Tema: MEDICIÓN DE FRECUENCIA, VSWR, LONGITUD DE ONDA Y POTENCIA EN TECNOLOGÍA DE GUÍA ONDAS

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1 Líneas de transmisión. Guía 8 1 Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Líneas de transmisión Tema: MEDICIÓN DE FRECUENCIA, VSWR, LONGITUD DE ONDA Y POTENCIA EN TECNOLOGÍA DE GUÍA ONDAS Objetivos Medir frecuencia, VSWR, longitud de onda y potencia en sistemas de microondas. Equipos y materiales transmisor de microondas mod. MW/TX con fuente de alimentación medidor POWER & LEVEL METER medidor mod. MW/ME guía de onda rectilínea mod. MW/01 frecuencímetro de absorción mod. MW/03 detector de cristal mod. MW/4 terminal mod. MW/05 guía ranurada mod. MW/11 antena de bocina con ganancia de 15 db mod. MW/12 placa de cortocircuito mod. MW/25 atenuador variable mod. MW/8. base móvil mod. MW/16 reflector plano mod. MW/17 cable de 50 ohmios BNC/BNC Introducción teórica Ver texto de la materia.

2 2 Líneas de transmisión. Guía 8 Procedimiento PARTE I: Medición de frecuencia 1. Conectar entre sí los componentes como se muestran en la Figura Predisponer el medidor POWER & LEVEL METER en LEVEL y HIGH, y poner la sensibilidad en el mínimo, conectar el instrumento al diodo detector a través de un cable coaxial BNC BNC. 3. Girar el micrómetro en sentido contrario a las agujas del reloj (en posición de 700) (ver Figura 3). 4. Alimentar a +12V Vcc el transmisor y regular en posición intermedia la polarización del Gunn (BIAS). 5. Encender el medidor y aumentar la sensibilidad hasta que la aguja llegue a fondo de escala. 6. Girar lentamente el micrómetro del frecuencímetro hasta obtener la lectura mínima en el instrumento indicador. Esto significa que la cavidad del ondímertro absorbe la máxima potencia, ya que está sintonizada a la frecuencia de la señal que circula en la guía. De hecho, pueden haber otras posiciones del micrómetro en las cuales se obtengan absorciones de potencia, pero la posición correcta es la que corresponde al valor más elevado. Anote la posición del micrómetro:. 7. Utilizando la tabla de la Figura 2 determine la frecuencia de la señal emitida por el oscilador; se obtendrá un valor comprendido entre 10.5GHz y 10.9GHz. f =. Figura 1 Medidas de Frecuencia y Longitud de Onda.

3 Líneas de transmisión. Guía 8 3 Figura 2 Frecuencia contra lectura del micrómetro. Figura 3 Lectura de micrómetro. Parte II: Medición de longitud de onda en la guía 8. Extraer completamente el micrómetro del ondímetro. 9. Conectar el medidor a la sonda de la guía con ranura y predisponerlo en LEVEL - LOW. 10. Desconectar el diodo detector MW/04 y montar la placa de corto circuito, de modo que se provoque reflexión y por consiguiente onda estacionaria en la guía. 11. Desplazar el carro de la guía con ranura y observar en el instrumento las indicaciones de máximo y mínimo. Eventualmente regular la ganancia del instrumento para facilitar la lectura. 12. Medir la distancia L en centímetros entre 2 mínimos o entre 2 máximos (son iguales). L= 13. La longitud de onda en guía corresponde al doble de dicha distancia: λ g =2L.

4 4 Líneas de transmisión. Guía 8 Parte III: Medición de longitud de onda en el aire 14. Quitar el cortocircuito y montar la antena de bocina MW/ Poner la sonda de guía con ranura en la posición fija. 16. Montar el reflector plano MW/17 sobre la base móvil MW/16 y situarlo a una distancia de alrededor de 15 cm. de la antena de bocina, perpendicularmente a ella (ver Figura 4) Figura 4 Medida de la longitud de onda en espacio libre. 17. Alejar y acercar el reflector plano a la antena y observar en el medidor las indicaciones de máximo y mínimo. Eventualmente regular la ganancia del instrumento para obtener una fácil lectura. 18. Medir en la base del soporte móvil la distancia L en centímetros entre 2 mínimos o entre 2 máximos (son iguales). L= 19. La longitud de onda en espacio libre corresponde al doble de dicha distancia: λ 0 = 2L 20. Sabiendo que la dimensión a de la guía es igual a 2.29 cm., verificar la exactitud de la relación. Usar la expresión: λ g = λ 0 λ 1 4a Parte IV: Medición de VSWR con línea abierta 21. Conectar entre sí los componentes como se muestra en la Figura Predisponer el medidor MW/ME en VOLTAGE y " ", y poner al máximo la ganancia. 23. Alimentar a +12Vcc al transmisor y regular en posición intermedia la polarización (BIAS) del diodo Gunn. 24. Desplazar el carro de la guía con ranura y observar en el instrumento las indicaciones de tensión máxima (Vmáx) y mínima (Vmín). 25. Observar que en proximidad de la sección terminal se obtiene un máximo de tensión. 26. Calcular la VSWR: con línea abierta tendría que ser infinito, pero en realidad el circuito abierto no es ideal, por lo tanto el valor de la VSWR resulta inferior.

5 Líneas de transmisión. Guía 8 5 Figura 5. Medición de VSWR con línea abierta Parte V: Medición de VSWR con línea en corto circuito 27. Montar la placa de cortocircuito al final de la línea (sección terminal de la línea con ranura). 28. Desplazar el carro de la guía con ranura y observar en el instrumento las indicaciones de tensión máxima (Vmáx) y mínima (Vmín). Para facilitar la lectura del instrumento regular la ganancia de modo que se lleve el índice a fondo de escala en correspondencia con los máximos de tensión. 29. Observar que en proximidad de la sección terminal ahora se obtiene un mínimo de tensión. 30. Calcular la VSWR: ya que el cortocircuito realizado se acerca a un corte ideal, el valor de la VSWR es muy elevada. Parte VI: Medición de VSWR con línea con terminación 31. Sacar la placa de cortocircuito y conectar el terminal MW/ Desplazar el carro de la guía con ranura y observar en el instrumento las indicaciones de tensión máxima (Vmáx) y mínima (Vmín). 33. Calcular la VSWR y observar que asume valores poco superiores a 1, lo que significa que el terminal constituye una buena adaptación hacia la línea. Parte VII: Medición de VSWR con línea conectada a una antena 34. Quitar el terminal y conectar la antena MW/ Desplazar el carro de la guía con ranura y observar en el instrumento las indicaciones de tensión máxima (VMAX) y mínima (VMIN). 36. Calcular la VSWR y observar que asume valores poco superiores a 1, lo que significa que la antena está bien adaptada a la línea. Poner un obstáculo delante de la antena (un objeto). Cuál es la variación de la VSWR? Parte VIII: Medición de potencia y cálculo de atenuación 37. Conectar entre sí los componentes como se muestra en la Figura Predisponer el medidor MW/ME en POWER mw y conectarlo al detector MW/04.

6 6 Líneas de transmisión. Guía Alimentar a + 12 V el transmisor y regular al máximo la polarización (BIAS) del diodo Gunn. 40. La potencia indicada por el medidor tendría que estar comprendida entre 8 y 10 mw aproximadamente. Poner el instrumento en POWER- UNCALIBRATED y ajustar SENSITIVITY para obtener una lectura de 10 mw. Esto facilitará los cálculos de atenuación en los ejercicios siguientes. Figura 6 Conexión de los componentes. 41. Insertar el atenuador MW/08 entre la guía rectilínea MW/01 y el detector MW/04. Poner el micrómetro del atenuador en algunos de las posiciones indicadas en la Tabla 1 y medir la potencia correspondiente en la salida. Considerando PM = 10 mw la potencia suministrada en ausencia de atenuación AdB insertada vale (en db). P A = 10 log M [ db] P 42. Anotar en la Tabla 1; posición del micrómetro del atenuador, potencia máxima PM, potencia medida P y atenuación calculada AdB. 43. Observar que la atenuación se provoca mediante la inserción de una lámina hacia el centro de la guía. Tabla 1 Valores obtenidos.

7 Líneas de transmisión. Guía 8 7 Figura 7 Curva de calibración del atenuador variable. 44. Conectar el detector MW/04 directamente a la salida de la guía rectilínea (ver Figura 8). 45. Predisponer el medidor MW/ME en POWER UNCALIBRATED y conectarlo al detector MW/ Alimentar a + 12 V el transmisor y regular al máximo la polarización (BIAS) del diodo Gunn. 47. Variar SENSITIVITY en el medidor para llevar el índice a fondo escala (+10 dbm). 48. Insertar el atenuador de 3 db (MW/06) entre la guía rectilínea y el detector (ver Figura 9), luego efectuar de nuevo la medida. Sea P la potencia medida ahora. 49. Calcular la atenuación introducida por el atenuador: P A = 10 log M [ db] P Se debería hallar un valor de alrededor de 3 db. 50. Desconectar el atenuador de 3 db (MW/06) e insertar el de 6 db (MW/07), efectuar la medida de potencia y calcular de nuevo la atenuación. Se debería hallar un valor de alrededor de 6 db. Figura 8 Sin atenuadores fijos

8 8 Líneas de transmisión. Guía 8 Figura 9 Con atenuadores fijos Guía8:MEDICIÓN DE FRECUENCIA, VSWR, LONGITUD DE ONDA Y POTENCIA EN TECNOLOGÍA DE GUÍA ONDAS Alumno: Docente: GL: Fecha: EVALUACION % Nota CONOCIMIENTO 20.0% El estudiante conoce deficiente los procedimientos desarrollados en la práctica. El estudiante evidencia conocer parcialmente los procedimientos desarrollados en la práctica. El estudiante evidencia conocer bien los procedimientos desarrollados en la práctica. APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO 75.0% El estudiante realiza pocos procedimientos de la práctica correctamente. ACTITUD 2.5% Es un observador pasivo. TOTAL 100% 2.5% Es ordenado pero no hace un uso adecuado de los recursos. El estudiante realiza parte los procedimientos de la práctica correctamente. Participa ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin coordinarse con su compañero Hace un uso adecuado de lo recursos, respeta las pautas de seguridad, pero es desordenado. El estudiante realiza todos los procedimientos de la práctica correctamente. Participa propositiva e integralmente en toda la práctica. Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos de conformidad a pautas de seguridad e higiene.