transmisión concéntrica.
Los conductores coaxiales o líneas de transmisión concéntricas se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia para reducir las pérdidas y para aislar las trayectorias de transmisión. El cable coaxial básico consiste en un conductor central rodeado por un c onductor externo concéntrico, a distancia uniforme del centro. A frecuencias de trabajo relativamente altas, el conductor externo coaxial proporciona un excelente blindaje contra la interferencia externa. 11.- Describa las propiedades eléctricas y físicas de una línea de transmisión.
Las características de una línea de transmisión estan determinadas por sus propiedades eléctricas como por ejemplo la conductividad de los lambres y la constante dieléctrica del aislamiento, y de sus propiedades físicas, como diámetro del alambre y distancia entre conductores. 12.- Mencione y describa las cuatro constantes primarias de una línea de transmisión.
Resistencia de Corriente Directa en serie (R), inductancia en serie (L), capacitancia e n paralelo (C) y conductancia en paralelo (G). A lo largo de la línea hay resistencia e inductancia, mientras que entre los dos conductores se desarrollan capacitancia y conductancia. Las constantes primarias se distribuyen uniformemente en toda la longitud de la línea, y en consecuencia, se les llama parámetros distribuidos. Para simplificar el análisis, los parámetros distribuidos se agrupan entre sí por unidad de longitud, para formar un modelo eléctrico artificial de la línea. 13.- Defina la impedancia característica de una línea de transmisión.
Para que haya una transferencia máxima de ener gía de la fuente a la carga, es decir, que no haya energía reflejada, una línea de t ransmisión debe terminar en una carga puramente resistiva, igual a la impedancia característica de ella. La impedancia característica, Zo, de una línea de transmisión es una cantidad compleja que se ex presa en ohms, y que en el caso ideal es independiente de la longitud de la línea y que no se puede medir. Esa impedancia característica se define como la impedancia vista hacia una línea de longitud infinita, o la impedancia vista hacia una línea de
longitud finita que termina en una carga puramente resistiva igual a la impedancia característica de la línea. 14- ¿Qué propiedades de una línea de transmisión determinan su impedancia característica?
Para frecuencias extremadamente bajas, las resistencias dominan. Cuando las frecuencias son extremadamente altas, dominan la inductancia y la capacitancia. Para altas frec uencias, la impedancia característica de una línea de tr ansmisión tiende a una constante, es independiente de la frecuencia y la longitud, y solo se determina por la inductancia y la capacitancia distribuidas. Tambien se puede determinar la impedancia característica de una línea de transmisión con la ley de Ohm. Cuando una fuente se conecta a una línea de longitud infinita y se aplica un voltaje, pasa una corriente. Aun cuando la carga esté abierta, el circuito se completa a través de las constantes distrbuidas de la línea. La impedancia característica no es más que la relación de voltaje de la fuente (Eo) a la corriente de la línea (Io). La ecuación es Zo = Eo/Io. La impedancia característica de una línea de dos conductores paralelos con dieléctrico de aire se puede determinar a partir de sus dimensiones físicas, con la formula Zo = 276log D/r. En donde D es la distancia entre los centros de los conductores (pulg) y r es el radio del conductor (pulg). D>>r. 15.- Defina la constante de propagación de una línea de transmisión
La constante de propagación, que a vece s se llama coeficiente de propagación, se usa para expresar la atenuación (perdida de seña) y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una línea de transmisión. Cuando una onda se propaga por una línea de transmisión disminuye su amplitud con la distancia recorrida. Se usa la constante de propafacion para determinar la reducción de voltaje de o de corriente con la distancia, cuando una onda EMT se propaga por una línea de transmisión, 16.- Defina el factor de velocidad de una línea de transmisión
El factor de velocidad (llamado a veces constante de velocidad) se define como la relación de la velocidad real de propagación a través de determinado medio, entre la velocidad de propagación a través del espacio vacío. La velocidad a la que viaja una onda EM por una línea de transmisión depende de la constante dieléctrica del material aislante que separa a los dos conductores.
17.- ¿Qué propiedades de una línea de transmisión determinan su factor de velocidad?
Vf = Vp / c donde Vf es el factor de velocidad (adimensiona), Vp es la velocidad real de propagación (metros 8
por segundo), y c es la velocidad de propagación a través del espacio vacío ( c = 3x10 m/s) 18.- ¿Qué propiedades de una línea de transmisión determinan su constante dieléctrica?
Vf = 1/sqrt εr en la que εr es la constante dieléctrica del material dado (la permitividad del materia en relación con la permitividad en el vacío; es la misma re lación ε/ εo). La constante dieléctrica es tan sólo la permitividad relativa de un materia.
19.- Defina lo que es la longitud eléctrica de una línea de transmisión.
La longitud de una línea de transmisión, en relación con la longitud de la onda que se propaga por ella, es una consideración importante al analizar el comportamiento de la línea. A bajas frecuencias (grandes longitudes de onda), el voltaje a lo largo de la línea permanece relativamente constante. Sin embargo, con las altas frecuencias pueden estar varias longitudes de onda de la señal en la línea, al mismo tiempo. Así, puede variar bastante el voltaje a lo largo de la línea. La longitud eléctrica es una unidad de medida que se usa en el estudio de líneas de t ransmisión de energía eléctrica. Normalmente se designa esta magnitud con la letra θ. Se define como el producto entre la constante de fase de la onda y la distancia a la que se está separados de la carga. 20.- Menciona y describa cinco clases de pérdidas en líneas de transmisión. Perdidas en el conductor.- Como la corriente pasa por una linea de transmisión, y esta tiene una
resistencia finita, hay una perdida inherente e inevitable de potencia. A veces a esto se le llama pérdida en el conductor o perdida por calentamiento del conductor. Perdida por calentamiento dieléctrico.- Una diferencia de potencial entre los dos conductores de
una linea de transmisión causa el calentamiento del dieléctrico. El calor es una forma de energía que se debe tener en cuenta cuando se propaga energía por la linea. Para las líneas con dieléctrico de aire, la perdida por calentamiento e s despreciable. Sin embargo, con las líneas rigidas el calentamiento del dieléctrico aumenta con la frecuencia. Pérdida por radiación.- Si la separación entre los conductores de una línea de transmisión es una
fracción apreciable de una longitud de onda, los campos electrostático y electromagnético que rodean al conductor hacen que la línea funcione como su fuer a una antena, y transfiera energía a cualquier material conductor cercano. Perdida por acoplamiento.- La perdida por acoplamiento se presenta siempre que se hace una
conexión con o de una línea de t ransmisión, o cuando se conectan dos tramos separados de línea de transmisión. Efecto corona (o efecto de arco voltaico).- El arco voltaico es una descarga luminosa que se
produce entre dos conductores de una línea de transmisión, cuando la diferencia de potencial entre ellos es mayor que el voltaje de ruptura del dieléctrico aislante. 21.- Describa lo que es una onda incidente y una reflejada
Una línea de transmisión ordinaria es bidireccional: la energía se puede propagar por igual en ambas direcciones. El voltaje que se propaga desde la fuente hacia la carga se llama voltaje incidente, y el que se propaga de la carga hacia la fuente se llama voltaje reflejado. DE igual manera hay corrientes incidentes y reflejadas. En co nsecuencia, la potencia incidente se propaga hacia la carga, y la potencia re flejada se propaga hacia la fuente. El voltaje y la corriente incidentes siempre están en fase cuando la impedancia es de carácter resistivo. En una línea infinitamente larga, toda la potencia incidente se almacena e n ella, y no hay potencia reflejada. También, si la línea se termina en una carga puramente resistiva igual a la impedancia característica de la línea, la carga absorbe toda la potencia incidente. Para contar con una definición más práctica, la
potencia reflejada es la parte de la potencia incidente que no absorbió la carga. En consecuencia, la potencia reflejada nunca puede ser mayor que la potencia incidente. 22.- Describa lo que es una línea de transmisión resonante y una no resonante.
Una linea de transmisión sin potencia reflejada se llama línea plana o no resonante. Una línea de transmisión es no resonante si su longitud es infinita o si te rmina en una carga resistiva igual al valor óhmico de su impedancia característica. En una línea plana, el voltaje y la corriente son constantes en toda su longitud, si se supone que no tiene perdidas. En una línea resonante, la energía e s transferida en forma alternativa entre los campos magnéticos y eléctricos de la inductancia y la capacitancia distribuida de la línea.
23.- Defina el coeficiente de reflexión.
El coeficiente de reflexión es una cantidad vectorial que representa la relación del voltaje reflejado entre el voltaje incidente, o la corriente reflejada entre la corriente incidente. 24.- Describa que son ondas estacionarias y que es la relación de onda estacionaria.
Cuando Zo = ZL toda la potencia incidente e s absorbida a la carga. A esto se le llama línea compensada. Cuando Zo =/= ZL, algo de la potencia incidente queda absorbida en la carga y algo se regresa (se refleja) a la fuente. Es lo que se llama línea no compensada o línea descompensada. En una línea no compensada hay dos ondas EM que viajan en direcc iones opuestas, al mismo tiempo (de hecho, a esas ondas se les llama ondas viajeras). Las dos ondas viajeras establecen un patrón de interferencia llamada onda estacionaria. La onda estacionaria tiene mínimos (nodos) separados por una mitad de longitud de o nda de las ondas viajeras, y tiene máximos (antinodos) también separados por una mitad de longitud de onda. Relación de onda estacionaria.- La relación de onda estacionaria (SWR, de standing wave-ratio) se
define como la relación del voltaje máximo al volt aje mínimo, o de la corriente máxima e ntre la corriente mínima de una onda estaciona en una línea de transmisión. 25.- Describa las ondas estacionarias que hay en una línea de transmisión abierta. Cuando las ondas incidentes de voltaje y corriente alcanzan una terminación abierta, nada de la potencia se absorbe; toda se refleja nuevamente a la fuente. 26.- Describa las ondas estacionarias que hay en una línea de transmisión en cortocircuito. En este caso el voltaje y la corriente incidentes se reflejan y regresan en la forma contraria. 27.- Defina lo que es la impedancia de e ntrada en una línea de transmisión. Para una línea sin pérdidas, la impedancia varia de infinito a cero. Sin embargo en un caso más practico donde si hay pérdidas de energía, la amplitud de la onda reflejada siempre es menor que la de la onda incidente, excepto e n la terminación. Por consiguiente, la impedancia varía desde cierto valor máximo hasta cierto valor mínimo, o viceversa, dependiendo de si la línea termina en corto o en circuito abierto.
28.- Describa el comportamiento de una línea de transmisión que termina en un cortocircuito, y es más larga que un cuarto de longitud de onda. Haga lo mismo con una línea más corta que un cuarto de longitud de onda.
Cuando es de un cuarto de onda la fase se vuelve 180 grados por lo tanto se tiene que sumar el voltaje reflejado y el incidente para obtener el voltaje total. Si es menor al cuarto de onda la fase se demora 45 grados. 29.- Describa el comportamiento de una línea de transmisión que termina en un circuito abierto, y es más larga que un cuarto de longitud de onda. Haga lo mismo con una línea más corta que un cuarto de longitud de onda.
Más larga que un cuarto de longitud de onda: La corriente incidente I y e l voltaje incidente E están en fase. La onda reflejada de voltaje se demora 45º al ir de la fuente a la carga y otros 45º al regresar de la carga a la fuente. Por consiguiente, cuando la onda reflejada llega al extremo de la fuente, está retrasada 90 º respecto a la onda incidente. Más corta que un cuarto de longitud de onda: El voltaje reflejado esta demorado tres cuartos de longitud de onda, o 270 º. Por consiguiente, de hecho el voltaje se adelanta 90 º al voltaje incidente. La onda reflejada de corriente esta demorada 270 º y a sufrido una inversión de fase de 180 º en el extremo abierto. 30.- Describa el comportamiento de una línea de transmisión abierta como elemento de circuito.
Se puede comportar como un inductor re sistor o capacitor dependiendo de su longitud de onda. 31.- Describa el comportamiento de una línea de transmisión en corto como elemento de circuito.
Se puede comportar como si fuera un resistor, un inductor o un capacitor, dependiendo de su longitud eléctrica. Las ondas estacionarias se repiten cada media longitud de onda, y en consecuencia también se repite la impedancia de entrada. 32.- Describa las características de impedancia de entrada de una línea de transmisión de un cuarto de longitud de onda.
Los voltajes incidentes y reflejados están en fase por lo que para obtener el voltaje total se suman los dos anteriores pero las corrientes incidentes y reflejadas están desfasadas 180 grados por lo que las anteriores e tienen que restar para obtener la corriente total. 33.- Describa las características de impedancia de entrada de una línea de transmisión más corta que un cuarto de longitud de onda; haga lo mismo con una línea más larga que un c uarto de longitud de onda.
Más corta que un cuarto de longitud de onda: La impedancia de entrada tiene un ángulo de fase de -90 º y por consiguiente es capacitaba. Un cuarto de longitud de onda: Tiene un ángulo de fase 0 º y en consecuencia es resistiva y es mínima.
34.- Describa la adaptación con un transformador de un c uarto de longitud de onda.
Se usan para compensar las líneas de t ransmisión con cargas puramente resistivas cuya resistencia no se igual a la impedancia característica de la línea. 35.- Describa como se hace la adaptación con línea de acoplamiento.
Cuando una carga es una impedancia compleja, y e ste suele ser el caso, es necesario eliminar la componente reactiva para adaptar la línea de transmisión a la carga. Para este objeto se utilizan líneas de acoplamiento. Una línea de acoplamiento a una línea de transmisión no es más que un tramo adicional de línea de transmisión que se conecta entre los hilos de la línea primaria, tan cerca como sea posible de la carga. Para la adaptación con línea de acoplamiento se colocan líneas en corto abiertas. Sin embargo, se prefieren las líneas las líneas en corto, porque las líneas abiertas tienen la tendencia a irradiar, en especial a frecuencias más elevadas. 36.- Describa la reflectometría en el dominio del tiempo.
Con ella se puede localizar los defectos de las líneas de transmisión usando la bien demostrada teoría de los efectos de líneas como cortos y aberturas la TDR funciona de forma similar a una radar enviando una señal de corta duración.
