UNIVERSIDAD FERMIN TORO VICE-RECTORADO ACADEMICO FACULTAD DE INGENIERIA
MANUAL DE LABORATORIO MICROONDAS
PREPARADO POR: PROFESOR: Ing. RAMON ANTONIO VALERA Ing. JOSE QUERO Ing. JULIO MORATINOS FECHA: LAPSO 2008/02
PRACTICA 0 Reconocimiento del kit de Microondas OBJETIVOS Familiarización con los dispositivos de Medición del Kit de Microondas NORMS Normas de !a"oratorio !a"oratorio Es#$ema de presentación de in%ormes pr&cticos Normas de se'$ridad se'$ridad para operar los los e#$ipos
PRACTICA TITULO DE LA PRACTICA: INTERCONE!I"N # OPERACI"N$ DE LAS UNIDADES TRANSMISORAS # RECEPTORAS$ DEL %IT DE LABORATORIO DE MICROONDAS OBJETIVOS Familiarizarse con la cone(ión ) operación de las $nidades Transmisora ) receptora del kit de la"oratorio de Microondas* M+,T- *M+,R- *M+,./ * M+ ,0/
PRE-LABORATORIO Investi'ar el proceso de transmisión de in%ormación desde las etapas de Banda "ase * %rec$encia intermedia 1 FI2 * etapa de RF a %rec$encias de microondas * propa'ación en el espacio li"re *propa'ación en 3$4as Ondas * etapas de recepción de se5ales en %rec$encias de microondas * demod$lacion a FI *demod$lacion a Banda Base6
NORMAS DE SEGURIDAD PARA OPERAR LOS EQUIPOS Se recomienda no e(poner los o7os directamente al %l$7o de ener'4a de microondas* a$n#$e la potencia de transmisión es lo "astante "a7a para ca$sar al'8n da5o *la retina es lo s$%iciente sensi"le a las radiaciones en estas %rec$encias6
ACTIVIDADES DE LABORATORIO
Realizar el monta7e #$e aparece en la %i'$ra *teniendo s$mo c$idado en no e(traviar los tornillos ) arandelas de acople con los componentes pasivos como son las '$4as ondas ) antenas de "ocina
FI3 969
MATERIAL NECESARIO
9 .NI00 0E TRNSMISION MO06 M+,T-
9 .NI00 .:,/ONVERTER MO06 M+,./
9 .NI00 0E RE/E:/ION MO0 M+,R-
9 .NI00 0O+N,/ONVERTER MO0 M+,0/
; 3.IS ON0S MO06 M+,<
; 0:T0ORES +3,/O- MO06 M+,9
; NTENS 0E BO/IN MO06 M+,9=
; SO:ORTES !TOS MO06 M+,;>
? /B!ES /O-I!ES SM,SM
; /B!ES :NT!!0OS R/,R/
; /@B!ES /ON /ONE/TOR 0E ; mm
E!PERIENCIA N&
Realizar el ca"leado entre las $nidades * incl$ida la alimentación * tal ) como se indica en la Fi'6 969
O"servese #$e en la %i'$ra 969 no Aan sido indicadas las cone(iones de entrada ) salida de $dio,Video6 Tener en c$enta la cone(ión entre la $nidad de transmisión ) la $nidad .p, /onverter 1!ado en el c$al se enc$entra el led ) la entrada de alimentación26
En el mod$lador $tilizar 96 Tono de 9 KAz como %$ente de a$dio* conectando .0IO O.T 9 a .0IO IN6 ;6 :attern BC+ como %$ente de video* conectando VI0EO O.T a VI0EO IN6
En el demod$lador*$tilizar ltavoz para la esc$cAa $dio* conectando .0IO O.T 9 a .0IO IN :antalla de TV para vis$alizar video * conectando VI0EO O.T a VI0EO IN6
'. /on%i'$rar la $nidad de transmisión en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento
S( ) S(*)2 S(')DIRECT LEVEL)- 2+ NIVEL DE AUDIO ,TP ) V NIVEL DE VIDEO ) V
. /on%i'$rar $nidad de recepción en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento
P) 134 5363 7 396; CH' +. Encender la pantalla de TV* p$lsando el "otón PO(ER. <. limentar las dos $nidades $tilizando el interr$ptor de encendido p$esto en la parte trasera6
=. linear las antenas transmisoras ) receptoras para la m&(ima se5al reci"ida
8. /ontrolar #$e en el receptor estDn presentes las si'$ientes se5ales NIVE! 0E .0IO 1T:92 >6 Vpp NIVE! 0E VI0EO 1T:?2 >6 Vpp
>. 7$star los controles de la pantalla ) el altavoz para las me7ores condiciones de recepción6
0. /ontrolar #$e modi%icando el canal reci"ido en el receptor )a no res$lte posi"le reci"ir la in%ormación transmitida6
. /ontrolar #$e para reci"ir la in%ormación en el canal ? 1/G?2 * es preciso preseleccionar el mod$lador en el canal ; 1 /G;26
POST LABORATORIO:
:ara la actividad de post la"oratorio el est$diante de"e presentar $n in%orme* donde descri"a todo el proceso #$e si'$ieron las se5ales de a$dio ) video * para ser transmitidas en %rec$encia de microondas ) posteriormente poder ser vis$alizadas en el monitor de televisión ) el parlante6
/ontestar la si'$iente pre'$nta
H :or#$e para reci"ir la in%ormación por el canal ? es necesario preseleccionar en el mod$lador el canal ; 1/G;26
:R/TI/ N ; ME0I0S 0E FRE/.EN/IS !ON3IT.0 0E ON0 OBJETIVOS
Medir la %rec$encia de $na se5al con $n ond4metro por a"sorción6 Medir la lon'it$d de onda en la '$4a de onda ran$rada6 Medir la lon'it$d de onda en la '$4a ) en el espacio li"re6 0estacar la relación entre %rec$encia ) lon'it$d onda6
:RE,!BORTORIO
Frec$encia Frec$encia critica de $na '$4a de onda Modos de propa'ación6 Velocidad de propa'ación6 !on'it$d de onda de $na se5al en el interior de $na '$4a de onda6 !on'it$d de onda ) %rec$encia en el espacio li"re6
MTERI! NE/ESRIO
.nidad de transmisión M+,T.nidad .p,/onverter M+,./ .nidad de medida VS+R!EVE! M+,MT daptadores +3/oa( M+,9 1;2 3$4as de onda M+,< 1;2 Medidor de %rec$encia M+,9; !4nea ran$rada M+,L TEN.0OR VRIB!E M+,= 0etector M+,? /ortocirc$ito M+,9> ntena de "ocina 9LdB M+,9L Mesa 'iratoria M+,;; :lano de re%le(ión M+,9 Soportes altos M+,;> 1;2 /a"les coa(iales SM,SM 1;2 /a"le coa(ial BN/,BN/ /a"le con conector de ; mm6
/TIVI00ES 96 Realizar el ca"leado entre las $nidades* incl$ida la alimentación* tal ) como se indica en la %i'6 9 ;6 predispones la $nidad de transmisión en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 9 S+; 9
S+< 0IRE/T !EVE! ,;L <6 :redisponer la $nidad de medida en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 ;>>Mv S+; OFF ?6 3irar en sentido sinestrorso* el aten$ador M+,= red$ciendo la aten$ación al m4nimo6 L6 limentar las dos $nidades $tilizando el interr$ptor de encendido p$esto en al parte trasera6 =6 $mentar el nivel de la se5al 1control !EVE!2 Aasta o"tener casi el %ondo de escala del instr$mento 19; mV2* al c$al corresponden ,9dBm6 :ara $na medida e(acta de"e $tilizarse $n milivolt4metro e(terior #$e de"e conectarse en los "$7es P ) Q de la $nidad de medida6 6 $mentar la aten$ación Aasta tener $na lect$ra de apro(imadamente 9L*? mV* correspondiente a apro(6 Q 9= dBm 1S+9 9>>mV26 En estas condiciones se Aa introd$cido $na aten$ación en la l4nea de 9LdB #$e tiene dos e%ectos en la salida del ampli%icador %inal incorporado en la $nidad .p,/onverter
Me7orar de <> dB en VS+R6 :rote'er las etapas %inales contra la potencia re%le7ada de 9LdB6
No modi%icar d$rante la practica la posición del aten$ador 1e#$ivalente a 9LdB2 preseleccionada anteriormente6 6 :redisponer la $nidad de medida en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+; ON En estas condiciones* el instr$mento no tiene la lect$ra preseleccionada por S+9* #$e %i7a el %ondo de escala o el ran'o del Instr$mento6 6 3irar lentamente el micrómetro del %rec$encimetro Aasta o"tener la lect$ra m4nima en el instr$mento esto si'ni%ica #$e la cavidad del ond4metro a"sor"e la m&(ima potencia* )a #$e esta sintonizada e(actamente en la %rec$encia de la se5al #$e circ$la por la '$4a6 9>6 /ompro"ar con la ta"la ad7$nta #$e la %rec$encia de medida es la m4nima transmitida ) #$e es de 9>*L> MGz6 996 0ar varias v$eltas al micrómetro del ond4metro para llevarlo %$era de la %rec$encia de $tilización6 9;6 S$stit$ir el adaptador +3/oa( por el lado de salida con el cortocirc$ito M+, 9>* de manera de provocar re%le(ión ) en consec$encia onda estacionaria en la '$4a6 9<6 Mover el carrete de la l4nea ran$rada ) o"servar en el instr$mento las indicaciones de m&(imo ) m4nimo a7$star event$almente la 'anancia del instr$mento para tener $na %&cil lect$ra6 9?6 Medir la distancia ! en mil4metros entre ; m4nimos o ; m&(imos 1son i'$ales26 9L6 !a lon'it$d de onda en la '$4a corresponde a dos veces dicAa distancia* es decir
' ;!
9=6 /ompro"ar con las %orm$las #$e la lon'it$d de onda en la '$4a medida es la misma es decir* e#$ivalente a apro(imadamente ?69 mm6 96 S$stit$ir el cortocirc$ito por el lado de salida con la antena de "ocina M+,9=6 96 Montar el plano de re%le(ión M+,9 en el carrete de la mesa 'iratoria6 96 linear en el mismo e7e el sistema #$e contiene las '$4as de onda ) la esa 'iratoria* acerc&ndolos Aasta #$e entren en contacto6 ;>6 Mover el carrete de la l4nea ran$rada para la se5al m&(ima ) no moverlo mas d$rante la practica6 ;96 mover el plano de re%le(ión 1mediante la perilla K<2 ) o"servar las indicaciones de m&(imo ) m4nimo en el medidor6 Re'$lar event$almente la 'anancia del instr$mento para $na %&cil lect$ra6 ;;6 Medir en la "ase del soporte móvil la distancia ! en mil4metros entre ; m4nimos o ; m&(imos6 ;<6 !a lon'it$d de onda en el espacio li"re corresponde a ; veces dicAa distancia* es decir
o ;! ;?6 /ompro"ar con las %orm$las #$e la lon'it$d de onda en el espacio li"re es la misma )* es decir* e#$ivalente a apro(imadamente ; mm6 ;L6 l terminar la practica* apa'ar las $nidades de medida6
Fi'$ra 9
PRACTICA N? ' TITULO DE LA PRACTICA: MEDIDAS DE POTENCIA # ATENUACION PRE - LABORATORIO
F$ncionamiento de los aten$adores en '$4a de onda6 Medidas de potencia6 Tipos de aten$ación 0esvanecimiento de la se5al Elementos aten$adores O"st&c$los Medir la perdida de potencia 1aten$ación2 introd$cida por componentes en '$4a de onda6
MATERIAL NECESARIO
.nidad de transmisión M+,T.nidad .p,/onverter M+,./ .nidad de medida VS+R!EVE! M+,MT daptadores +3/oa( M+,9 1;2 3$4as de onda M+,< 1;2 3$4as de onda M+,; ten$ador varia"le M+,= ten$ador %i7o M+, ten$ador %i7o M+, 0etector M+,? Soportes altos M+,;> 1;2 /a"les coa(iales SM,SM 1;2 /a"le coa(ial BN/,BN/ /a"le con conector de ; mm6
ACTIVIDADES 96 Realizar el ca"leado entre las $nidades* incl$ida la alimentación* tal ) como se indica en la %i'6 9 ;6 predispones la $nidad de transmisión en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 9 S+; 9 S+< 0IRE/T !EVE! ,;L <6 :redisponer la $nidad de medida en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 ;>> mV S+; OFF
?6 limentar las dos $nidades $tilizando el interr$ptor de encendido p$esto en al parte trasera6 L6 $mentar el nivel de la se5al 1control !EVE!2 Aasta o"tener casi el %ondo de escala del instr$mento 19; mV2 dBm =6 desarmar e insertar* entre la '$4a de onda mod6 M+,< ) el adaptador mod6 M+, 9* el aten$ador %i7o mod6 M+,6 6 /ontrolar #$e la lect$ra del medidor es de apro(6 9;LmV 1dBm2* en estas condiciones* el aten$ador Aa introd$cido $na aten$ación e#$ivalente a la di%erencia entre la lect$ra de re%erencia ) la posterior6 6 0esarmar el aten$ador %i7o 6 0esarmar e introd$cir* entre el aten$ador %i7o mod6 M+, ) la A$ia de onda mod6 M+,<* el aten$ador %i7o mod6 M+,6 996 /ontrolar #$e la lect$ra del medidor se de apro(6 ? mV 1dBm2* en estas condiciones los aten$adores introd$cen $na aten$ación 'lo"al de dB* H:or #$D 9;6 0esarmar el aten$ador %i7o dB mod6 M+,= en estas condiciones se tiene $na aten$ación de la l4nea de
0 2,5 5 7,5
Nivel de Tensión Medidor (mV) 192 125 27 despreciable
Nivel de Potencia Medidor (dBm) -1 -4 -13 -30
Atenuación Atenuador (dB) 0 3 12 29
PRACTICA N@ TITULO DE LA PRACTICA: ACOPLADORES # DIVISORES DE SEAL PRE- LABORATORIO
F$ncionamiento de los acopladores F$ncionamiento de los acopladores direccionales6 F$ncionamiento de la T m&'ica6 .tilidades de los acopladores
MATERIAL NECESARIO
.nidad de transmisión M+,T.nidad .p,/onverter M+,./ .nidad de medida VS+R!EVE! M+,MT daptadores +3/oa( M+,9 1;2 3$4as de onda M+,< 1;2 ten$ador varia"le M+,= ten$ador %i7o M+, ten$ador %i7o M+, 0etector M+,? /ortocirc$ito M+,9> coplador direccional ;> dB M+,9? T, m&'ica Terminaciones de car'a adaptadas M+, Soportes "a7os M+,;9 1?2 /a"les coa(iales SM,SM 1;2 /a"le coa(ial BN/,BN/ /a"le con conector de ; mm6
ACTIVIDADES 96 Realizar el ca"leado entre las $nidades* incl$ida la alimentación* tal ) como se indica en la %i'6 9 ;6 predispones la $nidad de transmisión en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 9 S+; 9 S+< 0IRE/T !EVE! ,;L <6 :redisponer la $nidad de medida en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 ;>> mV S+; OFF
?6 limentar las dos $nidades $tilizando el interr$ptor de encendido p$esto en al parte trasera6 L6 $mentar el nivel de la se5al 1control !EVE!2 Aasta o"tener casi el %ondo de escala del instr$mento 19; mV2 dBm Medida de :otencia Incidente =6 0esarmar el adaptador M+,9 ) s$stit$irlo por la terminación M+,6 6 Montar el adaptador* con el detector* en la p$erta li"re del acoplador direccional M+,9?6 6 /ontrolar #$e la lect$ra del medidor* sea apro(6 L*? mV 1dBm2 en estas condiciones el acoplador introd$ce $na aten$ación de ;> dB 1Factor de acople2* H:or #$D 6 O"servar #$e* incl$so si se s$stit$)e la terminación por $n cortocirc$ito M+,9> o si se de7a la p$erta a"ierta o car'ada en $na terminación M+,* la lect$ra del medidor es siempre la misma* H:or #$D Medida de :otencia Re%le7ada 9>6 0esarmar e invertir el sentido del acoplador direccional ) montar en la p$erta de salida el cortocirc$ito6 996 Montar el adaptador* con el detector* en la p$erta li"re del acoplador direccional M+,9?6 9;6 /ontrolar #$e la lect$ra del medidor sea apro(6 L*? mV 1dBm2 en estas condiciones el acoplador introd$ce $na aten$ación de ;> dB 1Factor de acople2* H:or #$D 9<6 /onectar $n aten$ador %i7o de < dB M+, entre el acoplador direccional ) el corto circ$ito6 9?6 0esarmar e invertir el sentido del acoplador direccional ) montar en la p$erta de salida el cortocirc$ito6 9L6 /ontrolar #$e la lect$ra del medidor aAora Aa)a sido red$cida en = dB6 H:or #$D 0ivisión de :otencia 9=6 Montar el sistema #$e se m$estra en la %i'$ra 6< sin montar el acoplador direccional6 96 Realizar los pasos del 9 al =6 96 0esarmar el adapatdor M+,9 ) s$stit$irlo por la T ma'ica M+,9<6 96 Montar $na terminación de car'a adaptada M+, en $na de las p$ertas laterales ) el adaptador completo en la p$erta B6
;>6 /ontrolar #$e la lect$ra del medidor sea de apro(6 9;L mV 1dBm2* H/ómo se comporta la T m&'ica en estas condiciones HEn c$antos dB se red$ce la potencia de la se5al en la p$erta B 1mV26 ;96 /ontrolar #$e realizando la misma pr&ctica* pero invirtiendo las dos p$ertas el res$ltado e el mismo6 0esadaptación de Impedancia6 ;;6 Montar las dos terminaciones de car'as adaptadas M+, en las dos p$ertas ) B6 ;<6 /ontrolar #$e en la p$erta central / el nivel de potencia medido res$lte apenas medi"le en estas condiciones* la T m&'ica esta adaptado per%ectamente en las p$ertas laterales* por lo #$e la potencia de desadaptación o des"alanceo #$e esta presente en la p$erta / esta en el limite de lo medi"le6 1apro(6 <> dB in%erior26 ;?6 :rovocar $na desadaptación de impedancia en $na de las p$ertas laterales por e7emplo* destornillando la terminación o insertando $n cortocirc$ito6 ;L6 /ontrolar #$e en la p$erta central / el nivel de potencia a$mente al a$mentar la desadaptación de impedancia6 Trasmisión Bidireccional en $na :$erta Unica ;=6 /ontrolar #$e la T m&'ica p$eda permitir la transmisión de dos se5ales en la misma p$erta ) en am"os sentidos6 ;6 :redisponer la pr&ctica $tilizando
!as $nidades de transmisión ) .p, /onverter para proporcionar las se5al6 !a $nidad de medida para medir la presencia de la se5al ) s$ nivel6 !as terminaciones de car'as adaptadas para cerrar cada p$erta #$e no Aa sido $tilizada6
;6 :or e7emplo* se p$ede $tilizar
la p$erta 0 para la transmisión6 !a p$erta B como l4nea de se5al "i,direccional6 !a p$erta / para la recepción6
;6 /errar la p$erta con $na terminación de car'a adaptada ) controlar las si'$ientes condiciones de %$ncionamiento6 <>6 Insertando la se5al en la p$erta 0* controlar #$e
Este presente $na se5al saliente de la p$erta B* con la p$erta / conectada a $na terminación de car'a adaptada6 No esta presente se5al saliente de p$erta /* con la p$erta B conectada a $na terminación de car'a adaptada6
<96 Insertando la se5al en la p$erta B* controlar #$e
Este presente $na se5al saliente de la p$erta /* con la p$erta 0 conectada a $na terminación de car'a adaptada6 No este presente $na se5al saliente de la p$erta * con la p$erta / conectada a $na terminación de car'a adaptada6
:R/TI/ N L ME0I0S 0E VS+R 0E IM:E0N/I
PRE- LABORATORIO
'$4a de onda ran$rada impedancia de car'a in%l$)e so"re el VS+R 0eterminar c$ando $na '$4a de onda esta terminada correctamente6 M4nimos ) m&(imos
MTERI! NE/ESRIO
.nidad de transmisión M+,T.nidad .p,/onverter M+,./ .nidad de medida VS+R!EVE! M+,MT daptadores +3/oa( M+,9 1;2 3$4as de onda M+,< 1;2 ten$ador %i7o M+, !inea ran$rada M+,L 0etector M+,? /ortocirc$ito M+,9> Terminaciones de car'a adaptadas M+, Soportes "a7os M+,;9 1?2 /a"les coa(iales SM,SM 1;2 /a"le coa(ial BN/,BN/ /a"le con conector de ; mm6 M$ltimetro
/TIVI00ES 96 Realizar el ca"leado entre las $nidades* incl$ida la alimentación* tal ) como se indica en la %i'6 6< ;6 predispones la $nidad de transmisión en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 9 S+; 9 S+< 0IRE/T !EVE! ,;L <6 :redisponer la $nidad de medida en la si'$iente modalidad de %$ncionamiento S+9 9>> mV S+; ON ?6 limentar las dos $nidades $tilizando el interr$ptor de encendido p$esto en al parte trasera6
L6 $mentar el nivel de la se5al 1control !EVE!2 Aasta o"tener la lect$ra de 9> mV con el milivoltimetro e(terior 10/2 conectado a ala $nidad de medida M+, MT6 Este nivel 'arantiza la $tilización del detector en la zona de m&(ima linealidad6 HdBm Medida de VS+R con l4nea terminada =6 Mover el carrete de la l4nea ran$rada ) o"servar en el instr$mento de la $nidad de mediada las indicaciones de tensión m&(ima ) m4nima #$e se alterna6 6 0etener el carrete en la posición de indicación m&(ima ) a7$star la indicación del instr$mento 1/ontrol /!2 Aasta o"tener el %ondo de escala6 6 Mover el carrete Aasta la lect$ra de $n m4nimo6 6 !a lect$ra indicada en la escala s$perior 1VS+R2 indica el VS+R detectado6 O"servar #$e la escala del instr$mento )a esta cali"rada para la lect$ra directa en VS+R de lo contrario* es s$%iciente* s$p$esto Vma(6 9 1condición de tensión m&(ima2 $tilizar la si'$iente %orm$la VS+R
9 Vmin
0onde Vmin lect$ra de la escala in%erior 1valores de > a 92 9>6 /ontrolar #$e la lect$ra sea in%erior a 9 9*;>6 O"servar #$e el valor medido depende mas de la onda estacionaria ca$sada por la desadaptacion de la l4nea ran$rada ) la transición #$e de la calidad de la terminación6 Medida de VS+R con l4nea a"ierta 996 E(traer la terminación adaptada6 9;6 Realizar la cali"ración del instr$mento para la "8s#$eda del m&(imo tal ) como se Aizo en los p$ntos del = al 9>6 9<6 /ontrolar #$e la lect$ra del medidor sea in%erior a 9 9*;L de"ido a la mala adaptación de la l4nea a"ierta6 Medida de VS+R con cortocirc$ito6 9?6 po)ar el cortocirc$ito en la '$4a de onda a"ierta6 9L6 Realizar la cali"ración del instr$mento para la "8s#$eda del m&(imo tal ) como se Aizo en los p$ntos del = al 9>6 9=6 /ontrolar #$e la lect$ra sea a ca$sa de la re%le(ión total de la se5al transmitida6
Medida de VS+R con antena6 96 Montar $na antena M+,9L6 96 Realizar la cali"ración del instr$mento para la "8s#$eda del m&(imo tal ) como se Aizo en los p$ntos del = al 9>6 96 /ontrolar #$e la lect$ra sea apro(6 9 9*<<* peor #$e el caso de terminación adaptada6 Medida de VS+R con antena6 ;>6 Montar $na antena M+,9=6 ;96 Realizar la cali"ración del instr$mento para la "8s#$eda del m&(imo tal ) como se Aizo en los p$ntos del = al 9>6 ;;6 /ontrolar #$e la lect$ra sea apro(6 9 9*<<* peor #$e el caso de terminación adaptada6
