estos es una exposición sobre de las clases de acoples para lineas de transmision.

1. ACOPLADORES LINA MARIA CHARRY BRAYAN ALEXANDER BELEÑO CAMILO GOMEZ

2. BALUN BALUN = BALanced-Unbalanced Transformer Un BALUN es usado frecuentemente en radiocomunicaciones para permitir la conexion de un cable desbalanceado a una antena balanceada.

3. SISTEMAS BALANCEADOS Un dispositivo es balanceado cuando la corriente eléctrica que circula por él es simétrica con respecto a la tierra común. Casi todos los tipos de antena (excepto las verticales) son simétricas, o sea que la conexión es indiferente. El cable coaxial, en cambio, es asimétrico. Si no se desea que por la malla de un cable coaxial circulen corrientes, hay que poner algún elemento que permita hacer el cambio de balanceado a no balanceado

4. La función principal del BALUN es conectar una línea simétrica a una asimétrica, y así ayudar a minimizar las pérdidas, entre otras funciones. EFECTO KELVIN Este fenómeno sucede cuando conectamos un cable coaxial desbalanceado a un dipolo balanceado: la corriente eléctrica de alta frecuencia tiende a circular por la superficie de los conductores, perjudicando las líneas de transmisión.

5. Ejemplo CABLE COAXIAL OSCILADOR ANTENA DIPOLO

6. Un cable coaxial está construido con un conductor central, un material separador y un conductor exterior. Si conectamos este cable a una antena dipolo y le aplicamos energía de RF, circulará corriente eléctrica por el conductor central hacia uno de los lados del dipolo y por el conductor exterior hacia el otro lado, para que sea radiada por ésta. Como consecuencia del efecto, circulará corriente por el interior de éste ultimo conductor y por el exterior del mismo, pero al ser de direcciones opuestas y de igual magnitud se cancelarán y el cable no radiará energía.

7. Parte de la energía radiada por la antena se devuelve generando una corriente por la parte exterior del conductor externo, el cable coaxial tenderá a radiar energía de RF comportándose como si la antena dipolo tuviera otro elemento radiante. Ésta radiación dependerá de la impedancia del conductor externo con respecto a tierra. Por no ser parte de la radiación de la antena, producirá una deformación de sus diagramas de radiación, entre otros efectos. En estos casos, un BALUN debe aumentar la impedancia del conductor exterior de forma que la corriente de RF disminuya y por tanto la radiación baje o se elimine por completo.

8. CARACTERISTICAS Simetrización de corriente Adaptación de impedancias Usados como adaptadores de impedancias, son reversibles. Por lo tanto, 1:4 = 4:1 La potencia a transmitir depende tanto de la geometría como del material con el que esté construido. Para mayor eficiencia, debe ser usado lo más próximo posible a la antena.

9. Si se usa un BALUN con dieléctrico de ferrita, pasada cierta potencia, el material se calienta; si la temperatura sobrepasa la Temperatura de Curie (perdida del magnetismo) del material, el BALUN pierde sus propiedades. Para evitar esto, los BALUN se hacen con dieléctrico de aire; sin embargo, el precio a pagar es que a potencia igual, es preciso construir bobinas demasiado grandes como para ser prácticas. El BALUN no genera potencia pero si tiene pérdidas. Llamamos pérdida de inserción a la atenuación sufrida por la señal a la salida del dispositivo ( ~ 0,3 dB)

10. TIPOS DE BALUN BALUN COAXIAL BALUN TROMBONE BALUN BAZOOKA BALUN CON TRANSFORMADOR DE FERRITA BALUN CHOKE

11. BALUN COAXIAL Cumple las funciones de transformador de impedancia y balanceador.

12. La adaptación de impedancias se logra mediante la conexión de cables coaxiales cortados a una longitud múltiplo de λ/4. Funcionan en un rango muy estrecho de frecuencias, lo que los convierte de hecho también en filtros Los BALUNS de cable coaxial son utilizados sobre todo en VHF o UHF, en donde se usan longitudes de cable entre algunos cms. y 1m. de largo.

13. BALUN TROMBONE (λ/2) Transforma con una relación de 4:1 y su eficiencia de balance es variable con la frecuencia, pero su ROE a la entrada es casi independiente de ella. Su construcción es simple y de tamaño reducido en las bandas de VHF/UHF.

15. Construcción Para el caso Z=RL/2 se obtiene adaptación perfecta en toda la banda y en dicho caso Zin=RL/4, por lo que dicho BALUN tiene relación de transformación de 4:1. Por diseño, L=λ0/4.

16. BALUN BAZOOKA Es utilizado cuando los niveles de impedancia son similares y la antena opera en una banda estrecha. Sus dimensiones no son exageradas para VHF/UHF y su eficiencia es máxima a frecuencia central. Presenta una impedancia infinita a la corriente que quiere circular por la parte externa de la malla coaxial. Esto se consigue por medio de un transformador de λ/4 en corto circuito. Fuera de la frecuencia central, la operación es aun satisfactoria.

18. BALUN DE FERRITA Es un transformador de banda ancha con entrada asimétrica y salida simétrica. Se puede construir con núcleo de aire o bien de ferrita. Es el más utilizado en receptores de radio y TV. Es bastante complejo su cálculo y construcción. Poseen un gran ancho de banda y una gran rigidez. Existen modelos con relación 1:1 y de 1:4 en impedancia.

19. Soportan hasta 1KW de potencia a la salida. Rango de frecuencias de 1.8 - 60 MHz Se usan para mayor rendimiento en las antenas de radio. El núcleo de ferrita contribuye a incrementar el ancho de banda de la antena, debido a su alto grado paramagnético. El número de vueltas del primario y secundario depende de la relación de impedancia que se pretenda acoplar, junto con el toroide del tamaño elegido.

20. El campo magnético se confina dentro de un toroide. La ventaja de los toroides es que por su geometría y su material, confinan muy bien el campo magnético, limitando así las pérdidas.

22. BALUN CHOKE Consiste en hacer una inductancia con el propio cable coaxial, de tal forma que las corrientes inducidas en la malla del mismo no puedan circular por él. Al tener el cable coaxial la malla por fuera y el conductor vivo por dentro, esta bobina sólo afecta a la malla. Si la bobina así formada tiene suficiente inductancia, impedirá que las corrientes circulen por la malla. Para antenas que funcionen a mas de 10 MHz, bastan 20 espiras de un diámetro de 25 cms.

23. Se puede lograr lo mismo, haciendo que el cable coaxial dé varias vueltas alrededor de un toroide de ferrita, con lo que el numero de espiras será mucho menor.

24. Tecnicas de acoplamiento El funcionamiento de un sistema de antenas en un rango de frecuencia no es completamente dependiente de la respuesta de frecuencia del elemento de la antena en sí, sino más bien en las características de frecuencia de la línea de transmisión combinación de elementos de la antena. También la variación de cada uno en función de la frecuencia no es la misma. Así, el acoplamiento eficiente de redes de adaptación deben ser diseñadas para que traten de pareja, coinciden con las características de los dos elementos en el rango de frecuencia deseada. Enmuchas redes de acoplamiento es similar al que se utiliza para conectar la línea de transmisión a el elemento de la antena y que puede ser diseñado para proporcionar características de frecuencia aceptable.

25. T-match La adaptación en T permite acoplar una baja impedancia con otra mayor. Las dos varillas paralelas al dipolo funcionan como líneas de transmisión de acoplamiento. Los condensadores sirven para anular la inductancia de las barras añadidas.

28. 3.) Determinamos la impedancia en los terminales de entrada del elemento T mediante:

31. Los capacitores en serie eliminan la reactancia a la frecuencia central dada y mantienen el balance del sistema. Estos capacitores se seleccionan de tal manera que ZIN = RIN.

35. Impedancia característica del cable coaxial

36. Separación entre los centros de los elementos y gamma: s

37. Radio de los elementos de la antena y gamma: a y a`

38. Distancia de la separación de conexión del elemento gamma al elemento antena, a la conexión de la línea de transmisión al elemento antena: l`/2 Lo que se busca definir es el valor final de l`/2 que determine el valor de la capacitancia que haga que ZIN = Zo.

39. Ejemplo: (gamma match) La longitud eléctrica: l/2 del elemento excitador de una antena YagiUda es de 20 m. y su impedancia en su punto central es de: 30.44 – j 30.44 Ω. Se desea conectarla a una línea de transmisión tipo coaxial de: Zo = 50 Ω, usando un acoplamiento gamma. El elemento de la antena y el elemento gamma son hechos de tubos de aluminio con diámetros de 2a = 0.95 x 10-3 λ y 2a` = 3.175 x 10-4 λ respectivamente. El distanciamiento entre el centro radial del elemento antena y el elemento gamma es de: s = 3.81 x 10-3 λ. Determinar la capacitancia del condensador, del acople, suponiendo que se empieza con una distancia de separación de conexión del elemento gamma al elemento antena de: l`/2 = 0.036 λ.

46. Esta impedancia, es una reactancia inductiva ya que la longitud del elemento gamma siempre será menor que λ/2. Se puede determinar mediante la carta de Smith, mediante el siguiente proceso:

47. Se localiza el punto zs = 0 + j0, correspondiente a la impedancia de carga en corto circuito.

48. Se hace un desplazamiento hacia el generador en un valor de l`/2. el punto encontrado representa zg.