Lineas De Transmision

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE APIZACO

ING. ELECTRÓNICA

Teoría electromagnética

Profesor: Mario Eduardo leal López

Trabajo Unidad 3

“Líneas de transmisión”

Nombre: José Luis Bonilla Hernández.

Fecha de entrega: 23 de noviembre de 2012

INDICE.

Introducción

3.1. Ecuaciones y parámetros de las líneas de transmisión.

3.2. Comportamiento de la línea de transmisión con carga, Impedancia de entrada y Relación de Onda Estacionaria.

3.3. Carta de Smith.

3.4. Acoplamiento de una línea de transmisión.

3.5. Análisis y diseño con líneas de transmisión.

3.6 Ecuaciones de Maxwell aplicadas a líneas de transmisión.

3.7 Líneas de transmisión de microcintas

Conclusión

Bibliografía

INTRODUCCION.

Las líneas de transmisión se utilizan para transmitir energía eléctrica y señales de un punto a otro, por ejemplo conexión transmisor – antena, computadoras en una red, planta generadora – subestación, tablilla de circuito impreso. Cuando las distancias son lo suficientemente grandes entre la fuente y el receptor, los efectos de retardo de tiempo son considerables, es decir, se trata con el fenómeno ondulatorio en las líneas de transmisión.

El análisis matemático del comportamiento de la transmisión de ondas electromagnéticas se realizó gracias a los trabajos de James Clerk Maxwell, Lord Kelvin y, principalmente, Oliver Heaviside.

En 1855, Lord Kelvin formuló un modelo de difusión para la corriente en un cable submarino. Este modelo predijo correctamente el pobre desempeño que tendría el cable submarino transatlántico de 1858. En 1885, Heaviside publicó los primeros documentos sobre el estudio de la línea de transmisión, en los que describía su análisis de propagación en cables y la forma actual de las ecuaciones del telégrafo.1

En resumen las líneas de transmisión son: Una línea de transmisión es una estructura material utilizada para dirigir la transmisión de energía en forma de ondas electromagnéticas, comprendiendo el todo o una parte de la distancia entre dos lugares que se comunican.

3.1 ECUACIONES Y PARAMETROS DE LAS LINEAS DE TRANSMISION.

Una línea de transmisión es cualquier sistema de conductores, semiconductores, o la combinación de ambos, que puede emplearse para transmitir información, en la forma de energía eléctrica o electromagnética, entre dos puntos. Así también tomando en cuenta la estructura del material utilizad para dirigir la transmisión de energía en forma de ondas electromagnéticas, comprendiendo el todo o una parte de la distancia entre dos lugares que se comunican.

Por ejemplo podemos hacer referencia al recorrido que hace la energía en un cable coaxial, pasando por una antena, la electricidad que pasa por los cables de un circuito etc. (Fig. 1 y Fig. 2).

En los métodos de análisis básico de circuitos se supone que las conexiones entre elementos se ubican a distancias despreciables, ya que estas son bastante variables de acuerdo al tipo de información que se quiera transmitir. Por ejemplo cuando los dispositivos por conectar están separados entre sí por grandes distancias como el cielo y la tierra, o los cables de alta tensión, ya que estos tienen cierta distancia la cual si se rompiera, podría haber un salto de energía. Cuando las distancias son lo suficientemente grandes entre la fuente y el receptor, se produce el fenómeno ondulatorio (Fig. 3) en las líneas de transmisión.

Parámetros Primarios de Líneas de Transmisión.

Resistencia en serie por unidad de longitud, R, expresada en Ω/m.

Inductancia en serie por unidad de longitud, L, en H/m.

Capacitancia en paralelo por unidad de longitud, C, en F/m.

Conductancia en paralelo por unidad de longitud, G, en S/m.

Otro parámetro a considerar de las líneas de transmisión es la impedancia característica de estas.

Para una máxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga (no hay energía reflejada), una línea de transmisión debe terminarse en una carga puramente resistiva igual a la impedancia característica de la línea. La impedancia característica (Zo), de una línea de transmisión es una cantidad compleja que se expresa en Ohms, que idealmente es independiente de la longitud de la línea, y que no puede medirse.

La impedancia característica ( resistencia a descarga ) se define como la impedancia que se ve desde una línea infinitamente larga o la impedancia que se ve desde el largo finito de una línea que se determina en una carga totalmente resistiva igual a la impedancia característica de la línea. Una línea de transmisión almacena energía en su inductancia y capacitancia distribuida.

Además de estos parámetros también se deben considerar siempre sin pérdidas, sin embargo, realmente si hay varis formas de perder potencia en las líneas de transmisión, que son:

Perdida del conductor,

Perdida por radiación por el calentamiento del dieléctrico,

Perdida por acoplamiento,

Perdida por descarga luminosa (efecto corona).

En cuanto a las líneas de transmisión podemos considerar, por ejemplo, una línea sin pérdidas, donde toda la potencia enviada a la línea en el extremo de entrada llegará eventualmente al extremo de salida al activar el switch S1 (Fig. 4).

En la imagen el frente de onda esta simbolizado con la línea discontinua vertical

Si se saben las características de las líneas es posible construir un modelo de la línea de transmisión utilizando capacitancias e inductancias concentradas, como lo muestra la figura 5.

Dentro de la red, es posible identificar la ubicación de un frente de onda como el punto entre dos capacitares adyacentes que presenta la mayor diferencia entre sus niveles de carga. Este circuito consta de las siguientes características.

Su velocidad depende de qué tan rápido cada inductancia alcanza su estado de carga total y, simultáneamente, de qué tan rápido se carga al máximo voltaje cada capacitor.

La onda es más rápida si los valores de L_i y C_i son menores.

La existencia de voltaje y corriente a través y en los conductores de la línea de transmisión implica la presencia de campos eléctricos y magnéticos en el espacio que circunda

...