Instrumentación para la medición de parámetros de radiadores magnéticos

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instrumentos que se emplean para la medición de parámetros básicos en ingeniería.

Agregado: 01 de MARZO de 2005 (Por anònimo) | Palabras: 961 | Votar | Sin Votos | Sin comentarios | Agregar Comentario
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Autor: an�nimo (info@alipso.com)

Practica 1 "Instrumentación para la medición de parámetros de radiadores magnéticos"

OBJETIVO: El alumno conocerá los instrumentos que se emplean para la medición de parámetros básicos en ingeniería.

INTRODUCCION TEORICA:
El diagrama de radiación de una antena se define como la representación gráfica de las características de radiación en función de la dirección angular.
Se utilizará habitualmente un sistema de coordenadas esférico.
Las tres variables de un sistema esférico son ( r, q , )f

En un sistema coordenado esférico las superficies r=cte son esferas, =qcte son conos, mientras que f=cte son semiplanos. La intersección de las tres superficies determina la orientación de los tres vectores unitarios, que son perpendiculares a las superficies respectivas.

La interpretación geométrica se puede ver de forma animada.
Se puede representar el campo eléctrico, magnético o la densidad de potencia radiada. Dado que los campos son magnitudes vectoriales se pueden representar el módulo o la fase de sus componentes.
Las formas de representación pueden ser tridimensionales o bidimensionales, en escalas lineal o logarítmica.
La siguiente figura es la representación tridimensional de los campos radiados por una antena.

Dada la dificultad de representar gráficamente el diagrama tridimensional se opta por representar cortes del diagrama en coordenadas polares o cartesianas. Los cortes corresponden a la intersección del diagrama 3D con planos.

Un corte bidimensional en coordenadas polares se representaría como

En coordenadas cartesianas y escala logarítmica

Cuando la antena es muy directiva, y especialmente en el caso de antenas bidimensionales, se suelen utilizar métodos de representación en forma de curvas de nivel o en forma de funciones tridimensionales. Las gráficas siguientes corresponden a una antena de apertura de dimensiones 2x2 longitudes de onda.

PRACTICA 2: "Condiciones para el acoplamiento optimo de antenas. Parámetros asociados".

Objetivo: El alumno conocerá las técnicas para realizar el acoplamiento optimo de una antena que construirá, medirá la potencia real, la potencia directa y la potencia reflejada y de estos parámetros calcular el VSWR.

INTRODUCCION TEORICA:

Las antenas receptoras tienen un circuito equivalente de Thevenin, con una impedancia de antena y un generador de tensión. La transferencia de potencia entre la antena y la carga es máxima cuando ambas impedancias son complejas conjugadas.

En general, si no hay adaptación, la potencia recibida por una carga conectada a una antena de impedancia se puede calcular como

Se define el coeficiente de adaptación como la relación entre la potencia recibida y la potencia que se recibiría en el caso de máxima transferencia de potencia. Toma valores entre 0 y 1.

Densidad de potencia radiada

La densidad de potencia radiada se define como la potencia por unidad de superficie en una determinada dirección. Las unidades son watios por metro cuadrado. Se puede calcular a partir de los valores eficaces de los campos como

La relación entre el módulo del campo eléctrico y el módulo del campo magnético es la impedancia característica del medio

Por lo tanto, la densidad de potencia radiada también se puede calcular a partir de las dos componentes del campo eléctrico.

La potencia total radiada se puede obtener como la integral de la densidad de potencia en una esfera que encierre a la antena.

La intensidad de radiación es la potencia radiada por unidad de ángulo sólido en una determinada dirección. Las unidades son watios por estereoradián. Dicho parámetro es independiente de la distancia a la que se encuentre la antena emisora.

La relación entre la intensidad de radiación y la densidad de potencia radiada es

La potencia total radiada se puede calcular integrando la intensidad de radiación en todas las direcciones del espacio.

Resistencia de radiación y eficiencia de antena
No toda la potencia suministrada a la antena se irradia. Parte de ella se convierte en calor y se disipa. La resistencia de radiación es un poco "irreal", en cuanto a que no puede ser medida directamente. La resistencia de radiación es una resistencia de la antena en ca y es igual a la relación de la potencia radiada por la antena al cuadrado de la corriente en su punto de alimentación. Matemáticamente, la resistencia de radiación es
Rr= P / i2
donde:
Rr = Resistencia de radiación (ohms)
P = Potencia radiada por la antena (Watts)
i = Corriente de la antena en el punto de alimentación (Amperes)
La resistencia de radiación es la resistencia que, si reemplazara la antena, disiparía exactamente la misma cantidad de potencia de la que irradia la antena.
La eficiencia de antena es la relación de la potencia radiada por una antena a la suma de la potencia radiada y la potencia disipada o la relación de la potencia radiada y la potencia disipada o la relación de la potencia radiada por la antena con la potencia total de entrada.

Indice

Ganancia directiva y ganancia de potencia
Los términos ganancia directiva y ganancia de potencia con frecuencia no se comprenden y, por tanto, se utilizan incorrectamente. La ganancia directiva es la relación de la densidad de potencia radiada en una dirección en particular con la densidad de potencia radiada al mismo punto por una antena de referencia, suponiendo que ambas antenas irradian la misma cantidad de potencia. El patrón de radiación para la densidad de potencia relativa de una antena es realmente un patrón de ganancia directiva si la referencia de la densidad de potencia se toma de una antena de referencia estándar, que por lo general es una antena isotrópica. La máxima ganancia directiva se llama directividad.
La ganancia de potencia es igual a la ganancia directiva excepto que se utiliza el total de potencia que alimenta a la antena (o sea, que se toma en cuenta la eficiencia de la antena). Se supone que la antena indicada y la antena de referencia tienen la misma potencia de entrada y que la antena de referencia no tiene pérdidas.

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