UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS Facultad de Ingeniería de Telecomunicaciones Microondas Hader Obed Castaño González e-mail:
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Practica 1-Mediciones de Potencia en RF Palabras clave:
Oscilador Gunn, vatímetro, puente de wheatstone, onda plana, banda de frecuencia de microondas, termistor, vatímetro, atenuador
Resumen: en este paper se encuentra la forma
termocupla responde a la ley de Coulomb donde se afirma que si se calienta el extremo de un metal se producen electrones libres que migran al otro extremo produciendo un campo eléctrico lo cual determina una diferencia diferencia de potencial denominado fuerza electromotriz de Thomson.
de medir potencias en alta frecuencia, al igual que se ilustra la necesidad de adaptar el termistor a la guía de ondas y a la frecuencia de operación para realizar mediciones precisas. El proceso se ejecuta en el transcurso de la práctica y como en telecomunicaciones es muy común tener que hablar de submúltiplos del watt para medir potencia, debe tenerse claro que en ocasiones resulta incómodo usarlos y se recurre al uso de escala logarítmica; en este caso la magnitud se llama llam a decibel.
I.
RCO TEÓRICO Medición de potencia: La medición de potencia MA
es tan importante que tanto a nivel de IF como RF se disponen de detectores apropiados para el monitoreo permanente de ella. Existen 3 métodos para medir la potencia: el termistor, la termocupla y el diodo detector. Como se muestra en la fig-01
TERMISTOR Es un sensor resistivo de temperatura. Su Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura.
TERMOCUPLA La termocupla ha mejorado en los últimos años y hoy día presentan mejores prestaciones que el bolómetro a termistor. El principio de la
Fig.01 Técnicas de medición de potencia RF DIODO DETECTOR. El diodo detector es un elemento muy usado para convertir valores pico de potencia en lugar del valor medio como en los casos anteriores. anteriores. Su ventaja en pequeños niveles es obvia para ser usado como monitor permanente en las
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etapas de potencias de los equipos transceptores. Los diodos con juntura metalsemiconductor Schottky permiten medir medir hasta niveles de -70 dBm y hasta 18 GHz, por ejemplo. En la actualidad, existen diseños que permiten medir potencia potencia promedio en lugar del valor pico y que por lo tanto sirven para modulación de amplitud como en QAM.
galvanómetro, que cuando el puente no está nivelado, emite un sonido que corresponde a la frecuencia de la fuente de corriente alterna; À ×cuando se ha nivelado no se escucha ningún tono.
¿Cómo expresar la potencia en dB?
Donde
es la magnitud de la
potencia en watts. A partir de esta definición se llega a las siguientes unidades:
PUENTE DE WHEASTSTONE Las mediciones más precisas de la resistencia se obtienen con un circuito llamado puente de Wheaststone, este circuito consiste en tres resistencias conocidas y una resistencia desconocida, conectadas entre sí en forma de diamante. Se aplica una corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y se conecta un galvanómetro a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que fluyen por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el flujo de corriente por el galvanómetro, el puente puede ajustarse a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir los valores de las otras resistencias. Se utilizan puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia de los componentes de circuitos. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Los puentes de este tipo suelen denominarse puentes de corriente alterna, porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua. A menudo los puentes se nivelan con un timbre en lugar de un
Fig.02 Puente de Wheaststone II.
EQUIPO REQURIDO:
Módulo Alimentador para Oscilador Gunn
(MAOG) Oscilador Gunn (OG) Vatímetro Soporte del termistor Soporte de guías de ondas Atenuador variable Osciloscopio Conector en T tipo UHF Cable Rg58 Accesorios
III.
PROCEDIMIENTO
Instalación del equipo:
Fig.03 Montaje de los módulos
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La instalación para medir potencia se realiza como lo muestra la fig.04.
Fig.04. Instalación para medir potencia Llevando a cabo el procedimiento ilustrado en la guía de práctica 1 del curso de microondas de la Universidad Santo Tomás-Medellín, se obtienen los siguientes resultados:
III.I Medición del puente de Wheaststone equilibrado.
La diferencia de audio absorbida por el termistor, cuando la potencia de microonda pasa de 0mW a 3mW es:
y
El voltaje pico a pico de la señal de audio a través del termistor es:
Ó
Para hallar la potencia de audio que recibe el termistor del vatímetro se utiliza:
Y para esta práctica se obtiene un valor de:
Voltaje
Para obtener la potencia exacta en dBm se debe adicionar el valor de la GAMA seleccionada a la lectura. Por ejemplo, si se está utilizando la GAMA 5dBm y la lectura de la escala en dBm es -2, la potencia medida será:
:
de la señal de audio La potencia de audio que recibe el termistor del vatímetro con es:
Conversión de unidades de Potencia:
III.II Medición del puente de Wheaststone desequilibrado. y
En dB:
Para el laboratorio la potencia es lo que se comprobará con la ecuación del ejemplo anterior.
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IV.
CONCLUSIONES
Para medir la potencia que otorga a un sistema una microonda, como se muestra en esta práctica, es sencillo tomar la medida de potencia del puente de Wheaststone antes de alimentarlo con la señal de RF y saber luego con la aplicación de la onda de alta frecuencia, mediante la diferencia de potencia, el valor en watts de la señal de microondas. mi croondas.
BIBLIOGRAFÍ A y
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http://www.docentes.utonet.edu.bo/sc hoquechambim/wpcontent/uploads/la 1-unidade.pdf http://es.scribd.com/doc/16658720/Pu ente-de-Wheatstone http://www.iberchip.net/IX/Articles/PO ST-077.pdf Wayne Tomasi, Sistemas de Comunicaciones electrónicas, cuarta edición, 2003.
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