Excitaciones: DC y Pulsos

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Excitaciones DC y Pulsos
Academia Politécnica Naval

• Profesor Civil Rodrigo Vergara
• 2003

Líneas de Transmisión y Antenas
01) Líneas de Transmisión
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Indice

• Voltaje DC aplicado a una línea Infinita
• Voltaje DC aplicado a un corto circuito
• Reflectometría en el dominio del tiempo
• Fin

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Voltaje DC aplicado a una línea ideal infinita

• El voltaje V y la corriente I V/Z0 viajan por
  la línea con velocidad
• Si no hay discontinuidades en la línea, no
  existirá ninguna onda reflejada.

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Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito

• Si se mantiene el voltaje V, fluirá una corriente
  infinita por la línea. Sin embargo, el mecanismo
  por el que ocurre esto es interesante de analizar
• Definición de variables
• L es la longitud del cable
• T L/v es el tiempo que demora la señal continua
  en viajar desde la fuente hasta el cortocircuito.

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Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito
(ida)
L
z
I
t0
tT
Frente de onda viaja con velocidad v
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Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito
(t T)

• Al llegar un voltaje V hasta una carga que exige
  voltaje cero, aparece una onda viajera negativa
  de voltaje V, que viaja hacia la fuente, de tal
  manera que el voltaje en la carga sea cero.
• Ese voltaje cero se propaga de vuelta a lo largo
  de la línea

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Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito
(t T)
L
z
I
I-
tT

• Se produce una corriente I- que viaja hacia la
  fuente, y se suma algebraicamente con I

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Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito
(vuelta)
L
z
0
t2T
tT
Frente de onda viaja con velocidad v
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Voltaje DC aplicado a una línea con cortocircuito
(t 2T)

• Al llegar un voltaje 0 a través de una fuente que
  exige voltaje V, aparece una onda viajera
  negativa de voltaje V, que viaja hacia la carga

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(No Transcript)
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Reflectometría en el Dominio del Tiempo

• Método de medición usado para medir diversas
  características de una línea de transmisión
• Impedancia característica
• Velocidad de propagación
• Permitividad dieléctrica del cable.
• Atenuación
• Adaptación de Impedancias
• Cargas desconocidas.
• Existencia de discontinuidades (si se cortó o
  cortocircuitó un cable)

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Esquema de conexiones

• 1) Generador de señales de pulsos
• 2) Conector T. Conecta Osciloscopio y
  Generador de pulsos con la línea de transmisión
• 3) Línea de Transmisión bajo análisis de largo L
  y velocidad v.

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Esquema de conexiones

• 4) Carga (cortocircuito, abierta, desconocida)
• 5) Osciloscopio.
• Permitirá observar la suma de la señal incidente
  (del generador) con la señal reflejada por la
  carga.
• Debe estar sincronizado con la fuente

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Cómo funciona la reflectometría?

• i) t 0. El pulso entra a la línea
• ii) t L/v. El pulso llega a la carga. Se
  produce reflexión
• iii) t T 2L/v. La señal reflejada llega al
  inicio a la línea, se suma con la incidente y la
  suma se observa en el osciloscopio.

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En el osciloscopio

• En t lt T se ve solamente la onda incidente.
• A partir de tT (cuyo valor puede ser obtenido
  del osciloscopio), se ve la suma de las ondas
  incidente y reflejada

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Medición de Velocidad de Propagación en una L. De
T de longitud L

• Se mide T por Reflectometría.
• Conociendo v, se puede calcular la permitividad
  dieléctrica del cable (en el caso coaxial)

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Carga Resistiva (ZL R)

• Para t gt 2L/v

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Carga Resistiva Circuito Abierto (R?)

• Para t gt 2L/v

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Carga Resistiva RgtZ0

• Para t gt 2L/v

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Carga Resistiva RZ0

• Para t gt 2L/v

21
Carga Resistiva RltZ0

• Para t gt 2L/v

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Carga Resistiva Cortocircuito (R0)

• Para t gt 2L/v

23
Carga Capacitiva

• Para t gt 2L/v

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Carga Inductiva

• Para t gt 2L/v

25
Carga R-L Serie

• Para t gt 2L/v

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Carga R-C Paralelo

• Para t gt 2L/v

27
Carga R-L Paralelo

• Para t gt 2L/v

28
Carga R-C Serie

• Para t gt 2L/v

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Medición Z0

• 1) Se coloca un potenciómetro a la salida de la
  línea.
• 2) Se ajusta el potenciómetro hasta que en la
  pantalla del osciloscopio se vea
• 3) Se mide la resistencia del potenciómetro. El
  resultado es igual a Z0.

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Medición Atenuación

• 1) Se deja la salida de la línea abierta.
• 2) Se miden los voltajes incidente y reflejado en
  el osciloscopio.

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Cálculo Cargas Desconocidas

• 1) Viendo la forma de la señal en el
  osciloscopio, uno puede darse cuenta del tipo de
  carga (R-C serie, R-C paralelo, R-L serie o R-L
  paralelo)
• 2) Hay que obtener el osciloscopio
• Voltaje en t T ó t?? (según el tipo de carga)
• La constante del tiempo ? de la parte exponencial
• 3) Con esos dos datos se pueden calcular los
  valores de las componentes que conforman la carga.

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