domingo, 20 de noviembre de 2016
Aplicaciones de la fibra óptica.
Telecomunicaciones
Un sistema de comunicaciones
ópticas es una forma de transmitir información cuyo soporte básico es la luz.
La información viaja en forma de luz a lo largo de dicho sistema. Hoy en día ,
se sabe que la forma más eficiente de que la luz viaje desde un punto hasta
otro es mediante la fibra óptica.
Internet
El servicio de conexión a
Internet por fibra óptica, derriba la mayor limitación de este medio: La
lentitud del trato de la información. La conexión de Internet mediante fibra a
parte de ser mucho mas rápida, no nos plantea un gran problema que sucede con
el método convencional: caerse de la red continuamente. La fibra también nos
resuelve en gran medida los problemas de masificación de interlocutores, aunque
esto todavía no está totalmente resuelto.
Nos permite trabajar con
gran rapidez en entornos multimedia, tales como videos, sonidos, etc. Por ello
las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio. Recientemente
un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra óptica.
Redes
La fibra óptica ha ganado
gran importancias en el campo de las redes de área local. Al contrario que las
comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de
abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o
impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite
fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de
nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la
capacidad de los sistemas de fibra.
Las computadoras de una red
de área local están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y
suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN (redes locales de
información) permite la transferencia rápida y eficaz de información en el seno
de un grupo de usuarios y reduce los costes de explotación.
Otros recursos informáticos
conectados son las redes de área amplia (WAN, Wide Area Network) o las
centralitas particulares (PBX). Las WAN son similares a las LAN, pero conectan
entre sí ordenadores separados por distancias mayores, situados en distintos
lugares de un país o en diferentes países; emplean equipo físico especializado
y costoso y arriendan los servicios de comunicaciones.
Telefonía
En este campo es en el que
más se está extendiendo la fibra óptica. Actualmente, en todas las modernas
ciudades se está introduciendo el sistema de fibra para el teléfono e Internet.
La fibra nos permite una comunicación libre de interferencias, así como de
posibilidad de boicoteo de la línea (tan común en las líneas de cobre) .El
sonido es mucho mas nítido, y no hace falta, como en el resto de las
telecomunicaciones por fibra el empleo de amplificadores de señal cada pocos
kilómetros.
Otra ventaja del teléfono
mediante fibra óptica es la posibilidad de establecer conexión de Internet y
teléfono al mismo tiempo y con tan solo una línea. Esto no sería posible en una
línea de teléfono convencional debido a lo reducido de su ancho de banda para
transmitir información.
Otras Aplicaciones
La fibra óptica permite
acceder a una infinidad de servicios referente a las telecomunicaciones tales
como:
Televisión: Recepción de una
gran número de canales con distintas opciones de compra. Paquete básico,
canales premium, vídeo bajo demanda, pago por visión ... una oferta amplísima
compuesta por canales informativos, musicales, espectáculos, deportivos,
documentales, infantiles...
Banco en Casa: Realización
de cualquier tipo de transacción bancaria, desde movimientos entre cuentas,
contratación de un depósito o la cancelación y cambio de entidad.
Telecompra: Tendrá acceso
directo a anuncios por palabras con opción a compra, hasta navegar por un
centro comercial con la posibilidad de adquirir el objeto que más desee.
Telemedida: La fibra óptica
permite recoger información sobre medidas de servicios como el agua, el gas o
la electricidad que, posteriormente serán enviados a las empresas
correspondientes que nos pasarán la factura de acuerdo con lo consumido.
Web TV: Será uno de los
mejores ejemplos de la interactividad que permite la fibra óptica. Facilitará
el acceso a información sobre restaurantes, comercios, eventos, espectáculos...
Radio Digital: Canales
temáticos para todos los gustos musicales, pero con la mejor calidad de sonido.
domingo, 2 de octubre de 2016
Radios de onda corta
La segunda practica que realizamos en el laboratorio de ondas trato de medir la potencia que transmitía un radio de onda corta y también la potencia después de pasar por una linea de cable coaxial RG11 con 75 ohm de impedancia característica.
El procedimiento que se siguió fue el siguiente:
1. conectamos el radio a la fuente de alimentación.
2. después conectamos el radio al wattimetro para poder así medir la potencia de salida.
3. conectamos el wattimetroa la linea de cable coaxial RG11 con impedancia característica de 75 ohm.
4. se conecto el otro extremo de la linea a otro wattimetro para medir la potencia de entrada en la carga.
5. al final conectamos la carga con una impedancia aproximada ala del la linea coaxial; 74.5 ohm.
los datos obtenidos fueron los siguientes.
⦁ potencia inicial: aproximado a 2 watts.
⦁ potencia final: 1 watt.
La teoría dice que una linea acoplada es el resultado de que la impedancia característica sea igual a la impedancia de la carga y con esto se evita la existencia de perdidas de información en la linea de transmisión, en este caso existe una diferencia de 0.5 ohm entre las impedancia, esto se nota en los resultados obtenidos al ver que si existe una perdida de potencia de aproximadamente 1 watt.
WATTIMETRO
Un wattímetro direccional de RF es un dispositivo de inserción (pasante) capaz de medir una tensión o una corriente de DC proporcional a la potencia que se propaga a lo largo de una línea de transmisión en forma direccional, es decir, en un sentido u otro.
Básicamente consta de un sistema acoplador que toma una muestra de la onda que se propaga en un sentido u otro, un circuito rectificador y un indicador calibrado en watts. La directividad del acoplamiento será la cualidad que tenga el wattímetro en poder discriminar entre la onda que se propaga en el mismo sentido del acoplamiento de aquella onda que se propaga en sentido opuesto.
Acoplador direccional tipo Bruene:
Este tipo de acoplador se basa en la interacción entre un acoplamiento capacitivo, formado por un divisor capacitivo con una tensión Vc proporcional a la tensión de la línea VL, y un acoplamiento inductivo M (a través de un transformador toroidal por ejemplo) con una corriente proporcional a la corriente de la línea IL.
La tensión en la entrada del circuito rectificador será: Vm = VR + VL
Debido a que la corriente inductiva tiene el mismo signo que la dirección de la onda que se propaga (incidente o reflejada) pero la corriente capacitiva es independiente de la misma, la directividad se logrará cuando ambos acoplamientos sean iguales y las corrientes en un sentido se sumen y en el otro sentido se anulen. Finalmente se mide la corriente rectificada con un amperímetro calibrado en potencia.
A continuación se observan 2 tipos de acopladores tipo Bruene. El circuito de la izquierda posee 2 acoplamientos capacitivos idénticos, un transformador entre ambos y 2 circuitos rectificadores. En el circuito dela derecha, se le agrega al secundario del transformador, un punto medio y así se elimina uno de los acoplamientos capacitivos. En ambos casos se necesitan 2 medidores (incidente y reflejada) o un medidor y una llave selectora.
RADIOS DE ONDA CORTA.
La onda corta, también conocida como SW (del inglés shortwave) o HF (high frequency) es una banda de radiofrecuencias comprendidas entre los 2300 y los 29 999 kHz en la que transmiten (entre otras) las emisoras de radio internacionales para transmitir su programación al mundo y las estaciones de radio aficionados.
En estas frecuencias las ondas electromagnéticas, que se propagan en línea recta, rebotan a distintas alturas (cuanto más alta la frecuencia a mayor altura) de la ionosfera (con variaciones según la estación del año y la hora del día), lo que permite que las señales alcancen puntos lejanos e incluso den la vuelta al planeta.
Se distinguen: entre 14 MHz y 30 MHz las bandas altas o bandas diurnas cuya propagación aumenta en los días de verano, y entre 3 MHz y 10 MHz las bandas bajas o nocturnas cuya propagación es mejor en invierno. Las bandas intermedias como la de radio aficionados de 10 MHz (30 m) y la de radiodifusión internacional de 25 m presentan características comunes a ambas.
Las bandas nocturnas son bandas cuya propagación es mejor durante la noche, y mejor en las noches de invierno.
Las bandas diurnas son bandas que, debido a la física de la ionosfera, tienen una mejor propagación de día que de noche, y mucho mejor durante los días de verano. Además, las bandas altas presentan otros modos de propagación, comunes con los de la VHF, como las Esporádicas-E.
La estación del año influye no sólo en la duración respectiva del día y de la noche. También influye en la llamada propagación en zona gris, que permite aprovechar una buena propagación durante algunos minutos entre zonas que comparten la misma hora solar de amanecer o puesta del sol.
En radiodifusión están las bandas tropicales de 90, 75 y 60 metros, y las bandas internacionales de 49, 41, 31, 25, 21, 19, 16, 13 y 11 metros.
Los radio aficionados cuentan con varias bandas en HF: las de 3, 7, 10, 14, 18, 21, 24 y 28 MHz, que corresponden a las bandas de 80, 40, 30, 20, 17, 15, 12 y 10 metros respectivamente.
La radio de onda corta es similar a las estaciones de onda media local (AM) que se pueden oír normalmente, sólo que la señal de onda corta viaja más distancia.
Normalmente se utiliza el modo AM (Amplitud Modulada) y la BLU o SSB (Banda Lateral Única o Single Side Band) tanto superior como inferior. También se usa el modo de telegrafía CW, el RTTY, la Frecuencia Modulada, la SSTV, entre otros tipos de modulación.
A pesar de lo que se piensa, no se necesita una radio extraordinaria para oír estas transmisiones provenientes de todo el mundo. Todo lo que se necesita es una radio "normal" que pueda recibir la banda de onda corta. Tales radios pueden ser muy baratos. Para oír transmisiones internacionales, puede usarse simplemente la antena telescópica que se encuentra en muchas radios de FM. Sin embargo para la recepción de transmisiones internacionales más exóticas se debe conectar un trozo de cable ó alambre simple a la antena de un radio. Puede encontrarse mucha información al respecto en algunos programas en onda corta, en revistas como "ShortWave Magazine" (SWM), o a menudo en los grupos de noticias especializados, como "rec.radio.shortwave".
Las bandas compiten actualmente con la programación entregada por satélite.
Actualmente, en varios países las emisiones tradicionales en analógico (AM) se están sustituyendo por emisiones digitales en formato DRM.
El procedimiento que se siguió fue el siguiente:
1. conectamos el radio a la fuente de alimentación.
2. después conectamos el radio al wattimetro para poder así medir la potencia de salida.
3. conectamos el wattimetroa la linea de cable coaxial RG11 con impedancia característica de 75 ohm.
4. se conecto el otro extremo de la linea a otro wattimetro para medir la potencia de entrada en la carga.
5. al final conectamos la carga con una impedancia aproximada ala del la linea coaxial; 74.5 ohm.
los datos obtenidos fueron los siguientes.
⦁ potencia inicial: aproximado a 2 watts.
⦁ potencia final: 1 watt.
La teoría dice que una linea acoplada es el resultado de que la impedancia característica sea igual a la impedancia de la carga y con esto se evita la existencia de perdidas de información en la linea de transmisión, en este caso existe una diferencia de 0.5 ohm entre las impedancia, esto se nota en los resultados obtenidos al ver que si existe una perdida de potencia de aproximadamente 1 watt.
WATTIMETRO
Un wattímetro direccional de RF es un dispositivo de inserción (pasante) capaz de medir una tensión o una corriente de DC proporcional a la potencia que se propaga a lo largo de una línea de transmisión en forma direccional, es decir, en un sentido u otro.
Básicamente consta de un sistema acoplador que toma una muestra de la onda que se propaga en un sentido u otro, un circuito rectificador y un indicador calibrado en watts. La directividad del acoplamiento será la cualidad que tenga el wattímetro en poder discriminar entre la onda que se propaga en el mismo sentido del acoplamiento de aquella onda que se propaga en sentido opuesto.
Acoplador direccional tipo Bruene:
La tensión en la entrada del circuito rectificador será: Vm = VR + VL
Debido a que la corriente inductiva tiene el mismo signo que la dirección de la onda que se propaga (incidente o reflejada) pero la corriente capacitiva es independiente de la misma, la directividad se logrará cuando ambos acoplamientos sean iguales y las corrientes en un sentido se sumen y en el otro sentido se anulen. Finalmente se mide la corriente rectificada con un amperímetro calibrado en potencia.
A continuación se observan 2 tipos de acopladores tipo Bruene. El circuito de la izquierda posee 2 acoplamientos capacitivos idénticos, un transformador entre ambos y 2 circuitos rectificadores. En el circuito dela derecha, se le agrega al secundario del transformador, un punto medio y así se elimina uno de los acoplamientos capacitivos. En ambos casos se necesitan 2 medidores (incidente y reflejada) o un medidor y una llave selectora.
RADIOS DE ONDA CORTA.
La onda corta, también conocida como SW (del inglés shortwave) o HF (high frequency) es una banda de radiofrecuencias comprendidas entre los 2300 y los 29 999 kHz en la que transmiten (entre otras) las emisoras de radio internacionales para transmitir su programación al mundo y las estaciones de radio aficionados.
En estas frecuencias las ondas electromagnéticas, que se propagan en línea recta, rebotan a distintas alturas (cuanto más alta la frecuencia a mayor altura) de la ionosfera (con variaciones según la estación del año y la hora del día), lo que permite que las señales alcancen puntos lejanos e incluso den la vuelta al planeta.
Se distinguen: entre 14 MHz y 30 MHz las bandas altas o bandas diurnas cuya propagación aumenta en los días de verano, y entre 3 MHz y 10 MHz las bandas bajas o nocturnas cuya propagación es mejor en invierno. Las bandas intermedias como la de radio aficionados de 10 MHz (30 m) y la de radiodifusión internacional de 25 m presentan características comunes a ambas.
Las bandas nocturnas son bandas cuya propagación es mejor durante la noche, y mejor en las noches de invierno.
Las bandas diurnas son bandas que, debido a la física de la ionosfera, tienen una mejor propagación de día que de noche, y mucho mejor durante los días de verano. Además, las bandas altas presentan otros modos de propagación, comunes con los de la VHF, como las Esporádicas-E.
La estación del año influye no sólo en la duración respectiva del día y de la noche. También influye en la llamada propagación en zona gris, que permite aprovechar una buena propagación durante algunos minutos entre zonas que comparten la misma hora solar de amanecer o puesta del sol.
En radiodifusión están las bandas tropicales de 90, 75 y 60 metros, y las bandas internacionales de 49, 41, 31, 25, 21, 19, 16, 13 y 11 metros.
Los radio aficionados cuentan con varias bandas en HF: las de 3, 7, 10, 14, 18, 21, 24 y 28 MHz, que corresponden a las bandas de 80, 40, 30, 20, 17, 15, 12 y 10 metros respectivamente.
La radio de onda corta es similar a las estaciones de onda media local (AM) que se pueden oír normalmente, sólo que la señal de onda corta viaja más distancia.
Normalmente se utiliza el modo AM (Amplitud Modulada) y la BLU o SSB (Banda Lateral Única o Single Side Band) tanto superior como inferior. También se usa el modo de telegrafía CW, el RTTY, la Frecuencia Modulada, la SSTV, entre otros tipos de modulación.
A pesar de lo que se piensa, no se necesita una radio extraordinaria para oír estas transmisiones provenientes de todo el mundo. Todo lo que se necesita es una radio "normal" que pueda recibir la banda de onda corta. Tales radios pueden ser muy baratos. Para oír transmisiones internacionales, puede usarse simplemente la antena telescópica que se encuentra en muchas radios de FM. Sin embargo para la recepción de transmisiones internacionales más exóticas se debe conectar un trozo de cable ó alambre simple a la antena de un radio. Puede encontrarse mucha información al respecto en algunos programas en onda corta, en revistas como "ShortWave Magazine" (SWM), o a menudo en los grupos de noticias especializados, como "rec.radio.shortwave".
Las bandas compiten actualmente con la programación entregada por satélite.
Actualmente, en varios países las emisiones tradicionales en analógico (AM) se están sustituyendo por emisiones digitales en formato DRM.
lunes, 5 de septiembre de 2016
CABLE COAXIAL.
Parámetros característicos
Impedancia característica (Ohm):
Es la relación tensión aplicada / corriente absorbida por un cable coaxial de longitud infinita. Puede demostrarse que, para un cable coaxial de longitud real conectado a una impedancia exactamente igual a la característica, el valor de la impedancia de la línea permanece igual al de la impedancia característica.Cabe recordar que en un sistema que trabaja a máxima eficiencia, la impedancia del transmisor, la del receptor y la del cable deben ser iguales, de no ser así se producirán reflexiones que degradarán el funcionamiento del sistema.
La impedancia característica no depende de la longitud del cable ni de la frecuencia. Los valores nominales para los cables coaxiales son 50, 75 y 93 Ohm.
Impedancia transferencia (Ohm/m):
Define la eficiencia del blindaje del conductor externo. Expresada habitualmente en miliohm por metro. Cuanto más pequeño es el valor, mejor es el cable a los efectos de la propagación al exterior de la señal transmitida y de la penetración en el cable de las señales externas.Capacidad (F/m):
Es el valor de la capacidad eléctrica, medida entre el conductor central y el conductor externo, dividida por la longitud del cable. Se trata de valores muy pequeños expresados en picofarad por metro. Varia con el tipo de material aislante y con la geometría del cable.Velocidad de propagación (%):
Es la relación, expresada porcentualmente, entre la velocidad de propagación de la señal en el cable y la velocidad de propagación de la luz en el vacío. Varía con el tipo de material aislante, en función de su constante dieléctrica.Atenuacion (dB/m):
Es la pérdida de potencia, a una determinada frecuencia, expresada generalmente en decibel cada 100 metros. Varía con el tipo de material empleado y con la geometría del cable, incrementándose al crecer la frecuencia.Potencia transmisible (W):
Es la potencia que se puede transmitir a una determinada frecuencia sin que la temperatura del cable afecte el funcionamiento del mismo. Disminuye al aumentar la frecuencia y se mide en Watt.Tension de trabajo (kV):
Es la máxima tensión entre el conductor externo e interno a la cual puede trabajar constantemente el cable sin que se generen las nocivas consecuencias del "efecto corona" (descargas eléctricas parciales que provocan interferencias eléctricas y, a largo plazo, la degradación irreversible del aislante).Structural return loss (S.R.L.):
Son las pérdidas por retorno ocasionadas por falta de uniformidad en la construcción (variación de los parámetros dimensionales) y en los materiales empleados, que producen una variación localizada de impedancia, provocando un "rebote" de la señal con la consiguiente inversión parcial de la misma.Características constructivas
A continuación se presenta un resumen de los principales materiales empleados para la construcción de cables coaxiales.
A) Conductor central:
- Cobre electrolítico, con pureza superior al 99% y resistividad nominal a 20°C de 17,241 Ohm mm² / km.
- Cobre estañado, limitado a los cables empleados en aparatos que requieran buenas condiciones de soldabilidad (su uso incrementa la atenuación con respecto al cobre solo).
- Cobre plateado, para mejorar la atenuación a altísima frecuencia y por su estabilidad química en presencia de dieléctricos fluorados.
- Acero cobreado (copperweld), alambre obtenido por trefilación de cobre sobre un alma de acero. Si bien su conductividad normal es del 30% al 40% de la del cobre, a altas frecuencias (MHz) su conductividad es prácticamente idéntica a la del cobre, a raíz del efecto pelicular (skin effect); mientras la carga de rotura mínima es 77 kg / mm² y el alargamiento el 1% mínimo. Este material se emplea por razones mecánicas en los cables de secciones menores.
B) Aislante:
- Polietileno compacto: es el material más empleado como aislante en los cables coaxiales, a raiz de su excelente constante dieléctrica relativa (2,25) y rigidez dieléctrica (18 kV/mm).- Polietileno expandido: se obtiene introduciendo en el polietileno sustancias que se descompongan con la temperatura generando gases, con la particularidad de que los poros quedan uniformemente distribuidos y sin comunicación entre sí. La misma expansión se puede obtener con inyección de gas en el momento de la extrusión, obteniendo características eléctricas superiores.
Este material, de reducida constante dieléctrica (1,4 / 1,8, dependiendo del grado de expansión) y bajo factor de pérdida (tgd = 0,2 . 10-3), permite lograr una notable reducción de la atenuación, comparándola con el uso de polietileno compacto.
- Polietileno/aire: es obtenido por la aplicación de una espiral de polietileno alrededor del conductor central, a su vez recubierto con un tubo extruido de polietileno.
- Tefzel (copolímero etileno - tetrafluoroetileno): se emplea para temperaturas entre -50°C a +155 °C, con una constante dieléctrica de 2,6 y una rigidez dieléctrica de 80 kV/mm.
- Teflón FEP (copolímero tetrafluoroetileno - exafluoropropileno): se emplea para temperaturas entre -70 °C y +200 °C, con constante dieléctrica de 2,1 y rigidez dieléctrica de 50 kV/mm.
Estos dos últimos materiales se emplean, además de las aplicaciones de altas temperaturas para aplicaciones militares, electrónica, misiles, etc., en donde se requiera gran resistencia a los agentes químicos orgánicos e inorgánicos.
C) Conductor externo:
- Cobre: generalmente bajo la forma de trenza constituida por 16, 24 o 36 husos, con ángulos entre 30 y 45°.- Cobre estañado: cuando se necesitan buenas condiciones de soldabilidad.
- Cobre plateado: en presencia de aislantes fluorados (estabilidad química).
- Cintas de aluminio/poliester y aluminio/polipropileno: aplicadas debajo de la trenza reducen notablemente el efecto radiante y disminuyen la penetración de señales externas.
D) Cubierta externa:
- Cloruro de polivinilo (PVC): es el material más empleado como cubierta, pudiéndose modificar sus características en función de exigencias específicas (bajas o altas temperaturas, no propagación del incendio, resistencia a los hidrocarburos, etc).Uno de los requisitos básicos para el PVC de la cubierta es no contaminar, con la migración de su plastificante, el aislante interno; si esto ocurre, al cabo del tiempo se pueden deteriorar las características eléctricas del aislante, produciéndose un constante aumento de la atenuación.
- Polietileno: con una adecuada dispersión de negro de humo para mejorar su resistencia a las radiaciones ultravioletas.
- Materiales fluorados (Tefzel y Teflón FEP): para empleo con altas temperaturas o en presencia de agentes químicos.
Poliuretano: cuando se necesiten buenas características mecánicas.
E) Armaduras:
Alambres de acero: puestos bajo la forma de trenza o espiral, para instalaciones subterráneas.F) Elementos autoportantes:
En las instalaciones aéreas para sustentar el cable se emplean construcciones especiales que preveen un alambre o cuerda de acero paralelo al cable coaxial envolviendo los dos elementos, conjuntamente con una cubierta de PVC o polietileno, formando un perfil en forma de "ocho".Elección del cable coaxial
Los cables coaxiales se eligen en base a los siguientes parámetros, que son impuestos por el circuito al que deberán ser conectados:
-Impedancia característica (50, 75 o 93 Ohm)
-Frecuencia de trabajo (de 100 kHz a 3000 MHz)
-Atenuación máxima (de 1 a varios cientos de dB/100 m.) y/o potencia máxima (de unos pocos W hasta algún kW, referido a una frecuencia de trabajo).
-Capacidad (de 30 a 100 pF/m)
-Máxima tensión de señal
-Aunque de menor importancia, en ciertas aplicaciones se requiere considerar también la velocidad de propagación y la impedancia de transferencia.
Una vez definida la impedancia se puede elegir el cable operando sobre el correspondiente gráfico de los cables normalizados; con el valor de la frecuencia de trabajo se individualiza el punto de intersección correspondiente a la atenuación o potencia. Es suficiente adoptar el valor del diámetro D inmediatamente superior para definir en forma unívoca el tipo de cable adecuado.
En caso de no encontrarse un cable normalizado se deberá recurrir a un diseño especial.
En laboratorio de ondas guiadas realizamos una practica simple pero significativa, consistía en realizar una conexión del cable coaxial que utilizamos en nuestras televisiones en le hogar, la prueba era hacer la conexión correcta y resistente a alguna alteración física del cable.
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