Líneas de Transmisión

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Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Medios de Transmisión I El medio de transmisión afecta a la señal que se transmite por él a través de: atenuación, retardo, ruido, normalmente dentro de un cierto ancho de banda disponible. medio r(t) = s(t)*h(t) + n(t) s(t) h(t) + n(t) s(t) = señal que entra al medio o canal de transmisión h(t) = respuesta al impulso del canal n(t) = ruido que se añade a la señal en el canal r(t) = señal que sale del canal

H(w) = -wTo Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Comportamiento Ideal de un Medio de Transmisión En particular, un canal de comunicación con una atenuación constante k y un retardo constante To posee la siguiente respuesta al impulso: g(t) = k f(t-To) la salida en función de la atenuación y el retardo: G(w) = k e-jwTo F(w) transformada de Fourier de la salida: G(w) = H(w) F(w) G(w) en términos de H(w): H(w) = k e-jwTo valor de H(w) en función de la atenuación y el retardo: |H(w)| = k magnitud de H(w): ángulo de H(w): Esta respuesta representa un comportamiento real del medio y, desde el punto de vista de los mínimos efectos negativos, es el comportamiento más deseable.

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Medios de Transmisión II • El estudio de un medio de transmisión en particular permite conocer el comportamiento que una señal que se transmita por el tendrá, de acuerdo a como los factores del medio le afecten. • Medios de transmisión: guiados y no guiados. • Medios guiados: • Cables (líneas de transmisión) y • Fibras Ópticas. • Medios no guiados: • Ondas electromagnéticas.

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Líneas de Transmisión • Una línea de transmisión es un par de conductores eléctricos con características tales que, y por las características de la señal que se propaga por ella, afecta a ésta de manera tal que la atenuación y retardo producidos no son despreciables. • Las características eléctricas de una línea de transmisión están en función de sus características físicas de construcción. • Tipos de Líneas de transmisión: • Cable de conductores paralelos. • Par trenzado. • Cable coaxial.

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Conductores Paralelos Par de conductores aislados entre sí y abiertos al medio ambiente. El problema principal es la interferencia entre los mismos conductores. Sensibles a señales electromagnéticas (ruido, señales causadas por otros dispositivos eléctricos). Usos: Interconexión entre dispositivos que emplean múltiples líneas y en distancias cortas. Forro aislante exterior Conductores paralelos

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Conductores Trenzados Par de cables de cobre aislados enredados entre sí, relativamente delgados. Pueden formar cables con hasta cientos de pares dentro y pueden tener adicionalmente una cubierta (conductor). • El trenzado reduce la interferencia electromagnética entre los pares. • Usos: • Telefonía (conexión del aparato • telefónico del usuario a la central) • Computadoras en red (Ethernet) • En general tiene limitaciones de distancia, ancho de banda y velocidad de datos.

Blindaje (conductor externo) Forro exterior Conductor central Aislante dieléctrico Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Conductores Coaxiales Par de cables de cobre aislados construídos uno cubriendo al otro: un conductor cilíndrico externo cubriendo un conductor interno, aislados entre sí. • Ventajas: Posee un mayor ancho de banda que el par trenzado y mayor inmunidad al ruido externo. • Usos: • Distribución de televisión. • Telefonía (largas distancias, • multicanalizada) • Redes de área local.

Comportamiento Eléctrico de una Línea de Transmisión I Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Una línea de transmisión no es un corto, sino que posee ciertos elementos eléctricos que modifican las características de la transmisión de la señal eléctrica a lo largo de la linea. Estos elementos dependen de la construcción física y material empleado en el conductor y aislamiento.

Comportamiento Eléctrico de una Línea de Transmisión II Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Los parámetros eléctricos que presenta una línea se consideran distribuídoss lo largo de ella, es decir, son cantidades eléctricas por unidad de longitud: R Resistencia del conductor a lo largo de él (oposición al flujo de la corriente) L Inductancia propia. G Conductancia del dieléctrico (no es aislante perfecto) C Capacitancia (dos conductores separados por un aislante) unidad de longitud

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Parámetros de Transmisión de una Línea Las características de transmisión que presenta una línea de transmisión pueden representarse a través de dos constantes que dependen de los parámetros eléctricos de la línea: Constante de propagación de una línea Constante de atenuación (nepers/unidad de longitud) Constante de desfase (radianes/unidad de longitud) Velocidad de propagación en la línea

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Impedancia Característica de la Línea La impedancia característica de una línea de transmisión es el valor de la relación entre el voltaje y la corriente en la línea si ésta es de longitud infinita o tiene conectada en su terminal una impedancia igual a su impedancia característica. Depende de sus parámetros eléctricos. Si R y G son muy pequeñas (línea de bajas pérdidas) o la frecuencia es muy grande: la impedancia característica es una cantidad constante, sin depender de la frecuencia de la señal que se propague por la línea

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Señales Reflejadas en una Línea Al final de una línea de transmisión se encuentra conectado un dispositivo (receptor, impedancia de carga, etc.) cuyo valor de impedancia de entrada, ZL, puede ser igual o diferente al valor de la impedancia característica de la línea de transmisión (Zo). Si ZL es igual a Zo, toda la energía contenida en la señal es transferida al dispositivo que se encuentra conectado en su extremo. Si ZL es diferente a Zo parte de la energía es transferida a la carga y parte es regresada a la línea. Bajo ciertas circunstancias toda la energía puede ser regresada, reflejada, hacia la línea. señal incidente ORIGEN DESTINO Tx Rx señal reflejada

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Potencia Reflejada en una Línea Al existir reflexiones en la línea, la potencia que se refleja está dada por: La cantidad de voltaje reflejado, depende de la diferencia entre la impedancia característica de la línea, Z0 , y la impedancia que esta tenga conectada en su extremo final, ZL: Mientras que la potencia que si se transmite hasta la carga es:

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Atenuación de la Potencia por Desacople La diferencia entre la impedancia característica de la línea, Z0 , y la impedancia que esta tenga conectada en su extremo final, ZL , denominada también como descople de impedancias, origina por lo tanto una pérdida de potencia. La atenuación sufrida por el desacople es:

Telecomunicaciones Líneas de Transmisión Efectos de la Reflexión de Potencia en una Línea • La potencia reflejada viaja en dirección hacia el transmisor, fuente de la señal, con riesgo de hacerla disipar mayor energía que para la cual está diseñado. • A lo largo de la línea se suman las señales que inciden hacia la carga y las señales que se reflejan, produciendo una señal resultante cuya forma de onda presenta deformidades, distorsión. • La potencia que es reflejada no es entregada a la carga, lo cual origina una pérdida adicional a la sufrida por la señal al propagarse por la línea.

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