Lineas de Transmision

1. Líneas de transmisión

2. Introducción
• Líneas de transmisión:
– Sistemas de conductores metálicos
– Trasfiere energía eléctrica de un punto a otro
– Pueden tener distintas longitudes
– Se usan para propagar:
• cd o ca de baja frecuencia.
• frecuencias altas

3. Ondas electromagnéticas transversales
• Es la propagación de la energía eléctrica por
una línea de transmisión (EMT).
• Viaja principalmente en el dieléctrico.
• La dirección de desplazamiento es
perpendicular a la dirección de propagación.
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=35

4. Ondas electromagnéticas transversales
Una línea de transmisión ordinaria es bidireccional; la onda
puede propagarse en ambas direcciones.

5. Ondas electromagnéticas transversales
• Características:
– Velocidad de onda.
Depende de:
1. El tipo de onda
2. La características del medio de propagación
– Frecuencia y longitud de onda
Las ondas son periódicas y repetitivas.

6. Ondas electromagnéticas transversales
Propagación de una onda por una línea de transmisión

7. Tipo de líneas de transmisión
Balanceadas
• Ambos conductores de la LT conducen corrientes de señal.
• Ninguno de ellos esta al potencial de tierra.
• La señal que se transmite se mide como la diferencia de
potencial entre los dos cables.
• La mayoría de la interferencia por ruido, se induce igualmente en
ambos cables, produciendo corrientes longitudinales que se
cancelan en la carga.

8. Tipo de líneas de transmisión
• Balanceadas
Corrientes de circuitos metálicos y de corrientes longitudinales

9. Tipo de líneas de transmisión
Desbalanceadas
• Un cable se encuentra en el potencial de tierra, mientras que el otro cable
se encuentra en el potencial de la señal.
• También llamado transmisión de señal asimétrica.
• El cable de tierra también puede ser referencia a otros cables que llevan
señales.
• La diferencia de potencial en cada alambre se señal se mide entre el y la
tierra.

10. Tipo de líneas de transmisión
• Balunes:
– Circuitos que se utiliza para conectar una línea de
transmisión balanceada a una desbalanceada.
– Para las frecuencias relativamente altas, existen
varios tipos diferentes de Balunes.

11. Tipo de líneas de transmisión
• Líneas de transmision de conductor paralelo.
– Línea de transmisión de cable abierto.
• Es un conductor paralelo de dos cables.
• Están espaciados muy cerca.
• Tiene espaciadores no conductivos se colocan a
intervalo periódicos.
• El dieléctrico es simplemente el aire

12. Tipo de líneas de transmisión
• Líneas de transmision de conductor paralelo.
– Cables gemelos:
• Llamado comúnmente cables de cinta.
• Tiene dieléctrico sólido, continuo.
• Dieléctrico: Teflón y polietileno.
Conductores

13. Tipo de líneas de transmisión
• Líneas de transmision de conductor paralelo.
– Par trenzado.
• Se trenzan entre si dos conductores aislados.
• Se cubren de varios tipos de fundas dependiendo de su
uso.
• Los pares vecinos se trenzan con diferente inclinación
para reducir la interferencia por inductancia mutua.
• Posee constantes primarias(R,L,C y conductancia)

14. Tipo de líneas de transmisión
• Líneas de transmision de conductor paralelo.
– Par de cables protegidos con malla
• Encierran las líneas de transmisión en una malla metálica
conductora, los conductores paralelos están separados un
dieléctrico sólido
• Reduce las pérdidas por radiación e interferencia.
• La malla se conecta a tierra y actúa como una protección.
• Evita:
– Que las señales se difundan más allá de sus límites
– Que la interferencia electromagnética llegue a los conductores de
señales

15. Tipo de líneas de transmisión
• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.
– Los dos conductores tienen el mismo eje
– Son apropiadas para la aplicaciones de alta frecuencia
– A frecuencias altas:
• Reducen las perdidas.
• Aislar la trayectoria de transmisión.
– El conductor externo de un cable coaxial gralmente
está unido a tierra, sirve como retorno y como
blindaje.
– Se usan en las aplicaciones desbalanceadas.
– Impedancia característica relación entre la tensión
aplicada y la corriente absorbida.

16. Tipo de líneas de transmisión
• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.
– Líneas rígidas llenas de aire.
• El conductor central está rodeado por un
conductor externo tubular.
• El material aislante es el aire.
• El conductor físicamente está aislado
• Y separado del conductor central por un
espaciador(pirex, polietileno).
• Son costosos.

17. Tipo de líneas de transmisión
• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.
– Líneas sólidas flexible
• El conductor externo o malla está trenzada y es flexible.
• El material aislante es un material sólido no conductivo.
• El conductor interno es de cobre flexible sólido o hueco.
• Los cables coaxiales sólidos tienen pérdidas menores.
• Son fáciles de construir, instalar y de dar mantenimiento.
• Son relativamente inmunes a la radiación externa.
• Operan a frecuencias altas y se tienen que usar en el modo
desbalanceado.

18. Tipo de líneas de transmisión
• Línea de transmisión coaxial o concéntrica.
– Líneas sólidas flexible

19. Circuito equivalente de una línea de
transmisión
• LINEAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS
– Están determinadas por sus propiedades
eléctricas y de sus propiedades físicas.
– Las propiedades determinan a su vez las
constantes eléctricas Primarias:
• (R) resistencia;
• (L) inductancia;
• (C) capacitancia ;
• (G) conductancia.

20. Circuito equivalente de una línea de
transmisión
• Características de transmisión:
– Se denominan constantes secundaria.
– Se calculan a partir de las constantes primarias;
ellas son:
• Impedancia característica
• Constante de propagación

21. Circuito equivalente de una línea de
transmisión
• Línea de transmisión de dos hilos paralelos.
"ES UN MEDIO O DISPOSITIVO POR DONDE SE PROPAGA O TRANSMITE INFORMACIÓN
(ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS) A ALTAS FRECUENCIAS.“

22. Circuito equivalente de una línea de
transmisión
• Calculo de la impedancia característica.
– Para altas frecuencias el calculo es más práctico y
comprensible.
– Para frecuencias extremadamente altas, la
inductancia y la capacitancia dominan.

23. Circuito equivalente de una línea de
transmisión
• Constante de propagación
– Se usa para expresar:
• La atenuación o perdida de señal.
• Y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de
una línea de transmision.
• En una línea infinitamente larga no se refleja energía
hacia la fuente.

24. Circuito equivalente de una línea de
transmisión
• Constante de propagación
– Es una magnitud compleja definida por:
– En cada distancia igual a la longitud de onda se produce un
desplazamiento de
– La perdida de voltaje o corriente de una señal es la parte
real y el desplazamiento da fase es la parte imaginaria.

25. Propagación de ondas en líneas de
transmision.
La EMT se propaga a la velocidad de la luz en el vacio, pero en
un conductor y en un dieléctrico viajan con mas lentitud.
• Factor de velocidad: Definición matemática

26. Propagación de ondas en líneas de
transmision.
Factores de velocidad Constantes dieléctricas
Demostrando que el tiempo de carga del dieléctrico es
y que si reemplazamos T
obtenemos

27. Propagación de ondas en líneas de
transmision.
• Longitud eléctrica de una línea de transmision
– Es importante la relación entre la longitud de la línea y la
longitud de la onda que se propaga por ella.
– Se considera línea larga de transmisión a aquella que es un
dieciseisavo mayor que la longitud de onda.
• Líneas de retardo
– Introducen un retardo intencional en la propagación de la
EMT.
– El retardo es función de la inductancia y capacitancia de la
línea.

28. Perdidas en la línea de transmision
• Perdidas en el conductor
– Posee una resistencia finita
– Hay una perdida de potencia inevitable.
• Perdidas por radiación
– Separación entre los conductores de una LT.
– La línea actúa como antena.
– Se transfiere energía a cualquier material
conductor cercano

29. Perdidas en la línea de transmision
• Perdida por calentamiento del dieléctrico.
– La diferencia de potencial entre dos conductores
de la LT produce el calentamiento de dieléctrico.
– El calor de toma de la energía que se propaga por
la LT.
• Perdida por acoplamiento.
– Ocurre cada vez que una conexión se hace desde
o hacia la línea.
– O cuando se conectan dos partes separadas de
una línea de transmisión.

30. Perdidas en la línea de transmision
Las discontinuidades tienden a calentarse, a
radiar energía, y a disipar potencia.
• Corona (descargas luminosas)
– Se produce entre los dos conductores de una LT.
– Un diferencia de potencial entre ambos excede el
voltaje ruptura del dieléctrico.
– Una corona destruye la LT.

31. Ondas Incidentes y reflejadas
•En una LT ordinaria, la potencia puede propagarse en
ambas direcciones.
•De forma similar existen voltajes y corrientes
incidentes y reflejadas.
•Las potencia reflejada es la porción de la potencia
incidente (que no es absorbida por la carga)
•Por lo tanto la potencia incidente siempre es menos o
igual a la reflejada.

32. Ondas Incidentes y reflejadas

33. Ondas Incidentes y reflejadas
• Líneas Resonantes Y No Resonantes.
– Líneas Resonantes:
• La energía se refleja entre las terminales de la carga y la
fuente.
• Y se transfiere en forma alternada entre los campos
magnéticos y eléctricos de la inductancia y capacitancia
distribuidas.
– Líneas No Resonantes:
• No presenta potencia reflejada.

34. Ondas Incidentes y reflejadas
• Coeficiente de reflexión:
– Es una cantidad vectorial.

35. Ondas estacionarias
• Línea acoplada:
– La carga absorbe toda la potencia incidente
– Zo = ZL
• Línea no acoplada:
– Parte de la potencia incidente es absorbida por la
carga y parte es reflejada hacia la fuente(línea
descompensada).
– Presentan ondas viajeras.
– Estas establecen un patrón de interferencia
conocida como onda estacionaria.

36. Ondas estacionarias

37. Ondas estacionarias
• Relación de ondas estacionarias (SWR).
– Es la relación del voltaje máximo con el
voltaje mínimo
– O de la corriente máxima con la corriente
mínima de una onda estacionaria en una
línea de transmisión.
– Cuando la carga es puramente resistiva:
SWR=V.max = Zo
V.min ZL

38. Ondas estacionarias
• Ondas estacionarias en una línea abierta.
– Si las ondas alcanzan una terminación abierta se
reflejan nuevamente hacia la fuente.
– Características:
1. La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo (sin
desfasaje).
2. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente
180° de cómo habría continuado.
3. La suma de las formas de ondas de corrientes reflejada e
incidente es mínima a circuito abierto.
4. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e
incidente es máxima a circuito abierto

39. Ondas estacionarias en una línea
abierta.

40. Ondas estacionarias
• Ondas estacionarias en una línea en corto
circuito.
– El voltaje incidente y las ondas de corriente se
reflejan nuevamente de la manera opuesta.
– Características:
1. La onda estacionaria de voltaje se refleja 180°
invertidos de cómo habría continuado.
2. La onda estacionaria de corriente se refleja hacia
atrás como si hubiera continuado.
3. La suma de las formas de ondas incidentes y
reflejadas es máxima en corto

41. Ondas estacionarias en una línea en
corto circuito.

42. Líneas de transmision de microcinta y
de cinta
• A bajas frecuencias (f<300 MHz):
– Las características en línea abierta y en corto
tienen poca importancia.
• Para aplicaciones de alta frecuencia(300 a
3000 MHz):
– Se usan líneas especiales hechas con patrones de
cobre en una tarjeta de circuito impreso.

43. Líneas de transmision de microcinta y
de cinta
• Microcinta:
– Es un conductor plano separado de un plano de
tierra con un material dieléctrico aislante.
– El plano de tierra sirve como punto comun del
circuito
– Y debe ser por lo menos 10 veces mas ancho que
el conductor superior.
– Debe conectarse a tierra

44. Líneas de transmision de microcinta y
de cinta
• Línea de cinta:
– Es un conductor plano emparedado entre dos
planos de tierra
– Es menos propensa a irradiar que las microcintas
por lo que sus perdidas son menores
– Se usan con mayor frecuencia en líneas en
cortocircuitos.