LINEAS DE TRANSMISIÓN

LINEAS DE TRANSMISIÓN

Una línea de transmisión consiste en un par de conductores paralelos que tienen la misma sección transversal en toda la longitud de la línea. Las señales de alta frecuencia pueden transmitirse a través de largas distancias por medio de una línea de transmisión.

Entre los conductores paralelos existe una capacitancia que, aparte de los efectos de orilla, es proporcional a la longitud de la línea. Una línea de transmisión de sección transversal determinada tendrá por lo tanto una capacitancia definida, por unidad de longitud, entre sus conductores. En forma similar, si los conductores se unen en ambos extremos de la línea, se formará un circuito cerrado cuya autoinductancia es proporcional a la longitud de la línea. Así, ésta última tendrá una autoinductancia definida por la longitud. En virtud del tiempo necesario para acumular carga en la capacitancia y para elevar la corriente a través de la inductancia, se introducen demoras y las señales se propagan a lo largo de la línea a una velocidad constante, que resulta ser igual a la que tiene la luz en el medio en que funciona la línea.

Las señales se atenúan al viajar a lo largo de la línea, debido a las pérdidas de energía en el conductor (que tiene una resistencia finita) y en cualesquiera materiales dieléctricos que puedan estar presentes. La atenuación es generalmente pequeña en la práctica y es muy buena aproximación el suponer que una línea de transmisión no presenta pérdidas, de manera que no produce ninguna atenuación. Las propiedades de una línea sin pérdidas, determinadas enteramente por su capacitancia por unidad de longitud y por su autoinductancia también por unidad de longitud.

PROPAGACIÓN DE LAS SEÑALES DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN SIN PERDIDAS 

Una línea de transmisión sin pérdidas está formada por conductores cuya resistencia es cero, separados por un aislador perfecto. Ninguna energía se disipa en la línea, cualquiera que sea la frecuencia del voltaje a través de los conductores. Además, es el caso extremo de una red de filtro de paso bajo, donde la inductancia y la capacitancia de cada sección se han hecho infinitesimalmente pequeñas; la frecuencia de corte es por lo tanto indefinidamente grande, es decir, la línea podrá transmitir señales de cualquier frecuencia sin atenuación. 

A bajas frecuencias, el filtro de paso bajo tiene una impedancia característica Zo = √L/C, y cada sección introduce un retraso en tiempo √L/C. Por analogía, puede esperarse que la línea tenga impedancia característica Zo = √L/C a todas las frecuencias sin importar cual sea la longitud de línea. También el retardo introducido por la longitud adicional δx de la línea deberá ser δx √L/C a cualquier frecuencia; es decir, las señales se propagan a lo largo de la línea con una velocidad 1/ √L/C. 

Tipos de Lineas de Transmisión

El tradicional par de hilos de cobre o línea bifilar es la configuración más simple, las características de trabajo de pueden ser variadas al aumentar o disminuir la separación entro los dos conductores, y su utilidad práctica, se reduce generalmente a frecuencias inferiores a 500kHz.

Para acoplar o unir eficazmente una línea balanceada con otra que es desbalanceada, o viceversa, hay que intercalar entre ellas algún dispositivo o circuito de transformación, que comúnmente se le conoce como balún.

LINEAS BALANCEADAS DE DOS CABLES

oAmbos conductores llevan corriente

oSe le conoce como transmisión diferencial o balanceada

oLa señal que se transmite se mide como la diferencia de potencial entre los dos cables

oLas corrientes que fluyen en direcciones opuestas por un par de cables balanceados se les llama corrientes de circuito metalico

oLas que fluyen en las mismas direcciones se llaman corrientes longitudinales

La mayoría de la interferencia por ruido, llamado voltaje de modo común se induce igualmente en ambos cables produciendo corrientes longitudinales que se cancelan en la carga.

L.T. DESBALANCEADA

oUn cable se encuentra en el potencial de tierra, mientras que el otro cable se encuentra en el potencial de la señal

oTransmisión de señal desbalanceada o de terminación sencilla

oEl cable de tierra también puede ser referencia a otros cables que llevan señales

oLas líneas balanceadas, pueden conectarse a las desbalanceadas a través de un transformador llamado balun (balanced – unbalanced).

REPRESENTACIÓN ELECTRICA DE UNA LINEA DE 

TRANSMISIÓN

Una LT es cualquier sistema de conductores, semiconductores, que puede emplearse para transmitir información entre dos puntos .

Líneas de Transmisión Uniforme de dos Conductores.

Como su Nombre lo indica "uniforme" significa que los materiales, dimensiones y sección transversal de la línea y el medio que la rodea, permanecen constantes en todo el trayecto. De un extremo se conecta una fuente de señal y en el otro una carga.

No significa que los dos conductores sean del mismo material o tengan la misma forma en su sección transversal.

El análisis es válido para un conductor de cualquier material y sección transversal que actúe junto con otro conductor con diferentes características, o para un alambre paralelo a cualquier plano conductor o banda (pista de circuito impreso).

Algunas secciones transversales de conductores usados en ingeniería.

Secciones transversales de varias líneas de transmisión prácticas.

En general, las torsiones o curvaturas en una línea de transmisión violan el postulado de "uniformidad" y crean efectos no explicables por la teoría de circuito distribuido. Lo mismo sucede con cualquier discontinuidad en la línea, tal como el punto de conexión entre dos líneas uniformes que difieren físicamente en alguna forma.

Las corrientes en los conductores de la línea fluyen únicamente en la dirección de la longitud de la línea.

Bajo ciertas condiciones, las señales pueden propagarse en cualquier línea de transmisión uniforme con la totalidad de la corriente o una componente de ella fluyendo alrededor de los conductores, en lugar de fluir a lo largo de ellos.

Estos casos no se presentan en una Línea de Transmisión y se conocen como modos de propagación en una guía de onda.

ECUACIONES.

Las ecuaciones diferenciales anteriores determinan las distribuciones de tensión y de corriente a lo largo de la

LT. La solución de ellas nos resultan en las ecuaciones siguientes:

Elaborado por: Marco Alonso Jiménez J.