Reflectometría en el Dominio del Tiempo

Transcripción

1 Mediciones Elecrónicas Reflecomería en el Dominio del iempo Sisema Bajo Prueba?? 1

2 Reflecomería en el Dominio del iempo Se desea evaluar una línea de ransmisión: inea de ransmisión de impedancia Z Z 1. Ondas senoidales: se inyeca señal y se mide la Relación de Onda Esacionaria (ROE) ROE 1 1 Inconvenienes: No sirve para múliples disconinuidades. No indica los componenes que causan la disconinuidad. Si se desea hacer el esudio en una banda grande de frecuencias, el procedimieno es leno y edioso. 2

3 Reflecomería en el Dominio del iempo V 1 Z <> Z 2. DR (ime Domain Reflecomery): se inyeca onda cuadrada y se evalúa la respuesa en el iempo. e () x E+E i E r Venajas: Muesra la posición y la nauraleza de cada disconinuidad de la línea. Permie conocer pérdidas serie o paralelo. Da información de la respuesa en el ancho de banda. Simpleza en el manejo. 3

4 Reflecomería en el Dominio del iempo Propagación en una línea de ransmisión de longiud= : Z in Z R G j jc Asumiendo una línea de =, habrá un iempo en que la ensión alcanza un puno x por lo que la fase arasará en una canidad rad/m y se generará una aenuación por unidad de longiud. / rad / m j R j G jc ce. de propagación neper m 4

5 Reflecomería en el Dominio del iempo Propagación en una línea de ransmisión de longiud= : Z in Z R j G jc a ensión viaja con una velocidad de propagación: v p = c r r ce. dielécrica, r k 8 m c = 31 ; s x x Ex Eine Ex Eine En un puno dado x se puede conocer: Z x x Z x in Z I I x Iine x Iine 5

6 Reflecomería en el Dominio del iempo Propagación en una línea de ransmisión de longiud= D: Si la línea no es infinia pero esá erminada con una impedancia Z =Z las ecuaciones aneriores siguen siendo válidas. Si la línea de longiud finia esá cargada con una carga Z <>Z, las ecuaciones aneriores no pueden ser saisfechas a menos que se considere una segunda onda que se propaga desde la carga hacia la fuene a velocidad v f. E Z Z E Z Z r in coef. de reflexión de ensión e () x E r Como consecuencia aparece una onda esacionaria cuya relación es: ROE 1 1 6

7 Reflecomería en el Dominio del iempo Medición de una línea de ransmisión de longiud= D: Osciloscopio D V,f i i Z Condiciones exigibles a los insrumenos: Osciloscopio: Debe poseer gran ancho de banda y presenar Z in >>Z o Generador de Funciones: Debe proveer una forma de onda cuadrada repeiiva con echo esable anes del siguiene flanco, y iempo de crecimieno pequeño. 7

8 Medición de una línea de ransmisión de longiud finia e () x Z R Z R E = r ínea perfecamene adapada (el escalón ve el equivalene a una línea de longiud infinia) Z e () x E r=-ei ínea en coro circuio. Conociendo la longiud del cable, se mide y se puede calcular k. e () x 2D D v f k c k 2 2 c Z E r=ei 2 ínea en circuio abiero. Conociendo la longiud del cable, se mide y se puede calcular k. 8

9 Medición de una línea de ransmisión de longiud finia e () x Z R Z E r=e. i íneas erminadas en una carga resisiva de valor diferene a Z. Z R Z e () x E r=e. i Er Z Z E Z Z in 9

10 Medición de una línea de ransmisión de longiud finia R e () x íneas erminadas en una carga RC serie. C R>Z R<Z E r ( R Z ) C e () x íneas erminadas en una carga RC paralelo. R C R>Z E r E r ( R / / Z) C R<Z 1

11 Medición de una línea de ransmisión de longiud finia R e () x íneas erminadas en una carga R serie. R>Z R<Z E r ( R Z ) E r e () x íneas erminadas en una carga R paralelo. R R<Z R>Z E r ( R / / Z ) 11

12 Medición de una línea de ransmisión de longiud finia Ejemplo de medición en osciloscopio: e () x e () x V/2 V/2 V/2 V/2 1 1 v( ) V (1 e ) 1 V V (1 e ) v( ) V e 1 V V e

13 Medición de una línea de ransmisión de longiud finia imiaciones del sisema: El iempo de crecimieno oal del sisema roal deermina la disancia mínima (Dmin) de una disconinuidad que se puede medir. D min v f roal roal rgen rosc r ideal real El r no permie que la Onda cuadrada se esablezca ideal real El r ocula la disconinuidad a disancia máxima (Dmax) a medir esá dada por el semi-periodo de la onda cuadrada. D max v f 2 max /2 max 13

14 Medición de una línea con múliples disconinuidades 1 (1+ 1 ) 1 2 Z 1 Z 1 < Z 2 Z 2 Z 1 > Z Z Z 1 1 E(1+ i 1 ) 2 (1+ 1 ) (1+ 1 ) 2 D 1 D 2 E E E Z Z 2 1 r1 i 1 i Z2 Z1 Z Z 2 Er (1 1) Ei 2 (1 1) Ei Z Z2 E (1 ') E (1 ') (1 ) E, ' r 2 1 r i 1 1 e () x E r1 E r

15 Medición de una línea con múliples disconinuidades E r1 E r2 E r1 E r2 1) 1) 1 2 (1 1)E 1 2 2) E r2 2) E r2 3) 3) E r2 as disconinuidades en la línea se deben arreglar desde el generador hacia la carga. Ejemplo de un mal arreglo, al arreglar la 2º disconinuidad. 15

16 Evaluación de pérdidas DR se puede uilizar para evaluar comparaivamene perdidas enre disinos ipos de cables o como varían las perdidas de un cable en función del iempo. Z in Z R G j jc 16

17 Evaluación de pérdidas DR se puede uilizar para evaluar comparaivamene perdidas enre disinos ipos de cables o como varían las perdidas de un cable en función del iempo. ínea modelada con perdidas serie (preponderanes). ínea modelada con perdidas paralelo (preponderanes). 17

18 Oras aplicaciones: Opical ime Domain Reflecomery : El principio de operación es el fenómeno de dispersión Rayleigh, según la cual una pequeña fracción de la poencia inserada en la fibra se dispersa y cambia su dirección y senido de propagación, volviendo en pare hacia el emisor. A ella se suma la poencia reflejada en el exremo final de la fibra y en oros punos de disconinuidad en la misma, por ejemplo, en los conecores. hp://mi.yokogawa.com/producs/opical-measuring-insrumens/opical-ime-domain-reflecomeer/ DR en FPGA: Se puede deerminar a ravés de la observación de la señal reflejada la ubicación y la magniud del exceso de capaciancia o inducancia a parir de exciar la conexión mediane un escalón de ensión. Una capaciancia en paralelo provoca un descenso emporal en la impedancia, mienras que una inducancia en serie provoca una disconinuidad de impedancia en la dirección opuesa. hp:// 18

19 Bibliografía sugerida: Elecronic Measuremen and Insrumenaion Oliver and Cage. McGraw Hill. AN ime Domain Reflecomery heory. AN-62 ime Domain Reflecomery. AN-67 Cable esing wih DR 19