LABORATORIO LABORATORIO MICROONDAS
CAMILO HOGUERA ANDRÉS RICARDO MORENO ROMERO JUAN DAVID DAVID CAV CAVANZO AMADOR DANIEL CAMILO PÁEZ BONILLA
RICARDO SÁNCHEZ CAVANZO (Docente acad!"co#
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA $ACULTAD DE INGENIER%AS BOGOTÁ D&C INTRODUCCI'N
En este informe básicamente se abordará el uso de un sistema generador de microondas con el cual dada la materia “Telecomunicaciones” nos dará el conocimiento general por el cual una onda se genera, de acuerdo al tipo de onda con la que se quiera trabajar. En el entrenador de microondas propuesto en clase un MICR !"#E TR"I$ER se anali%aran diferentes espectro de ondas con acoples &ariados. 'as microondas tienen muc(as aplicaciones) radares, meteorolog*a, radio + tele&isin, comunicaciones &*a sat-lite, medicin de distancias, in&estigacin de las propiedades de la materia, preparacin de alimentos.
OBJETIVOS
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Conocer alguna onda de gu*a básica microondas, conocer sus componentes + saber que uso tiene. Con el instrumento medidor de ondas saber medir la frecuencia de las ondas. aber cmo se mide /g gu*a de banda de frecuencia con una l*nea ranurada. Comprender el signi0cado de la longitud de onda de corte + frecuencia.
MARCO TEORICO
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Guía de longitud de onda y su medición: Longitud de onda de espacio libre l es la distancia recorrida por el frente de onda de la onda electromagnética en el espacio libre en la duración de un ciclo. Se relaciona con la frecuencia f por:
Cuando las ondas están guiadas por una guía de ondas que viaan en forma de patrones de onda distintivos conocidos como modos! y la longitud de onda de la transmisión guiada es conocida como el "g guía de longitud de onda. #ara las guías de ondas rectangulares y circulares! "g está relacionada con l por las fórmulas:
$onde λc =¿ la longitud de onda de corte de la propagación de modo. #ara el caso de guías de ondas rectangulares! la transmisión está limitada invariablemente a la operación mono modo en su modo %&' dominante. La λc =2 ª donde longitud de onda de corte para el modo %&' es a dimensión costadointerno dela guíade ondas. =
(sí! si f es conocido! " se puede
determinar y "g puede ser calculada para un determinado tama)o de la guía de ondas usando la fórmula *. La longitud de onda guía se puede medir e+perimentalmente usando la sección de guía de ondas y la sonda del detector de componentes ranurados. ,erminando la sección ranurada en un cortocircuito de un patrón de onda estacionaria se puede configurar. La onda incidente de la fuente y la onda refleada desde el cortocircuito se combinan para dar una resultante de pie de onda en la sección cuya amplitud de campo eléctrico. La distancia entre los nulos sucesivos está en el "g onda estacionaria y se puede medir con muc/a precisión. (sí guía de longitud de onda se puede determinar e+perimentalmente a un alto grado de precisión.
COMPONENTES DEL SISTEMA
PROCEDIMIENTO "1#ERTE$CI") "unque los ni&eles de potencia de microondas generadas por los equipos están por debajo de 23 m! + normalmente no es peligroso, el ojo (umano puede sufrir da4os al estar e5puesto al dirigir la radiacin de microondas. 6or lo tanto) $unca mire directamente en una gu*a de ondas con energ*a. 7a8 Medicin de frecuencia utili%ando el generador de onda.
2. Con0gurar los componentes de microondas como se muestra en la 0gura 9.2.: con las posiciones del interruptor en la consola de control inicialmente de la siguiente manera) Interruptor principal de energ*a &erde) o; 7apagado8 "mpli0cador + control de la sensibilidad del detector mando) En posicin media. • •
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uministro de oscilador de banda <) • •
Conmutador i%quierdo) cambiar a modulacin interna. Interruptor de la derec(a) o; 7"pagado8.
9. "seg=rese de que los cables coa5iales están tambi-n en el lugar para conectar la fuente de alimentacin para el oscilador de banda < + para conectar el diodo salida del detector al ampli0cador + detector de entrada en la consola. >. "juste la posicin del micrmetro de la ca&idad del medidor de onda plenamente a una lectura superior a 2? mm. En esta posicin, el -mbolo de cortocircuito por el e5tremo más alejado de la ca&idad está tambi-n completamente (acia fuera + la ca&idad está en su longitud má5ima. @. "juste la posicin angular de la paleta de resistencia para ambos atenuadores en unos 93 A. Con estos ajustes, los atenuadores de reducir la potencia de microondas en el banco por el orden de 23 dB + e&itar posibles diodo detector, indicador de sobrecarga metros cuando encendemos. ?. "(ora encienda el interruptor de encendido &erde principal + el interruptor de alimentacin de la mano derec(a para el oscilador de banda < para energi%ar el banco. . "juste el atenuador ad+acente al detector de diodo para dar la lectura de contadores en el medidor de la consola de alrededor de @ m". $ota aumentar la penetracin de paletas reduce la potencia de microondas transmitida en el sistema. :. 1eterminacin de la frecuencia utili%ando el banco generador de ondas) Dirar el dedal micrmetro del a&emeter mu+ lentamente en sentido (orario para mo&er el -mbolo de cortocircuito (acia abajo + por lo tanto reducir la longitud de la ca&idad. bser&e la des&iacin de metro, •
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mientras que esto se está (aciendo. Buscar una posicin en la que (a+ una fuerte ca*da en la lectura del medidor. Fn botn tal corresponde a una resonancia a la cual el poder es absorbida por el generador + as* reduce la potencia de microondas transmitida + detectada por el diodo detector + se obser&a en el medidor. Registre la lectura del micrmetro en esta resonancia + determinar la frecuencia de las se4ales de microondas utili%ando la cur&a de calibracin del modo E322 de la 0gura 9G2G@.
7B8 Medicin de gu*a de longitud de onda, /g
2. 'a longitud de onda de gu*a se mide utili%ando la gu*a de ondas ranurada componente B l*nea equipada con una de las unidades de diodo detector H sonda . Esta unidad debe montarse de modo que su sonda penetra una corta distancia en la ranura permitiendo as* que el campo el-ctrico a muestrear. 'a profundidad de penetracin es un compromiso entre la obtencin de acoplamiento ra%onable para la sonda de detector para proporcionar una lectura del medidor obser&ables sin la sonda causando perturbaciones injusti0cadas del campo en la gu*a de onda + por lo tanto in&alida las mediciones. En la práctica una profundidad de penetracin de 2 a 9 mm deber*a ser su0ciente. 9. Conecte el equipo como se muestra en la igura 9G2GJ con la seccin de gu*a de onda ranurada terminado en el R actuacin placa de metal como un corto circuito. >. "juste las posiciones del interruptor en la consola de control de la siguiente manera) interruptor de energ*a &erde) o;. Conmutador i%quierdo del suministro para el oscilador de banda <) " modulacin interna, derec(a interruptor oscilador) o;. Compruebe tambi-n los cables coa5iales están conectados correctamente) Cable de salida del oscilador en la consola a la fuente de microondas. onda de detector de cable de la unidad de entrada del ampli0cadorGdetector en la consola. @. "(ora cambie la energ*a + oscilador + ajuste los atenuadores + si es necesario el control de sensibilidad en la consola para obtener una lectura detector. Mue&a la sonda para locali%ar una posicin de má5ima campo + &ol&er a ajustar el control de sensibilidad + H o atenuadores para proporcionar la lectura de contadores cerca de la escala completa, decir @ m". •
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?. 6artiendo de cero en la escala de l*nea ranurada mo&er la sonda a lo largo de la seccin de gu*a de onda ranurada + locali%ar + registrar las posiciones de los nulos del campo el-ctrico. 1ebe ser posible locali%ar > nulos consecuti&os) • • •
x 1=¿
x 2 =¿ x 3 =¿
'a longitud de onda gu*a) • • •
/g K 9 759 G 528 K /g K 9 75> G 598 K /g K 75> G 528 K
'a gu*a de onda utili%ada en el Entrenador de microondas es !D2 estándar cu+as dimensiones internas son amplia medida) a =0,9 pulgadas = 22,86 mm b = 0,4 pulgadas=10,16 mm .
'a longitud de onda de corte para el modo dominante, el modo L23 es) λ c =2 a λ c =2 x 22.86 mm
λ c = 45.72 mmforWG 16
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Ftili%ando el resultado de la frmula 7>8 + el &alor anterior de λ c + determinar la longitud de onda /g gu*a en la frecuencia de la fuente, f =10,7 GHz.
Comparar con el &alor determinado e5perimentalmente.
. RESUMEN En esta asignacin dos parámetros importantes se (an medido + un n=mero de componentes básicos de microondas se (an utili%ado. 'a frecuencia se (a medido utili%ando una ca&idad del medidor de onda + longitud de onda gu*a se (a medido e5perimentalmente usando una gu*a de ondas de l*nea ranurada. 'a relacin entre la longitud de onda de espacio libre l tambi-n se (a introducido + utili%ado para determinar la gu*a de longitud de onda.
DATOS OBTENIDOS TRAS LA PRÁCTICA
igura 2. Medidor de onda con sus diferentes acoples o etapas, + su respecti&o generador de frecuencia, el iller, atenuadores, + su respecti&a salida.
MONTAJE TE'RICO TOMA DE DATOS Se /i0o la respectiva toma de datos y empe0amos a almacenarlos en 1+cel.
Atenado) Atenado) $ente Detecto)
Potenc"a
?A 23A 93A >3A @3A 3A J3A J3A G 2J3A 3A 3A 3A 3A 3A 3A 3A N3A N3A N3A N3A 3A ?A 23A 2?A 93A G 2J3A
3m" 3m" 3m" 3m" 3,9m" 3,2m" 3,3?m" 3,3?m" 3,32m" 3,32m" 3,32m" 3,2Nm" 3,9m" 3,99m" 3,9>m" 3,3?m" 2,9m" @,N9m" ?m" 3,9m" 2,9m" @m" @,N2m" ?m"
3A 3A 3A 3A 3A 3A 3A 3A ?A 23A 93A >?A @?A ??A 3A 3A ?A 23A 2?A N3A N3A N3A N3A N3A
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Comen%ando con el micrmetro retirado a una longitud má5ima resonancia aguda se obser&a a una lectura del micrmetro. Fsando la cur&a de calibracin de la 0gura 9G2G@ para el modo E322 frecuencia. f =10,42 GHz . "lternati&amente usando la frmula)
Con c K > 5 23J m H s L=11,17 + 11,63 mm =22,8 mm λc =¿
>:,2 mm para el modo 2
Tene!o*+ f =3 x 108 ( 1 / 4 x 0,0232 + 1 / 0,03712 ) ½
¿ 3 x 108 ( 484 + 727 )= ½10,42 GHz
Con ,a *ecc"-n de ,.nea )an)ada te)!"nado en n co)to/c")c"to n,o* *on o0*e)1ado* en ,a* 2o*"c"one* de ,a e*ca,a& x 1= 27 mm x 2= 45,4 mm x 3 =64 mm así X 2 − X 1 =18,4 mm,lg = 2 x 18,4 =36,8 mm
x 3 − x 2 =18,6 mm,lg=2 x 18,6 =37,2 mm x 3 − x 1= 37 mm,lg=37 mm
Media=37 mm
Ve)"34e t","5ando ,a 6-)!,a (7#+
E, ta!a8o de ,a 9.a de onda de ,a 9.a t","5ada en e, ent)enado) e* :G;< con+ a =0,9 pulgadas= 22,86 mm
así ue para elmodo de H 10, λ =2 a= 45,72 mm
! en lafrecuenciamedidade f =10,42 GHz
Tend).a!o*+
Mo*t)ando != 0en ace)do con e, 1a,o) !ed"do&
