Laboratorio de

DL 2595 DEL~RENZC

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INDICE

1PagoDescripción del sistema

3PagoResumenes teoricos

13PagoEJERCIT ACION NQ 1

Familiarlzación con el trainer

EJERCIT ACION NQ 2La liDea Lecher 17Pago

EJERCITACION N23Polarización 21Pago

EJERCIT ACION NQ 4El dipolo elemental 23Pago

EJERCIT ACION NQ 5El dipolo doblado 27Pago

EJERCIT ACION NQ 6La antena Yagi 29Pago

Pago 31EJERCIT ACION NQ 7

La antena ground plane

EJERCIT ACION NQ 8El stub adaptador 33Pago

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DEL~RENzaDL 2595

CONSTITUCION TRAINERDEL

El trainer comprende las siguientes partes:

Panel de base con generador, línea Lecher, revelador RF

. Soporte coaxial para antena (mast) con base giratoria

. BNC en "T"

. Cable coaxial RG59 con BNC F/F, 5Ocms. de longitud

. Receptor móvil con:- unión de fijación al pedestal- manopla de bloqueo- reflector

. Pedestal de soporte para receptor

Antena en dipolo simple.

Antena en dipolo doblado.

Antena Yagui.

Antena ground - plane.. Cable protegido de conexión entre la línea Lecher y el

revelador, con conectores tipo banana de diámetro de 2.5 yaproximadamente 50 cms. de longitud

. Serie de 5 conectores con tenninaciones en banana de diferentelongitud

D DE LORENZOS~u~Jafom\8cit.lléalica IV

La unidad de base está constituída por un soporte de aluminio barnizado, que comprende elgenerador RF, la línea Lecher y el revelador I medidor RF.

El generador opera en una frecuencia comprendida entre 860 y 950 rvrnz, más arriba de labanda reservada a las transmisiones televisivas y más abajo de la banda reservada a lastransmisiones radio celulares. El transmisor opera con un nivel de potencia suficientementelimitado para no afectar con disturbios a los dos servicios.

La elección de una frecuencia en éste rango es debida a la posibilidad de limitar la dimen-sión requerida a las antenas en estudio y luego facilitar la utilización del trainer al internodel laboratorio escolar.

El generador está provisto de un regulador manual de la potencia de salida graduado de O a100%.La salida del generador está constituida por un BNC montado en la parte frontal del mismopanel, al centro de un disco graduado.Sobre el BNC viene directamente conectado el soporte para la alimentación de las antenas,mientras el disco graduado es utilizable para determinar la orientación de la antena con re-specto a una referencia inicial como requerido en el transcurso de los experimentos.

El generador está realizado con criterios particulares para poder operar en las condicionesmás difíciles que se verifican en un laboratorio escolar: puede operar sin daños con gravesdesadaptaciones de la carga, antenas con impedancia característica muy diferente entre sí ohasta sin carga.

El generador está provisto de dos regulaciones que se pueden activar removiendo el fondoen lámina del panel. Las dos regulaciones son identificadas con las letras U y F. F es untrirnmer capacitivo, que detennina la frecuencia de funcionamiento del oscilador; U es unsegundo trirnmer que detennina el intervalo de impedancia de carga con el cual el generadorpuede trabajar. En otras palabras, maximiza la potencia de salida por una carga especificada.

La línea Lecher es una línea de transmisión que utiliza conductores cilíndricos paralelos enaire, de aproximadamente 36 cms. de longitud. Una exttemidad de la línea puede ser conec-tada por medio del cable coaxial en dotación con la salida del generador.La línea Lecher se diferencia de una línea común por estar dotada de un cursor constituídopor una espira que para los efectos transmisivos es como un cono circuito móvil.La posición del cursor respecto al origen determina la longitud de la línea en corto circuito yeste dispositivo permite la medición de la frecuencia del generador, el estudio de la difusiónde ondas estacionarias a lo largo de la línea, y la ejecución de otros experimentos de adapta-ción de antenas a la carga, como se verá en las partes sucesivas de éste manual.

Sobre el mismo panel de base está montado el relevador RF / medidor que se acopla al cur-sor de la línea Lecher mediante el cable bifilar en dotación.El revelador RF está constituído por un verdadero revelador de valor máximo, por un ate-nuador controlado por una manopla accesible por el panel frontal y con una escala graduadade O a 100% (100% = máxima atenuación, es decir señal mínima), y por un microamperíme-tro con escala lineal.

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El trainer comprende también un revelador portátil de radiación, constituído por un contene-dor en material plástico dotado de un dipolo doblado, con reflector ajustable.El panel frontal del aparato contiene un instrumento con índice para la indicación de la in-tensidad de la señal recibida, un atenuador que pennite de ajustar la escala del instrumento ydos borDes de salida a los cuales se puede conectar la eventual instrumentación externa.

El instrumento se tiene que utilizar en posición erecta, manualmente o montado sobre eladecuado soporte en dotación. En éste segundo caso el montaje puede realizarse vertical-mente, ( en modo que el dipolo esté en un plano horizontal), o también rotado de 90 gradospara trabajar con las antenas con polarización vertical.

Obviamente el insttumento indicador del cual el revelador portátil está dotado, así como elrevelador de la unidad de base, no dan indicaciones absolutas de intensidad del campo eléc-trico, pero indicaciones relativas, como implícito en la natura de las relevaciones a ejecutar.El revelador portátil de radiación es un insttumento pasivo y no requiere ni contiene bate-rías.

El trainer incluye una serie de antenas, algunas de las cuales están constituidas por elemen-tos móviles para realizar diversas configuraciones. Cada antena será objeto de una de lasejercitaciones descritas en este manual.

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RESUMENES TEORICOS

LINEAS DE TRANSMISION

Para comprender el funcionamiento y la modalidad de uso del trainer son útiles algunos bre-vísimos resumenes teóricos:

Consideramos una línea de transmisión con un generador de señal conectado a una extremi-dad y la otra extremidad cen-ada en corto circuito. La potencia emitida por el generador sepropaga a lo largo de la línea hasta la otra extremidad y, encontrando el corto circuito, in-vierte la dirección y retorna hacia el generador. En el punto de corto circuito hay una cor-riente elevada, mientras la tensión es prácticamente O.La corriente reflejada viaja a la misma velocidad de la corriente directa de salida, de talmodo sus valores instante por instante serán diversos para cada punto a lo largo de la linea.En particular existirán algunos puntos en los cuales la corriente directa y reflejada se elimi-nan la una con la otra y otros puntos en los cuales la amplitud resulta ser el doble.Los puntos en los cuales las corrientes son en fase o en oposición dependen solamente deltiempo empleado en el recorrido y entonces de la distancia a lo largo de la línea del puntode corto circuito.

Supongamos de inspeccionar la línea con un amperímetro punto por punto. Encontraremosuna evolución de la corriente del tipo indicado en la figura lB, es decir, en semiondas, puesel amperímetro no indica la fase de la corriente. Si en cambio consideramos la medición dela fase, encontramos la evolución representada en la figura 1 C, indicando para cada secciónsucesiva de media onda de longitud las corrientes instantáneas que fluyen en direccionesopuestas.Los máximos y los mínimos de corriente vienen identificados respectivamente como picos ynudos.Las variaciones de la intensidad de corriente a lo largo de la línea, variaciones debidas al di-ferente modo de combinarse de onda directa y onda reflejada, se indican con el nombre deondas estacionarias.

El mismo examen ejecutado por cuanto concierne la coITiente puede ser ejecutado para ladistribución de la tensión, que al punto de corto circuito debe obviamente ser O. (Figura IDY lE).Esto se puede verificar sólo si la tensión que se refiere a la onda directa hacia la salida en-cuentra al fmal de la línea una tensión reflejada de igual amplitud y polaridad opuesta, quees la tensión de la onda inversa.En otras palabras la fase de la onda de tensión viene invertida cuando la reflexión tienelugar por corto circuito.

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Examinemos ahora el caso de una línea abiena. Las evoluciones de la coniente y de la ten-sión relativa a este caso son reportados en la figura 2.

Corto circuito

FIG.

ONDAS ESTACIONARIAS DE TENSION y CORRIENTE A LO LARGO... DE LA lINEA DE TRANSMISION EN CORTO CIRCUITO

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DEL~RENza DL 2595

Corriente medida a lolargo de la linea

Distribución y polaridadde la corriente

Tensión a lo largo de lalinea

Distribución y polaridadde la tension

FIG. 2

ONDAS ESTACIONARIAS DE TENSION y CORRIENTEA LO LARGO DE LA LlNEA ABIERTA

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FIG.3

ONDAS ESTACIONARIAS DE TENSION y CORRIENTEA LO LARGO DE LA LlNEA CON CARGA RESISTIV A (~Zo)

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En este caso a la extremidad habrá comente igual a O y tensión elevada. Naturalmente severifica también que la potencia directa viene reflejada hacia el generador.Para que la comente total a la extremidad de la línea sea O, las componentes directa y refle-jada deben ser iguales y de fase opuesta, en cambio las componentes directa y reflejada dela tensión resultan en fase y se suman. El resultado es que se forman nuevamente ondasestacionarias, pero en condiciones diversas a las de la línea en corto circuito.

En el caso genérico de línea cerrada sobre una carga cualquiera comprendida entre O (cortocircuito), e infinito (circuito abierto), la energía será parcialmente reflejada en relación a lascaracterísticas de la carga que constituyen la terminación y se formarán de todas formaspuntos de máximo y de mínimo de tensión y de corriente a lo largo de la línea según lasmodalidades que dependen de la carga. Solamente en el caso de línea perfectamente adapta-da, es decir, con carga igual a la impedancia característica, no habrá alguna onda reflejada.

RELACION DE ONDA ESTACIONARIA

Se define como relación de onda estacionaria (standing wave ratio = SWR), la relación entrelos valores máximo y mínimo de la corriente y de la tensión a lo largo de la línea. El SWRconstituye un índice de desadaptación existente entre carga y línea que la alimenta y es, porejemplo, igual a 1 cuando la línea está perfectamente adaptada, mientras tiende a valoresmuy elevados, (teóricamente infinito), para líneas.en corto circuito o abiertas.Dado que una adaptación perfecta de la carga de la línea es prácticamente inalcanzable, va-lores de SWR comprendidos entre 1, 2 y 3 son índices de una buena adaptación en un siste-ma de antena.

EL STUB DE ADAPf ACION

Si consideramos una línea cerrada en corto circuito de longitud igual a 1/4 de la longitud deonda de la señal emitida por el generador que la alimenta, observamos que hay un flujo ele-vado de corriente a la extremidad cerrada y ninguna tensión presente. En la extremidadabierta está la situación opuesta de corriente igual a O y tensión elevada. (Fig. 4).Corriente igual a O y tensión elevada significa que el generador "ve" una impedaI'-cia infini-ta. Si en cambio la línea en corto circuito viene alargada a /2, es decir a 1/2 de la longitudde onda de la señal emitida por el generador, se verificará que en el punto de conexión delgenerador con la línea se tiene tensión O y máxima corriente. Esto significa que el genera-dor "ve" una impedancia O. (Fig.5).

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ANTENA

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FIG. 6 - EL STUB DE ADAPT ACION

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En todos los casos intennedios de línea incluida entre /4 y /2, (siempre con línea en conocircuito), se tendrá que el generador ve impedancia variables entre O e infinito.

Estas consideraciones sugieren un método exttemadamente práctico para adaptar la impedan-cia vista por el generador simplemente variando la longitud de una línea en corto circuito aesa conectada. Estos dispositivos son llamados "stub de acoplamiento". (Fig.6).

La línea Lecher del trainer DL 2595 tiene la doble función de pennitir el estudio de la distri-bución de las ondas estacionarias a lo largo de la línea y de poder ser utilizada como stub deacoplamiento para experimentar las problemáticas de acoplamiento de las antenas a las car-gas.

Un stub está generalmente realizado con un trozo de cable de longitud /4, cenado en cortocircuito.Si por ejemplo una carga tiene una componente reactivo-capacitiva y entonces se tiene queconsiderar como una carga desacoplada para una línea de transmisión, es posible usar unstub conectado a la línea en el punto en el cual la antena y la línea se encuentran.El stub puede ser arreglado en modo tal de mejorar el acoplamiento entre antena y línea detransmisión.Poniendo una línea a A/4 en paralelo con la carga y ajustando la distancia desde la antena alcorto circuito del stub, el stub puede ser arreglado de manera de ser como una reactancia in-ductiva, que entonces borra la reactancia capacitiva de la antena, por 10 que la línea puedeser realizada de tal manera que el generador ve una carga puramente resistiva.

Un stub de ')J4 puede también ser usado como un transfonnador / adaptador de impedancia.Por ejemplo un generador de alta impedancia está conectado a una línea de transmisión tam-bién de alta impedancia y la otra exttemidad de la línea está conectada por ejemplo a unaantena de baja impedancia.Utilizando un stub a ')J4 conectado oportunamente (mírese la figura), es posible adaptar laimpedancia de la carga a la impedancia de la línea.Obviamente, la adaptación es relativa a una sola frecuencia; cambiando la frecuencia es ne-cesario cambiar la longitud del stub, de manera que esto resulte oportunamente adaptado.

EL BALUN

El ténnino "balun" deriva de la contracción de dos ténninos: "balanced" y "unbalanced", yes un tipo particular de transfonnador usado para acoplar líneas desbalanceadas a líneas ba-lanceadas o líneas de antena o también para conectar líneas de transmisión a baja impedan-cia a cargas de alta impedancia o viceversa.

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Como ejemplo típico de aplicación piénsese en una antena con impedancia de 300 ohmios,que viene conectada al ttansmisor por medio de un cable coaxial de 75 ohmios. El cable co-axial es naturalmente una línea des balanceada, mienttas se supone que la antena sea de tipobalanceado.

Esta es una aplicación típica de un balun. El balun requerido podría ser en este caso un au-totransfonnador con una relación espira de 1 a 2. Recordemos que la relación de impedan-cia depende del cuadrado de la relación espiras del transfonnador.

Los balun son realizados en práctica con una gran variedad de fonDas. La más típic~ aquel-la de transfonnador, es utilizable solamente para un campo de frecuencia muy bajo. A fre-cuencia cresciente, paulatinamente se utilizan fonDas del tipo indicado en la figura 7 A, B,C,D.

El generador del trainer DL2595, tiene, como se ha dicho una salida desbalanceada, mien-tras algunas de las antenas, que hacen parte del equipamiento del trainer, (dipolo simple, di-polo doblado, Yagui), son antenas que requieren una alimentación balanceada. Estas últi-mas contienen todas un balun que, por razones de espacio y simplicidad constructiva, hasido realizado en una forma similar a la indicada en la figura 7C.

La eficiencia de los balun se refleja sobre la capacidad de ttansferir energía con mínimaspérdidas y en la capacidad de asegurar un perfecto balanceo. La condición de balanceo esobviamente función de la frecuencia y de las condiciones operativas.

DIAGRAMA DE IRRADIACION

La irradiación que tiene lugar por una antena real no puede jamás poseer idéntica intensidaden todas las direcciones. En algunas direcciones la intensidad puede llegar hasta tener elvalor O y en otras puede resultar superior a cuanto se podría esperar de una antena que encambio irradiase en modo unifonne.Es útil recurrir a una representación gráfica que pennita visualizar y medir el comportamien-to de la antena en todas las posibles direcciones de empleo.Se recurre entonces al diagrama de irradiación, es decir a una grafica que reporta la intensi-dad efectiva o relativa a distancia fija y en función de la dirección, de las señales captadas yemitidas por la antena a la cual nos referimos.Tratándose de definir las características de la antena en los varios puntos del espacio que larodea, es claro que el diagrama es en realidad una figura tridimensional y entonces es de di-fícil representación sobre hojas de papel.Una importante y común simplificación es la de considerar sólo el diagrama de irradiaciónrelativo al plano que contiene los ejesprincipales de la antena.La figura 8 da un ejemplo de tal representación.

La distribución en el espacio de la energía irradiada por una antena puede ser comparada aun globo llenado con gas incomprimible, con la antena colocada al centro.

La cantidad de gas representa la potencia confiada a la antena. Entonces el volúmen total delglobo resulta fijo, aparte las defonnaciones que se pueden conferir al mismo globo en dife-rentes maneras y en distintas direcciones.Por ejemplo, la fonna del globo puede ser fuertemente alargada en una cierta dirección, demanera que resulta también aumentada la cantidad de gas, pero eso se puede dar sólo utili-zando la cantidad de gas de otras zonas del globo, en cuanto el volúmen totalqueda inalterado.

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DEL~RENzaDL 2595

Del mismo modo, una antena puede s610 concentrar energía extra en una o más direccionesbien definidas, quedando menos energía en otras direcciones.

Esta variabilidad de forntas en el diagrama de irradiación hace necesario un térntino de refe-rencia con relación al cual definir las prestaciones de cualquier antena tanto sobre el aspectográfico, es decir el diagrama de irradiación, como sobre el aspecto cuantitativo y de las me-diciones de direccionalidad y ganancia.

EL RADIADOR ISOTROPICO

El radiador isotrópico es una antena imaginaria, no realizable en práctica, que in'adia con in-tensidad uniforme en todas las direcciones y que tiene dimensiones tan pequeñas de poderser considerada una fuente puntiforme. Dicha antena está caracterizada por un diagrama deirradiación esférico, perfectamente simétrico en todas las direcciones, y es también caracteri-zada por una "ganancia" convencionalmente considerada como unitaria.

Los diagramas de ÍJTadiación de las antenas son unas gráficas en coordenadas polares. Setrata de gráficas diseñadas con líneas radiales que identifican los 360 grados de un círculo ycon una escala linear a lo largo de un rayo para marcar las amplitudes de las señales. De talmanera, cada rayo representa en una dirección específica la intensidad relativa de las señalesen aquella dirección. El punto del diagrama en las cuales la radiación es igual a O o míni-ma, vienen llamados "ceros" o también "nudos", mientras las zonas curvas entre un nudo yel sucesivo sobre el plano de la grafica son indicadas con el nombre de picos de iITadiación.

El diagrama de irradiación de un radiador isotrópico es por definición un círculo de rayounitario. Se define como ganancia de una antena la relación entre la intensidad medida en ladirección de máxima emisión y la intensidad del radiador isotrópico que se supone alimenta-do con la misma potencia.

Es posible definir también una ganancia adelante - ab'ás por la antena, dada por la relaciónentre la intensidad de campo emitida en la dirección preferencial y en la dirección opuesta.Esto tiene significado sobre todo para las antenas de tipo direccional, especialmente con-struidas para irradiar en una detenninada dirección preferencial y en las cuales se consideraentonces una perdida la energia irradiada en la dirección opuesta.

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FIG. 8 - EJEMPLO DE DIAGRAMA DE IRRADIACION (DIPOLO A MEDIA ONDA)

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F AMll..IARIZACION CON EL TRAINER

Este primer experimento tiene el propósito de familiarizar al alumno con el trainer.La serie de operaciones descritas en seguida puede también ser considerada la secuencia aseguir por una prueba funcional, rápida y completa del trainer.

LINEA LECHER

Conéctese por medio del cable coaxial RG 59 en dotación la salida del generador con el in-greso de la línea Lecher.Se conecten, por medio del cable en dotación, el cursor de la línea Lecher y el ingreso delrevelador RF / medidor.Póngase la manopla de la atenuación de éste último en O y el nivel de potencia de emisióndel generador también en O. Aliméntese el panel, respetando las polaridades.Uévese la manopla del nivel de potencia al 50% aproximadamente y hágase deslizar el cur-sor de la línea partiendo desde el origen hasta el otro extremo, lentamente, observando almismo tiempo las variaciones de indicación del revelador RF. Ajustar según las necesida-des, el nivel de potencia emitido por el generador y/o la atenuación al revelador.

Como consideración general obsérvese que la condición de mayor funcionamiento se obtie-ne con el mínimo de la potencia emitida por el generador; es entonces preferible trabajar conatenuación O al receptor y potencia mínima, en lugar que potencia elevada y atenuación tam-bién elevada. En ésta última condición de funcionamiento, el generador está sujeto, a unasobrecarga, con posibilidad de emisión de armónicas impuras.

La indicación del instrumento varía según la posición del cursor entre valores mínimos muypróximos a O y valores máximos oportunamente limitados operando sobre la manopla delnivel de potencia. Por ahora es suficiente para el alumno verificar la existencia a lo largo dela línea, de ondas estacionarias, en con'espondencia de las cuales se determinan valores má-ximos y mínimos de señal, es decir, la presencia de nudos y picos de corriente.

ANTENAS

Annese sobre la base, dispuesto horizontalmente sobre la mesa de trabajo, el soporte verticalpara las antenas y encima de ésto, el dipolo simple.

Móntese sobre la base el revelador ponátil de radiación a una altura ideal para que el dipoloreceptor y el transmisor estén en un mismo plano horizontal.

Ajústese la posición del reflector de manera que el elemento transversal sea paralelo al dipo-lo y al eje de éste, distante aproximadamente 80/9Omm. La función del reflector es atenuarel efecto de objetos puestos atrás del revelador que pueden disturbar las relevaciones.

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Póngase el revelador a una distancia de aproximadamente 1.50 - 2 metros del ttansmisor,sobre el mismo banco, y dispóngase el dipolo transmisor y el dipolo receptor paralelos entresi.

Encender los aparatos y regular el nivel de potencia de manera que la indicación del instru-mento sea aproximadamente a 3/4 de la escala. Rotar la base del dipolo emisor de manerade variar la dirección de radiación de éste último respecto al receptor, mantenido fijo. Ob-servar las variaciones consiguientes de intensidad de la señal al indicador.

El mismo experimento puede ser repetido por los diversos tipos de antenas.Póngase atención, operando con las antenas ground - plane y relativos elementos verticales,que éstos últimos son caracterizados por una emisión con polarización vertical y entonces elreceptor va rotado de 90 grados sobre el soporte.

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LA LINEA LECHER

La línea Lecher ha nacido como instrumento para medir la frecuencia de un oscilador cuan-do todavía no existían los frecuencímetros digitales. Sustancialmente se trata de una línea aconductores paralelos, de geometría bastante sencilla, dotada de un cursar que se puede con-siderar con buena aproximación como un corto circuito. La línea es entonces una línea delongitud variable, celTada en corto circuito. Esa es dotada de una escala graduada que per-mite de relevar la posición del cursor.

La línea Lecher tiene una longitud tal para la cual, a la frecuencia de funcionamiento delpanel, se visualizan a lo largo de ella por lo menos 1.5 longitudes de onda, suficientes paraindividuar seguramente dos picos y un nudo, o también dos nudos y un pico y entonces pararealizar la medición de la frecuencia.Cuando la línea Lecher está alimentada con la corriente de radio frecuencia, la corriente y latensión determinan unas ondas a lo largo de la línea y la distancia entre dos picos sucesivoso dos mínimos en la intensidad de la señal puede ser usada para determinar la longitud deonda del oscilador.

La figura lB muestra la onda estacionaria que tiene lugar en una línea cuando la ex~midadtenninal de la línea está cerrada en corto circuito. Hay que notar que en éstas condiciones ala ex~midad lejana la corriente es máxima y la tensión está al mínimo.En la figura 2B se muestra en cambio la onda estacionaria que tiene lugar en el caso delínea abiena. La tensión a la ex~midad abiena está al máximo y la corriente está al míni-mo.Este concepto de hacer que la corriente y la tensión tengan los valores máximos por mediode una abertura o de un corto c~uito en línea puede ser usado para medir la longitud deonda.

La línea Lecher está dotada de una sonda móvil que, como se ha dicho, constituye conbuena aproximación un cono circuito. El corto circuito es realizado en efecto con una espi-ra, en la cual la corriente circulante puede ser medida y revelada por el instrumento indica-dor del cual el panel está provisto.Cuando se deja deslizar el cursor a lo largo de la línea, se pueden localizar los puntos en loscuales se determina la máxima corriente, (o la mínima). La distancia entre dos puntos demáxima o de mínima corresponde a media longitud de onda de la señal que excita la línea.

Para la comprensión completa de 10 que pasa en la línea Lecher, es oportuno hacer algunasconsideraciones.

D DE LOREN7DS -- p8I8 lafomllCi6n láiOI 17

La señal de salida del generador es una señal "desbalanceada" porque uno de sus dosconductores, que constituyen el circuito externo es la masa y entonces tiene un potencial

fijo.En efecto el cable que conecta el generador al ingreso de la línea Lecher es un cable coa-xial, típicamente un medio de transmisión desbalanceado.La línea Lecher es en cambio por su natura una línea balanceada constituída por dos con-ductores cilíndricos puestos simétricamente en una zona circunscrita por una pantalla dealuminio, que hace también de soporte para el cursor.En el punto de transición entre línea balanceada y línea desbalanceada, por cuanto launión entre las dos líneas sea ejecutada con cuidado, existe inevitablemente una desadap-tación que puede repercutirse con reflexiones y ecos parciales de señales que se sobrepo-nen a la señal principal. Puede entonces darse el caso que los máximos observados a lolargo de la línea Lecher no sean efectivamente los máximos y los mínimos no sean elverdadero O. Esto obviamente no altera la validez del principio de medición.

Se habrá sin duda notado que la línea Lecher está mecánicamente fijada al panel de baseno directamente pero por medio de aisladores y la función de éstos aisladores se explicacomo sigue:por razones constructivas el BNC de salida del generador está conectado con la parte ex-terna a la caja metálica del panel exactamente en el punto de salida por el generador. Sila línea Lecher fuese también fijada directamente al panel metálico, se crearía un recorri-do "parásito" preferencial por la señal desde el generador a la línea Lecher. La señal pa-saría preferencialmente a través de la caja metálica del panel en lugar que en la parte ex-terna del cable coaxial que conecta la salida del generador al ingreso de la línea Lecher.Se determinaría en este modo un régimen alternado de ondas estacionarias, que no ob-stante sea muy interesante estudiar, complicaría la ejecución de los experimentos y con-fundiría al estudiante.Para completar el discurso, la pantalla externa de la línea Lecher está conectada a tierra através de una resistencia de valor adecuado, puesta al interno del contenedor del panel.

La posición del primer máximo (o mínimo), de la señal sobre la línea Lecher dependeobviamente del tiempo de propagación de la señal desde el generador hasta el punto con-siderado y variaría, cambiando el tipo de cable de conexión o la longitud de éste o modi-ficando la frecuencia de trabajo del generador. La posición absoluta de los nudos y delos picos relevados a lo largo de la línea Lecher es entonces irrelevante, mientras tieneimportancia la distancia intercorriente entre ellos.

La velocidad de propagación de las ondas electtomagnéticas en el vacío es mayor que encualquier otto medio físico, por lo cual la distancia entre un máximo y un mínimo deseñal a lo largo de la línea Lecher, correspondiente a A/4, permite calcular la longitud deonda de propagación de la señal en la línea en objeto, que será diferente obviamente deun poco del valor de la longitud de onda de la misma señal en el vacío. Un tiempo depropagación mayor para la señal significa longitud de onda relevada mayor para la señalrespecto a la longitud de onda en el vacío.

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Procédase ahora al trabajo experimental, predisponiendo los aparatos como se ha dicho, (sa-lida del generador conectado al ingreso de la línea Lecher con el cable RG59, terminales delcursor conectados al ingreso del revelador RF por medio del cable bifilar en dotación, véasela figura 9).Regúlese la atenuación al mínimo (toda la manopla en sentido antihorario), y la potenciaaproximadamente al 50%.Enciéndanse los aparatos y moviendo el cursor búsquese el primer máximo de la señal.Regúlese la potencia del generador de manera que el indicador del instrumento no llegue alfondo escala, pero permita una lectura fácil.Hágase deslizar el cursor a lo largo de la línea determinando máximos y mínimos.

Repórtense los valores en una gráfica y sobre ésta evidencié se los valores AI2 y A/4. Desdeéstos valores calculen la frecuencia del generador, dejando indicado en modo simbólico elfactor de velocidad, "V" de la línea, que es un parámetto no conocido.

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POLARIZACION

El alumno ya aprendió en el transcurso de la ejercitación N° 1 a operar el sistema utilizandoel dipolo y el receptor o relevador de radiación. El propósito de ésta ulterior, simple ejerci-tación es profundizar y experimentar el concepto de polarización de la onda electromagnéti-ca.

La onda que se propaga por una antena transmisora está caracterizada por una cierta confi-guración del campo eléctrico y magnético que es en relación con la forma y la geometría dela misma antena.La onda emitida en el espacio por una antena se manifiesta como una sucesión de frentes deonda concéntricos.La onda está compuesta por un campo magnético y un campo eléctrico que en cada instantese encuentran en pn.a determinada.relación recíproca. Los vectores E y H están constante-mente .perpendiculares entl'e sí y dispuestos 'perpendicularmente respecto a la dirección depropagación de la onda. Los módulos de las componentes E y H de una onda a radio fre-cuencia, o onda electromagnética, están en fase con respecto al tiempo, pero desajustados de90 grados con respecto al espacio.El frente de onda se propaga a la velocidad de la luz y la distancia entre dos puntos corre-spondientes cualquiera en dos frentes de ondas sucesivos es igual a la longitud de onda. Ladirección de la componente E determina la dirección de polarización de la onda. Esto porconvención.

Una simple regIa pennite detenninar a la vista cuaI es la dirección de polarización de unaonda generada por una antena, simplemente observando la fonna de la antena. Esto por 10menos se puede aflrnlar en los casos más simples.Considérese por ejemplo una antena filiforme. Esta puede ser sólo recorrida por la corrientede exitación en el sentido 10ngitudinaI y por eso deriva una emisión de campo eléctrico tam-bién 10ngitudinaI y de un campo magnético que, aI contrario, está dirigido según 10s planosonogonales aI eje de la misma antena.Por ejemplo el dipolo simple en dotación aI trainer DL 2595 tiene una dirección de polariza-ción que es paralela a la dirección del eje del mismo dipolo.

Para verificar el fenómeno de la polarización, colóquese el trainer DL 2595 como sigue:

Annese el dipolo simple encima del soporte e insértese éste último en el conector de sali-da del generador. Póngase el revelador de radiación a la distancia de aproximadamente1.5 - 2 mettOs, de manera tal que la antena transmisora y aquella receptora estén en unplano paralelo al plano de apoyo.

Ajústese la posición del reflector de manera que éste sea paralelo al eje del dipolo recep-tor y a una distancia de aproximadamente 80 mm. Recordemos que la función del reflec-tor es anular o reducir el efecto de eventuales reflexiones provenientes de muebles, per-sonas, objetos puestos atrás del mismo receptor.

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DL 2595 DEL~RENza

Regúlese a O la atenuación del receptor y auméntese gradualmente la potencia irradiadapor el transmisor de manera de llevar el índice del receptor aproximadamente a mitad dela escala. En éstas condiciones rótese lentamente el receptor de 90 grados hasta llevar eleje del dipolo receptor en posición vertical. Nótese una gradual disminución de la indi-cación hasta la anulación casi completa cuando la posición del eje alcanza los 90 grados.Este simple experimento aclara la circunstancia por la cual el elemento transmisor y re-ceptor deben estar predispuestos para la transmisión según un idéntico modo de polariza-ción. En el caso experimental que estamos examinando puede ser que rotando de 90 gra-dos el receptor, es decir, predisponiéndolo para la recepción de una onda polarizadaverticalmente, en realidad, la indicación del instrumento no se anule completamente.Esto es debido al efecto de cuerpos extraños, incluído eventualmente el cuerpo del opera-dor, en proximidad de la zona para el experimento.Para evidenciar éste efecto, el estudiante pruebe a fijar el instrumento receptor sobre labase y alejarse, observando las indicaciones del instrumento. Para evidenciar ulterior-mente éste fenómeno, el alumno pruebe a acercar a la dirección de mínima distancia delas antenas transmisora - receptora, un cuerpo sólido cualquiera, por ejemplo un libro demasa apreciable y observe la indicación del instrumento. Lo que pasa es que el cuerpo ir-radiado se vuelve a su vez una fuente de señal que, sobreponiéndose a la señal principal,da lugar a indicaciones perturbadas para el instrumento.

Después de éste simple experimento, el alumno se convencerá de la necesidad, cuando seejecutan mediciones con el ttainer, de tomar precauciones particulares, en el ambiente en elcual se trabaja, por cuanto se refiere a la distancia de objetos, sobre todo metálicos, en uncampo suficientemente extenso respecto a la zona de trabajo. Hasta un instrumento de me-dición como un osciloscopio puede crear disturbios tales de provocar que las medicionessean poco valederas.

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~ - - -- - -EJERCIT ACION N- 4~ -

EL DIPOLO ELEMENTAL

El trabajo propuesto consiste en la relevación experimental del diagrama de irradiación deldipolo elemental que, como se sabe tiene la fonDa de un toroide de rotación, con el eje dis-puesto a lo largo del eje del dipolo.

1.os datos esenciales sobre el dipolo elemental están resumidos en la ficha adjunta.

Las relevaciones se ejecutan poniendo antena transmisora y relevador con los ejes paralelosen un mismo plano, paralelo al plano de trabajo, y a una distancia de aproximadamente I.Sm que se mantiene fija.

Regúlese la atenuación del receptor a O y la potencia del transmisor de manera que puedahaber una indicación de aproximadamente el 80% con respecto al fondo escala.

Rótese la base de la antena llevando el índice a lO, 20, 30 grados; poner los resultados enfonna gráfica utilizando la gráfica de coordenadas polares adjunto a este manual.

Nótese que:

- Si es necesario "cambiar escala" en el U"anscurso de la ejecución de las mediciones. habráque tomar en cuenta el coeficiente multiplicativo introducido.Ejemplo: paniendo de O grados con indicación 80%. se llega por ejemplo a 45 gradoscon indicación 5%. Se auménta la potencia al 80% introduciendo un factor multiplicati-vo 80/5. el cual hay que tomar en cuenta en las gráficas.

Puestos los resultados en forma gráfica nótese que el diagrama de inadiación está ligera-mente asimétrico. Esto por dos razones:

. El balun que hace parte de la antena al centro del dipolo, tiene rendimiento segura-mente no perfecto, entonces uno de los dos brazos del dipolo ilTadia más, (o menos),que el otro.

. El balun es pequeño. pero de dimensiones de todas formas no omisibles respecto a lasdel dipolo. Tampoco el Mast es omisible. Esto provoca una emisión ligeramente di-versa en adelante y attás para el dipolo.

. El valor absoluto de la indicación del instrumento no tiene ninguna importancia. Sipor ejemplo se sustituye el dipolo con la Yagi, que notoriamente tiene una gananciamás elevada, se esperaría un fuerte aumento de la indicación. Esto puede verificarse,o puede también verificarse el conb'8rio, según las especificas regulaciones (trimmersF y V ya mencionados), del generador. 1..0 que importa es que para una antena dadalas condiciones del generador no cambien.

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Uevando la manopla de la potencia emitida a fondo escala, con grave desadaptación deantena, puede pasar que el generador simplemente se apague para autoprotección. Es su-ficiente volver a llevar la manopla de la potencia en O y volver a aumentar gradualmentepara volver al funcionamiento nonnal. En casos exttemos dejar enfriar por algunos mi-nutos.

Antes de comenzar la medición, para que éstas sean valederas, el alumno pruebe el efec-to de eventuales obstáculos reflectores en la zona alrededor de la mesa en la cual se eje-cutan las mediciones.En particular pruebe a alejarse y acercarse al campo de medición y determine en cual po-sición ponerse para no influenciar el resultado.Esto vale en modo particular para las antenas sin reflector, que emiten contemporánea-mente en adelante y atrás. La onda posterior, reflejada por los obstáculos, es devueltahacia adelante y perjudica la medición.

Ajústese con cuidado la posición del reflector del receptor y no se cambie nunca en elb'anscurso de las mediciones.

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EJERCIT ACION NR 5

EL DIPOLO DOBLADO

El estudio del dipolo doblado se conduce como en el caso del dipolo simple. (EjercitaciónN° 4). La ficha adjunta sintetiza los datos de la antena en estudio y los resultados que seesperan del experimento.

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EJERCIT ACION NR 6

LA ANTENA YAGI

El estudio de la antena Yagi se conduce como en el caso del dipolo simple (Ejercitación N°4). La ficha adjunta sintetiza los datos de la antena en estudio y los resultados que se espe-ran del experimento.

En agregación al primer grupo de relevaciones. es posible quitar sucesivamente los direccio-nadores y los reflectores. relevando como se modifica el diagrama de ilTadiación.

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~RCIT ACION N2 7

LA ANTENA GROUND PLANE

El estudio de la Ground Plane se conduce como en el caso del dipolo simple (EjercitaciónNQ 4). La ficha adjunta sintetiza los datos de la antena en estudio y los resultados que seesperan del experimento.

Opérese de primero solo con el radiador centtal, relevando un minimo de irradiación único ysiméttico. Recuérdese que la polarización es vertical !

Annese sucesivamente reflectores de varias alturas y diséñese sobre la misma gráfica polarlos nuevos diagramas de irradiación, para una fácil comparación.

Estúdiese en fin la Ground Plane con reflector y direccionadores, también en este caso con-siderando diferentes amplitudes.

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EL STUB ADAPTADOR

Este experimento simple consiste en verificar el uso que es posible hacer de la línea Lechercomo elemento de ajuste de la antena vista como carga al generador.

Por medio del BNC en "T", conéctese el dipolo simple al Mast y a la tercera puena del "r'conéctese el cable RGS9, cuya otra exttemidad va conectada a la línea Lecher.

El cursar de ésta va conectado al receptor RF del panel. Esto para mejorar el efecto delcorto circuito constituído por el cursor.

Alíniese la antena transmisora al receptor, como ya se aprendió en la Ejercitación N° 1 yen-ciéndanse los aparatos.Nótese como a la diversas posiciones del cursor corresponden diversas indicaciones del re-ceptor. Esto, porque la línea en cono circuito opera como Stub de adaptación de la antenaal Mast.Moviendo el cursor viene variada la impedancia aparente de la carga y entonces se mejora oempeora la transferencia de energía a la antena.

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USO DE LA LlNEA LECHER COMO STUB ADAPTADOR

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