Practica 1

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA “UNIDAD ZACATENCO”

Materia: Ondas electromagnéticas guiadas

“Practica 1: Conductores RF”

Grupo: 4CM13

Maestro: Casillas Sanchez Valentin Juan

Alumnos:

Buendía Valverde José Pablo

Pérez Lara Luis Esteban

Rodrigo Ruiz Medina

Marco teorico.

Cables coaxiales para altas frecuencias Vamos a tratar de entender el comportamiento de los cables coaxiales, especialmente, aquellos diseñados para conducir corrientes eléctricas de frecuencia elevada, hasta los 30 Gigaherzios (miles de millones de hertzios), Y más allá! Estas frecuencias me dan un poco de vértigo, así que me voy a ajustar a frecuencias más bajas, como mucho, la de los formatos de video de alta definición HD-SDI, alrededor de 2 Gigahercios, que no es poco. En estas frecuencias los problemas causados por la pérdida de energía por emisión y los problemas de contaminación por recepción (ver Ondas de radio y calzadas romanas en apuros ), son considerables, así que este capítulo de cables para altas frecuencias, será un poco más largo de lo habitual, pero la materia lo merece, así que, Valor y AL TURRÓN! Para esta labor, usare algunos conceptos de electrónica simplificada, como es: resistencias simplificadas y condensadores simplificados. Estos conceptos básicos y otros, se pueden encontrar en este mismo blog, en la sección de electrónica simplificada y es muy aconsejable leerla para familiarizarse con los conceptos de electrónica simplificada que se manejan en todo este blog. Bien!, estamos todos?, pues vamos allá. Que un cable sirve para conducir una corriente eléctrica es una verdad absoluta, pero es una verdad incompleta, también un tren es un sistema de trasporte, pero no es lo mismo trasportar personas que trasportar mercancías. Cables de potencia: Se pueden asemejar al tren que trasporta mercancías, solo importa perder la menor cantidad de potencia por el camino, otros problemas como: contaminación radioeléctrica por Interferencias externas o auto-inducidas, ó la cantidad de energía pérdida por radiación son despreciables. Los cables suelen ser de sección grande, proporcional a la cantidad de corriente eléctrica (Amperios) que han de transportar. Por su construcción, los cables de potencia son simples, un conductor de cobre en uno o varios hilos, y la cobertura de plástico. Los más habituales en ambientes profesionales, son los que tienen tres cables con sus correspondientes fundas para fase, neutro y tierra

Cables para señales: Se pueden asemejar al tren que trasporta personas, se usan para trasportar señales eléctricas con información de un punto a otro. En ellos, es importante no distorsionar o debilitar la señal que trasportan. La cantidad de corriente que transportan es baja, por lo que suelen ser cables más finos que los de potencia, pero técnicamente mucho más complejos y delicados. Como ya hemos dicho, son más complejos, y pueden llegar a ser muy complicados dependiendo del uso y del tipo de señal que trasporte. Se diferencian tanto en la forma, como en los materiales que se utilizan, pero todos incluyen de manera general 4 partes bien definidas: Cobertura plástica externa; Malla metálica, aislante central y conductor central Vamos ahora a desnudar paso a paso los cables de señal, con toda delicadeza: Cobertura externa: Es la capa externa del cable y está hecha siempre de material aislante, generalmente plástico, aunque en ocasiones puede ser cerámico. En ocasiones, pueden tener además una funda tela, pero con intenciones estéticas, como el caso de los cables para instrumentos musicales, especialmente para guitarristas.

“Conductores RF”

Los conectores son aditamentos para los cables de R-F su objetivo es evitar que exista discontinuidad entre los puntos que se conectan.

1.    Conector BNC (Bagnet Neil- Calcelman) creado por laboratorios Bell en 1944, es muy usado por su fácil operación tipo bayoneta de ¼ de vuelta.

Podemos enlistar las siguientes características importantes:

ü  Su rango de frecuencia es UHF.

ü  Su impedancia es de 50 y 75 Ohms.

ü  Presentación macho y hembra

ü  Limite de tensión 5 KV.

2.    Conector UHF su nombre es tomado de la banda de ultra alta frecuencia, fue diseñado por Aphenol para cables coaxiales.

Su uso se extiende por ser robusto y barato.

Los conectores de la serie UHF son robustos, con acoplamiento a rosca y antigiro. Su impedancia característica no está definida, aunque se suele usar en aplicaciones de 50 Ω. Su uso debe quedar limitado a unos 300 MHz, con el fin de obtener buenos VSWR. Las aplicaciones principales de estos conectores UHF se encuentran en los sistemas móviles de comunicaciones de baja frecuencia.

Podemos enlistar las siguientes características importantes:

ü  Rango de frecuencia UHF, en ocasiones se extiende a 500 MHz

ü  Presentacion macho y hembra

ü  Limite de tensión 3 KV.

3.    Conector tipo N (Nary o Neil)  originalmente es producido por Maury para uso militar. Su objetivo era conseguir un conector para cable coaxial robusto, resistente a la intemperie, de tamaño medio y con buenas prestaciones en radiofrecuencia hasta 11 GHz, siendo el primero con buenas propiedades en la banda de microondas.

Conectores N estándar

Impedancia: 50 Ω

Frecuencia: 0 - 11 GHz

Tensión máxima de pico: 1.500 V

Relación de onda estacionaria entre 0 y 11 GHz:

1'3 Para conectores rectos de grado militar (MIL-C-39012)

1'35 Para conectores en ángulo recto de grado militar (MIL-C-39012)

Conectores N corrugados

Impedancia: 50 Ω

Frecuencia: 0 - 11 GHz

Pérdidas de retorno:

33 dB (1-2 GHz)

28 dB (2-3 GHz)

Tensión máxima (RMS): 707 V

Podemos enlistar las siguientes características importantes:

ü  Impedancia 50 Ohms.

ü  Rango de frecuencias RF hasta 300 MHz

ü  Tensión máxima 4 Kv

ü  Robusto macho/hembra

4.    Conector F

El conector F es un tipo de conector para cable coaxial de radiofrecuencia, de uso común en la televisión terrestre por antena aérea, televisión por cable y universal para la televisión por satélite y los cable módems, por lo general con el cable RG-6 o en instalaciones antiguas con RG-59.

Fue inventado por Eric E. Winston en la década de 1950, mientras trabajaba para Jerrold Electronics en el desarrollo de la televisión por cable.

En la década de 1970 se convirtió en lugar común para las conexiones de televisión de la antena de VHF, cuando el cable coaxial reemplazó al cable bifilar, y más tarde también para UHF.

El conector F es barato y sin embargo tiene 75 ohmios (75 Ω) de adaptación de impedancia hasta 1 GHz y cuenta con un ancho de banda utilizable de hasta varios GHz. Una de las razones de su bajo costo es que utiliza el conductor sólido (cable central) de los tipos especificados de cable coaxial como pin del conector macho. Este diseño está sujeto a las propiedades de la superficie del conductor interno (que debe ser alambre sólido) y que no es resistente a la corrosión, por lo que son necesarias versiones resistentes al agua para uso exterior (por ejemplo, en las antenas).

Se suele prensar, o a veces atornillar, el cuerpo del conector macho sobre la malla exterior expuesta. El estándar en la industria del cable actualmente es el uso de accesorios de compresión.

Los conectores hembras tienen hilos UNEF 3/8-32 (9.525mm de diámetro). La mayoría de los conectores macho tienen un anillo de conexión roscado, aunque también hay disponibles versiones encastrables. Las terminaciones de los conectores F encastrables presentan un blindaje pobre contra las señales que le llegan por el aire (por ejemplo, una instalación de televisión por cable -hecha con conectores F- puede ser interferida fácilmente por un transmisor de TV que se encuentre cerca).

Podemos enlistar las siguientes características importantes:

ü  Rango de frecuencia hasta 1GHz

ü  Impedancia característica 75 Ohms

ü  Macho-hembra robusta

ü  Tensión máxima 4Kv

Observaciones.

·         Fueron creados para los cables que se necesitaban para manejar frecuencias mas altas y para la digitalización de señales

·         Los conectores trabajan a en el rango de frecuencia similar (rango de frecuencia UHF entre 300MHz y 3 GHz a excepción del conector N que trabaja a una frecuencia mayor.

·         Su límite de tensión ronda los 4 y 5 KV respectivamente.

·         Los 3 conectores cuentan con presentación macho y hembra (un enchufe o un

c-conector)

·         Su impedancia característica está en 50 o 75 Ω dependiendo el conector

·         Los 3 conectores son de diseño parecido, pero hay pequeñas diferencias entre ellas como por ejemplo el diámetro del conductor o la forma de su rosca, etc.

Conclusiones.

Concluimos que los 3 conectores para cable tipo coaxial tienen características muy parecidas y sus usos no son tan diferentes, sirven para transmitir señales de comunicación, ya sea para mostrar imagen, conexión de redes de ethernet así como para la televisión terrestre o para la radio en el caso del conector UHF, también concluimos que dependiendo la impedancia a la que trabajen se tendrá una transmisión digital o una transmisión análoga, entonces finalmente esos conectores nos sirven para mejorar la transmisión de comunicación (mediante un conductor de base) , haciendo más eficiente la conducción de las señales e información.