Practica #1. “Teoría De Elementos, Descripción y Operación del Equipo de Laboratorio”

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ESIME-ZACATENCO

INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

TEORÍA DE RADIADORES ELECTROMAGNÉTICOS

PROFESORA: PILAR GPE. GUTIERREZ MORENO

INTEGRANTES:

GALLEGOS CORTÉS JESSICA 2011300301

HERNÁNDEZ BALDERAS ARMANDO…….20

IBARRA MAYA MARIO ALBERTO…….2011340183

RODRÍGUEZ AVITIA RAMSES….20

FECHA DE ENTREGA: 12/MARZO/2013

Practica #1.

“Teoría De Elementos, Descripción y Operación del Equipo de Laboratorio.”

OBJETIVO:

El alumno conozca y aprenda a utilizarlos el equipo de laboratorio de teoría de elementos radiadores, así mismo se le ensañara 2 tipos diferentes de acoplamientos para poder revisar las siguientes prácticas y configuraciones de antenas de laboratorio.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA:

La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes y perpendiculares entre sí, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio o material para propagarse, la radiación electromagnética se propaga en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable llamada éter que ocupa el vacío y servia de medio de propagación de las ondas electromagnéticas se le denomina electrodinámica y es un subcampo del electromagnetismo.

Maxwell desarrollo unas ecuaciones, actualmente denominadas ecuaciones de Maxwell, de las que se desprende de un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético y recíprocamente, la variación temporal del campo magnético genera un campo eléctrico. Se puede visualizar la radiación electromagnética como dos campos que se generan mutuamente, por eso no necesitan ningún medio o material para propagarse. Las ecuaciones de Maxwell también predicen la velocidad de propagación en el vacío (que se representa C, por la velocidad de la luz, con un valor de 299.792 Km/s.), y su dirección de propagación (perpendicular a las oscilaciones del campo eléctrico y magnético que, a su vez, son perpendiculares entre sí).

Interacción entre radiación electromagnética y conductores.

Cuando un alambre o cualquier objeto conductor, tal como una antena conduce corriente alterna, la radiación electromagnética se propaga en la misma frecuencia que la corriente.

De forma similar, la radiación electromagnética incide en un conductor eléctrico, hace que los electrones de superficie oscilen, generándose de esta forma una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la radiación incidente. Este efecto se usa en las antenas, que pueden actuar como emisores o receptores de radiación electromagnética.

Haciendo énfasis y recordando que es una antena. Es un dispositivo capaz de emitir o recibir ondas electromagnéticas, la cual está constituida por un conjunto de conductores diseñados para radiar (transmitir) un campo electromagnético cuando se le aplica una fuerza electromotriz alterna.

De manera inversa, en recepción, si una antena se coloca es un campo electromagnético, genera como respuesta una fuerza electromotriz alterna, el tamaño de las antenas está relacionado con la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida, debiendo ser, en general, un múltiplo o submúltiplo exacto de esa longitud de onda. Por eso, a medida que se van utilizando frecuencias mayores, las antenas disminuyen su tamaño. Así mismo dependiendo de su forma y orientación, pueden captar diferentes frecuencias, así como niveles de intensidad.

ANTENA

Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa. En el caso que las antenas estén conectadas por medio de guías de onda, esta función de transformación se realiza en el propio emisor o receptor.

Existe una gran diversidad de tipos de antena, dependiendo del uso a que van a ser destinadas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser directivas (ejemplo: una emisora de radio generalista o la central de los teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radio enlaces). También es una antena la ferrita que permite oir un radio-receptor a transistores, o la que está integrada en la computadora portátil para conectarse a las redes Wi-Fi.

PATRON DE RADIACION

El patrón de radiación es una grafica o diagrama polar sobre el que se representa la fuerza de los campos electromagnéticos emitidos por una antena, este patrón varía en función del modelo de antena.

Las antenas direccionales representan un mayor alcance que las omnidireccionales.

En esta parte describiremos brevemente la operación de cada uno de las siguientes elementos que se mencionan a continuación.

POLARIZACION DE LA ANTENA

La polarización de una antena se define como, la dirección que tiene el campo eléctrico de la onda electromagnética. También se puede determinar la polarización dependiendo de la posición del elemento radiador o alambre respecto a la tierra.

Si el campo eléctrico es vertical, tendrá polarización vertical o si el elemento radiador esta en un ángulo recto a la tierra.

Si el campo eléctrico es horizontal, la antena tiene polarización horizontal o si el elemento radiador esta paralelo a la tierra.

Si un cable o elemento radiador está inclinado sobre la tierra, este puede tener polarización vertical y horizontal por naturaleza.

También hay polarización circular la cual tiene solamente dos formas: giro positiva y negativa.

La polarización elíptica tiene un número infinito de formas que difieren en ángulo acimutal, giro y elasticidad.

COPLAMIENTO A.

1.- Verificar que el demostrador de antenas está apagado (posición OFF), el control de potencia de salida de RF deberá estar apagado (posición OFF) y colocar el interruptor de conmutación del watt metro en la posición “Reverse” (reflejada).

2.- Colocar el elemento de estudio en las terminales del plano de tierra.

3.- Encender el generador de RF (posición ON) y ajustar el control de potencia con el watt metro en la posición “Reverse” (reflejada) a 300 watts (300 mili watts).

4.- Ajustar el acoplador a mínima potencia reflejada (menor a 300 mili watts) por medio de la perilla localizada en el plano de tierra (al frente).

5.- Colocar el interruptor de conmutación del watt metro a potencia incidente (forward) y ajustar el control de potencia de salida para .500 watts (500 mili watts).

6.- Finalmente el demostrador queda ajustado a mínima potencia reflejada y máxima potencia incidente (0.5 watts) y se encuentra en condiciones de operación adecuadas.

7.- No sobrepasar estos niveles de potencia.

8.- Estos pasos deben seguirse rigurosamente para cada elemento que se estudie y se coloque en el plano de tierra.

ACOPLAMIENTO B.

1.- Observar que el plano de tierra esté en 0.5.

2.- Observar que la lámpara color verde esté encendida.

3.- Observar que la palanca esté en Forward.

4.- Colocar la varilla número 13 en el orificio del lado izquierdo situado en la parte superior del plano de tierra.

5.- Con la perilla negra ajustar a 0.5 Watts en Forward.

6.- Regresar la palanca a Reverse (Obtuvimos una lectura de 0.9).

7.- Mover la perilla del plano de tierra hacia máximos y mínimos hasta obtener una lectura de 0.

8.- Regresar la palanca a Forward (Obtuvimos una lectura de 0.3).

9.- Con la perilla negra ajustar nuevamente a 5 Watts.

10.- Regresar la palanca a Reverse.

11.- Con la perilla del plano de tierra ajustar nuevamente hasta obtener una lectura de 0.

12.- Regresar la palanca a Forward (Obtuvimos una lectura de 0.5).

13.- Regresar a reverse (Obtuvimos una lectura de 0.1).

14.- Regresar a Forward (Obtuvimos una lectura de 0.5).

TABLA DE ACOPLAMIENTOS:

Nombre Ajuste A Ajuste B Ángulo Distancia Observación de la radiación

Gonzalo  180⁰ 2.55 m Buena

Daniel  180⁰ 3.74 m Buena

Axel  270⁰ 2.08 m Buena

Violeta  270⁰ 1.36 m Regular

Perla  0⁰ 2.13 m Buena

Lesli  0⁰ 3.11 m Buena

EQUIPO Y MATERIAL A EMPLEAR:

ANTENA SYSTEM DEMOSNSTRATOR ASD512

Descripción:

Se construyó con una gran variedad de formas y tamaños, dependiendo de la función y frecuencias de operación. A bajas frecuencias el equipo podrá dar gran capacidad para ser manejable y en altas frecuencias podrá hacer análisis muy pequeños. Estos factores son una consideración fundamental en el diseño de un demostrador de sistemas de antena

Especificaciones:

Total operación de antenas

Total claridad en el uso de antenas

Tamaño eficiente para uso de salón de clases

Fácil comprensión de conceptos complicados

Uso paralelo de teoría y práctica

RF UNIDAD GENERADORA

Esta unidad incorpora el generador RF y una unidad de poder dentro del mismo. El RF tiene un rango de salida variable desde cero hasta 5 watts

...