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1 Lineas de trasmisión Cuando se necesita conectar un generador a una carga, es preciso utilizar conductores eléctricos para tal fin. En términos generales, estos conductores se denominan línea de trasmisión. Dado que un par de conductores posee resistividad, inductancia y capacitancia mutua, puede representarse este conjunto como un cuadripolo con impedancias equivalentes, que puede estudiarse como un circuito T o un circuito π. Esto implica que, cuando los valores de impedancia equivalente de esta línea de trasmisión son significativos, el comportamiento de dicha línea es tal que la tensión aplicada en un extremo (Vin) diferirá tanto en magnitud como en fase de la tensión presente en el otro extremo (Vout). Atenuación de la línea Dada una línea de trasmisión, a la cual se le conecta una impedancia de carga (ZL), si se aplica en el otro extremo una tensión (Vin), la tensión sobre la carga será por lo general de menor magnitud, en función de las pérdidas que introduce la línea. Esto se denomina atenuación de la línea y se define como: Att = Vin/Vout La atenuación es el cociente entre dos tensiones, por tanto es un número adimensional. Es común expresar la atenuación en decibeles (db), siendo esta una representación logarítmica de la definición anterior. Así, tenemos: Att(dB) = 20log (Vin/Vout)

2 Análisis de atenuación en líneas de trasmisión La atenuación de una línea de trasmisión se calcula normalmente a partir de la especificación del fabricante y de la longitud de la línea. Generalmente, las hojas de datos nos proporcionan la atenuación de una línea determinada, para un cierto largo específico. Así, puede especificarse la atenuación por metro, por 100 metros o por pie. En cualquier caso, debe recordarse que la atenuación total se calcula por el siguiente procedimiento: a) Cuando la atenuación se expresa en decibeles (db), la atenuación total es igual a la suma de las atenuaciones parciales. En el caso de contar con la atenuación unitaria (por metro, o pie, p. ej.), la atenuación total es el producto de la atenuación unitaria por el largo de la línea. Att total (db) = Att unitaria (db) x longitud Ejemplo 1 Una línea de trasmisión tiene especificada una atenuación de db/metro. Si se aplican 5 VRMS en un extremo de la misma, Qué tensión aparecerá en el extremo opuesto, si la línea tiene 400 metros de longitud? Solución 1) Calculamos la atenuación total de la línea: Att(total) = Att(metro) x Longitud = x 400 = 6 db 2) Hallamos la tensión en la carga: Att(dB) = 20 log (Vin/Vout) 6dB = 20 log (Vin/Vout) 6/20 = log (Vin/Vout) 0.3 = log (Vin/Vout) Vin/Vout = Vin/Vout = 2 5/Vout = 2 Vout = 5/2 = 2.5 V Respuesta: La tensión en la carga será de 2.5 V RMS

3 a) Cuando la atenuación se expresa en veces (formato adimensional), la atenuación total es igual al producto de las atenuaciones parciales. En el caso de contar con la atenuación unitaria (por metro, o pie, p. ej.), la atenuación total es igual a la atenuación unitaria elevada al valor del largo de la línea. Att total = (Att unitaria) longitud Ejemplo 2 Calcular la atenuación total de una línea de 300 pies de largo, sabiendo que el fabricante indica que dicha línea posee una atenuación de veces por pie. 1) Att total = (Att unitaria) longitud 2) Att total = = 1.82 veces 3) Si deseamos convertir ese valor en db, sería: Att total (db) = 20 log 1.82 = 5.20 db 4) También podríamos haber convertido la atenuación unitaria a db: Att unitaria (db) = 20 log = db/pie Y calcular luego la atenuación total con el procedimiento del ejemplo 1: Att total (db) = Att unitaria (db) x longitud Att total (db) = x 300 = 5.20 db Tipos de líneas de trasmisión prácticas Algunos de los tipos prácticos de las líneas de trasmisión son: 1) El par de cables trenzados, como los utilizados en telefonía y redes de datos. 2) El cable coaxial, como el utilizado para señales de video, TV Cable, RF, etc. Los pares de cables trenzados se llaman también pares balanceados, porque ninguno de ellos está a potencial de tierra. Esta característica, conjuntamente con el hecho de estar torneados entre sí, produce cierta inmunidad al ruido externo y a las interferencias electromagnéticas.

4 Los cables coaxiales, en cambio, son no balanceados con referencia a tierra, porque uno de sus conductores está eléctricamente conectado a masa. El cable coaxial está conformado por conductor vivo, rodeado por un material aislante y contenido a su vez en un blindaje circular externo, que constituye el segundo conductor. Las líneas balanceadas, por lo general son más económicas que las coaxiales y encuentran aplicación en sistemas que operan con frecuencias bajas y medias. Las líneas coaxiales son apropiadas para manejar señales de alta frecuencia, por sus menores pérdidas y su característica de autoblindaje, provocada por la cubierta externa. Esto es particularmente imprescindible en el manejo de radiofrecuencias, para evitar la radiación electromagnética indeseada, desde los conductores hacia el espacio. Impedancia característica de la línea de trasmisión Analizando los cuadripolos equivalentes que representan el comportamiento de las líneas de trasmisión, puede deducirse que para una determinada combinación de valores específicos, existirá un valor único de impedancia de carga (ZL), que conectado en un extremo de dicha línea, provocará un valor de impedancia de entrada en el otro extremo, del mismo valor que ZL. Este valor único, propio de cada línea, se denomina impedancia característica de la línea de trasmisión. Este parámetro es muy importante, porque nos garantiza una correcta adaptación de impedancias entre un generador y una carga, para obtener la máxima transferencia de energía. Resumiendo, la impedancia característica de una línea de trasmisión (Zo), es el valor de impedancia que, conectada en un extremo de la misma, aparece como una impedancia de entrada de exactamente la misma magnitud en el otro extremo. Las líneas de par trenzado suelen exhibir impedancias características del orden de 100 a 600 ohms, dependiendo de su forma de construcción.

5 La impedancia característica de un par de conductores está dada por la relación del diámetro de los conductores que lo constituyen y la separación entre ellos, siendo esta: Zo = (276 / E ½)(log (2D/d)) Donde E = Constante dieléctrica del aislante que separa los conductores (Aire =1) Las líneas coaxiales, se suelen fabricar con impedancias características normalizadas, de 50, 52 y 75 ohms. La impedancia característica de un cable coaxial está dada por la relación de diámetros de los conductores que lo constituyen, siendo esta: Zo = (138/E 1/2 )((log (D/d)) Donde E = Constante dieléctrica del aislante que separa los conductores (Aire =1)

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