El módulo Lab-Volt consiste en un banco de microondas para sistemas de ondas guiadas, con el que se pretende familiarizar al alumno, reforzar teóricamente los conocimientos impartidos en el aula e introducir nuevos conocimientos mediante el método de experimentación y verificación. Elaborar un manual de prácticas de laboratorio del módulo de microondas LAB-VOLT 8090, introduciendo las partes básicas de un sistema de microondas y su funcionamiento.
MODULO DE TRABAJO LAB-VOLT 8090
ONDAS ELECTROMAGNETICAS
MICROONDAS
GUIAS DE ONDA
Las guías de ondas se clasifican con referencias según sus dimensiones internas de las que dependerá la propagación de las microondas en una determinada banda de frecuencias. La referencia utilizada para el desarrollo de las prácticas propuestas corresponde al modelo denominado tipo 1R-100, el cual se muestra en la figura 1.1, de acuerdo con la norma IEC (Comisión Electromecánica Internacional), también llamado WR-90 según la norma EIA. (Electronic Industries Association) o WG-16 en el sistema británico.
ALIMENTACION PARA OSCILADOR DE GUNN (AOG)
El componente para accionar el oscilador Gunn utilizado en esta práctica es para uso exclusivo del banco de microondas utilizado en el desarrollo de la práctica propuesta.
OSCILADOR DE GUNN
La arquitectura de un Oscilador Gunn se muestra en la figura 1.3, básicamente consta de un Módulo Diodo-Gunn montado en una cavidad metálica cilíndrica, una pared posterior de la cubierta, un diafragma perforado para su fuente de alimentación y un adaptador para guía de ondas. 6El oscilador Gunn que se ve en la figura 1.4 se utiliza para desarrollar prácticas de laboratorio, genera una señal de 10,5Ghz.
POTENCIA EN UN SISTEMA DE MICROONDAS
- CONVERSION DE mW a dBm
- CONVERSION DE dBw A W
- CONVERSION dBw A dBm
Su potencia máxima de salida a esta frecuencia, que varía de una unidad a otra, varía entre unos 10 y 20 Mw. La potencia de salida también varía según el voltaje que impulsa el oscilador Gunn a través del cable suministrado con la unidad.
SOPORTE DE TERMISTOR
DETECTOR DE CRISTAL
- MONTURAS PARA DETECTORES
- SENSIBILIDAD TANGENCIAL (TSS)
12Debido a que un diodo es un elemento no lineal, se generan componentes armónicos en la señal de entrada en el proceso de detección. Estos componentes armónicos son atenuados por el filtro de paso bajo colocado antes de la salida del detector, que deja solo la señal de salida CC.
ATENUACION
- ATENUADORES FIJOS
- ATENUADORES VARIABLES
- PÉRDIDA POR INSERCION
- METODOS DE MEDICION DE LA ATENUACION
20 En general, la pérdida de inserción de un componente es función de la resistencia de la fuente y la carga. La diferencia entre estas dos mediciones de potencia proporciona los datos de medición de atenuación.
RELACION DE ONDA ESTACIONARIA (ROE)
- ONDA ESTACIONARIA
- El coeficiente de reflexión o el grado de reflectancia de la carga ρ, es la relación del modulo de la onda reflejada y la incidente, el modulo de la onda
- Para calcular la potencia incidente sobre la carga es necesario conocer el modulo de la onda incidente y la impedancia característica de la
- Análogamente, para encontrar la potencia reflejada por la carga, es necesario conocer el modulo de la onda reflejada y la impedancia característica
- La perdida por retorno RL, es la relación de la potencia incidente reflejada hacia la fuente, es decir la relación de potencia incidente respecto a la
- CARGAS
Estos máximos se generan cuando las dos ondas se suman en fase y los mínimos cuando se suman con un desfase de 180°. La amplitud de los valores máximo y mínimo depende únicamente de la amplitud de la onda reflejada. La ROE depende de la forma de carga en la que termina el sistema.
LINEA RANURADA
MEDIDOR DE ROE
- FACTOR DE POTENCIA
- DIRECTIVIDAD
27 La señal incidente en el puerto 1 se conecta a través de dos orificios, de modo que. La señal reflejada que entra por el puerto 2 también está emparejada, pero en este caso el camino es diferente.
DIAGRAMA DE SMITH
- LOCALIZAR CARGAS
- IMPEDANCIAS A PARTIR DEL COEFICIENTE DE REFLEXION
- CALCULO DE ROE
- TRANSFORMACION DE IMPEDANCIAS
- CALCULO DE ADMITANCIAS
El centro del diagrama representa un coeficiente de reflexión igual a cero, es decir, la impedancia igual a la impedancia de la guía de ondas. La impedancia en cualquier punto de la línea podría ubicarse desde un punto correspondiente a ZL que se mueve con ROE constante en la dirección del generador (en el sentido de las agujas del reloj).
DISCONTINUIDADES
- IRIS
Para verificar esto, basta considerar la impedancia en un punto de la línea ubicado a un cuarto de longitud de onda de la impedancia de la carga. De esta forma, para obtener la admitancia normalizada en el diagrama de Smith, basta con encontrar el punto más simétrico correspondiente a la impedancia con respecto a la fuente.
ANTENAS
- ANTENA DE BOCINA PIRAMIDAL
- DIAGRAMA DE RADIACION
- RADIADOR ISOTROPICO
- PERDIDA POR INSERCION
- PERDIDA POR PROPAGACION
- ATENUACION
- GANANCIA DIRECTIVA
35 El método más sencillo para medir la ganancia en una antena es comparar la potencia recibida por una antena de referencia Pref con respecto a la potencia recibida de la antena bajo prueba Ptest. Donde λ es la longitud de onda de la señal que se transmite, expresada en metros.
OPTICA
- INDICE DE REFRACCION
- REFLEXION
- REFRACCION
El índice de refracción varía según la señal que se transmite y su dirección de propagación. Además, las direcciones de propagación de los rayos reflejados y transmitidos son diferentes de las del rayo incidente. Ocurre cuando una onda incidente golpea una superficie y se refleja en el mismo ángulo que la onda incidente. Además, la onda incidente, la onda reflejada y la línea normal en el punto de incidencia están contenidas en el mismo plano.
TORNILLOS DE CIERRE RAPIDO
ALIMENTACION DE OSCILADOR DE GUNN
Cuando se requiera alguna modificación a los conjuntos propuestos, es necesario desconectar el oscilador Gunn de la fuente de alimentación. Para realizar la interconexión de los módulos de alimentación para Gunn, Vatímetro o medidor ROE, es necesario tener en cuenta los conectores paralelos, para suministrar energía a los módulos, proporciona el único módulo que proporciona la conexión directa a la red eléctrica, la fuente de alimentación del oscilador de Gunn.
ATENUADOR VARIABLE
43Para lograr una posición hacia el centro de la guía, la perilla de ranura al final del micrómetro se gira en el sentido de las agujas del reloj para que los números marcados en la perilla aumenten a medida que cruzan la línea central del eje principal. La hoja descansa cómodamente contra la pared lateral cuando la marca 0 en la perilla se alinea con la marca 0 en la línea central del eje principal.
SOPORTE DE TERMISTOR
Además, maneja un móvil corto, que se fija en la posición deseada con una tuerca moleteada. La función que cumplen estos tornillos de ajuste y cortocircuito de móviles es ayudar a encontrar un valor de potencia, ya sea máxima o específica.
MEDIDA DE POTENCIA EN UN VATIMERO
El borne que indica la entrada es un conector BCN hembra, para conectar el detector de energía utilizado. Para obtener una medida de potencia en milivatios, seleccione el RANGO que se ajuste a la necesidad y seleccione el valor de RANGO, respete este como el valor máximo posible en la medición y proceda a tomar la lectura de potencia. Realice una medición de potencia en dBm, en vatímetro, tome el valor de potencia medido y agregue el valor de RANGO utilizado para obtener el valor de potencia correcto en esta unidad de medida.
MEDIDOR DE ROE
PROCEDIMIENTO PARA MEDICION DE ROE ADIMECIONAL Y EN dB
Para realizar mediciones de ROE en dB, se debe alinear la aguja con una posición de referencia, aproximadamente 30 dB o 40 dB, es decir, posicionar la aguja en cero, para un rango de 30 dB o 40 dB. Encontrar un mínimo moviendo la sonda de línea ranurada, tomar la posición y valores de ROE para estos mínimos ya que son medidas útiles para realizar el desarrollo de las prácticas. Para ROE en dB, el valor de ROE es la diferencia entre los valores máximo y mínimo.
ESCALAS DEL MEDIDOR DE ROE
Para realizar mediciones de una ROE entre 10 y 40 se debe aumentar la sensibilidad del RANGO en 20 dB, tomar la lectura al mínimo de la onda estacionaria en la escala graduada del 1 al 4 y multiplicarla por 10. A la medición entre 32 y 100, seleccione un RANGO menor a 30dB, tome la lectura al mínimo de la onda estacionaria de la escala graduada entre 3.2 a 10 y multiplíquela por 10. Para realizar una medición mayor a 100, seleccione UN RANGO menor a 40dB , toma la lectura en la escala que va del 1 al 4 y multiplícala por 100.
Medidas de ROE en dB
ROE EXPANDIDA: Se utiliza cuando el valor dentro de un determinado RANGO es inferior a 1,33 en la escala normal. Luego se selecciona ROE EXPANDIDA y se obtiene un valor de ROE más preciso, con una escala entre 1 y 1,33. Cuando una medición se realiza en decibelios, recuerde tomar la lectura y sumar el valor de RANGO utilizado. Por lo tanto, el valor de ROE en dB se muestra a continuación.
LINEA RANURADA
Se deben tomar ciertas precauciones, como evitar colisiones con el equipo, no colocar herramientas u otros objetos en la ranura de medición y la tensión de alimentación no debe exceder los 10 V. La medición de la posición se realiza mediante un calibre colocado en la guía de ondas con ranuras está presente. La precisión de este instrumento está determinada por la precisión de la báscula, la lectura se toma de la báscula principal y luego se analiza la fracción adicional. Tienes que mirar a lo largo de la escala para ver qué escala coincide con una escala de la escala principal.
DIAGRAMA DE SMITH
CARACTERISTICAS DE CARTA DE SMITH PARA IMPEDANCIAS REACTIVAS
Se toma el ángulo Ф y se traza con una línea, de forma que también se dibuje la línea 180+Ф, para localizar el acceso. Con un compás, toma el valor de ρ según la escala indicada y transfiérelo a la línea que tracé con una pendiente de Ф° para encontrar la impedancia total normalizada ZLnorm y de manera similar la admitancia total normalizada YLnorm. Para encontrar la admitancia normalizada del iris inductivo Yinorm, reste la admitancia normalizada de la carga combinada (1,0+j0) de la admitancia total normalizada; el Yinorm debe ser una susceptancia normalizada pura.
PRACTICA 1
Configure el atenuador variable en 1,60 mm para obtener la máxima intensidad de la señal de microondas. En el módulo de potencia del oscilador Gunn, seleccione la escala del medidor de 10 V y ajuste la perilla de voltaje al valor deseado en la primera columna de la tabla. Tome la potencia Rf máxima obtenida en la figura 2 de la parte B de esta práctica.
Apague el módulo de alimentación del oscilador Gunn y realice el montaje en la Figura 2C.2. Para cada posición de la sonda, registre el voltaje E (expresado en dB) leído por el medidor ROE en la columna E.
PRACTICA 4
Realice la instalación en la Figura 4A.3 y vuelva a conectar el cable que alimenta el oscilador Gunn al módulo de alimentación del oscilador Gunn. Seleccione el RANGO apropiado para leer el nivel relativo (expresado en dB) de la señal acoplada. Ajuste la posición de la perilla de control de FRECUENCIA CENTRAL en el medidor ROE para que la lectura sea máxima.
Obtenga el módulo ρ del coeficiente de reflexión a partir de la pérdida de retorno obtenida en el paso 7. Ajuste la lectura máxima en el medidor ROE manipulando la perilla de control de frecuencia central.
