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Consideremos un instrumento básico para generar
señales en guías de onda
Potencia
Frecuencia
Olvidemos de momento el resto de los controles
SALIDA
8.0-12.5 GHz Por qué esta banda? (1 GHz 109 Hz)
ON/OFF
Veamos las frecuencias de operación de una guía
con dimensiones razonables
Para los TE y los TM se tiene la misma frecuencia
de corte, pero OJO no hay TM con m o n 0
Banda X Estándar (código WR90)
fc (GHz) en vacío TE10 6.56 TE20 13.12 TE01
14.76 TE11 y TM11 16.16 ..
En pulgadas 0.9x0.4
b1.0 cm
Hay propagación monomodo en toda la banda del
generador (por supuesto, otros generadores para
banda X podrían tener frecuencias ligeramente
distintas, por ejemplo de 7 a 12, etc.)
a2.286 cm
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Intentemos detectar la señal, antes de aplicarla
a nuestra guía
(III) Digital Ancho de banda 12 GHz y velocidad
de muestreo 40 Gigasamples/seg. OK.
Un seno de 10 GHz tiene un espectro (módulo de la
transformada de Fourier) consistente en una delta
de Dirac a 10 GHz. El osciloscopio solo puede
detectar variaciones de señal con frecuencias
características que no superen su ancho de banda
(si son algo superiores serán atenuadas, si son
muy superiores no se verán
Si f010 GHz ésta es una delta en -10 GHz (flt0).
Irrelevante
Localización en f de la energía de la
señal (delta en 10 GHz)
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Respuesta del osciloscopio (Función de
transferencia). Mientras sea plana e igual a 1
todo va bien
..
f
10 GHz
20 MHz para (I) y 25 MHz para (II) (La respuesta
ha caído en un factor 21/2)
12 GHz para (III)
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OJO con los cables deben ser cortos y estar bien
apantallados
CONECTORES COAXIALES TÍPICOS
Los cables pueden producir pérdidas considerables
a partir de 1 GHz incluso si son coaxiales.
Pongamos en marcha el osciloscopio y veamos
algunos trucos
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Veamos ahora si sería posible detectar algo con
un osciloscopio más barato
La onda cuadrada que modula a la sinusoide tiene
una frecuencia de 1 kHz. Se puede detectar con un
osciloscopio convencional? Veámoslo. la señal
observada es un producto de dos funciones
Propiedad de Transf de Fourier F
Donde se define
Espectro de la onda cuadrada (sumatorio infinito
de deltas)
Definición de convolución
Espectro de un único pulso (función sinc continua)
Propiedad de la convolución
Espectro de una onda cuadrada Deltas con
amplitudes distribuidas según una Función sinc
El espectro de la señal observada es éste mismo,
pero teniendo como origen a f0 !
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A pesar de lo anterior, podemos utilizar
osciloscopios baratos si tenemos un detector
El detector ha de ser no lineal para convertir
las frecuencias (interesa producir frecuencias
bajas a partir de otras que son muy altas). El
detector más sencillo un diodo. Supongamos que
se le aplica un voltaje V(t), consistente en una
superposición de la señal de alta frecuencia (CW)
y un nivel de continua (puede venir de la
polarización del diodo).
Entonces la corriente es
Supongamos que la señal es débil (casi siempre es
así). Desarrollamos en serie en torno al nivel de
continua
,
Por tanto,
Hay un incremento del nivel de continua
proporcional a A2!
Así pues, se ve algo en el nivel de continua!
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El anterior desarrollo era para una onda
monocromática. Qué ocurre con la modulada?
Podemos repetir el razonamiento para cada delta
del espectro de la onda cuadrada -gt lo que
obtendríamos en lugar del incremento de continua
sería (aparte de otros armónicos no deseados que
se filtran con facilidad) una reconstrucción de
todo el espectro de la onda cuadrada
CW
MODULADA
La información sobre la frecuencia se pierde,
pero se obtiene información sobre la intensidad
de campo con instrumentación que no necesita
funcionar a frecuencias altas. Otro detector
alternativo al diodo el bolómetro. Es un
dispositivo que convierte la radiación recibida
en incrementos de temperatura
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Detectores para guías de onda. El medidor de onda
estacionaria
El medidor de onda estacionaria es esencialmente
un milivoltímetro de alterna (para señales de 1
kHz, típicamente) graduado especialmente para
medir VSWR. Este factor se mide desplazando la
sonda con el detector y comparando la lectura en
un máximo de señal con la lectura en un mínimo.
Sección de guía ranurada
Detectores basados en diodos
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Medidas básicas. VSWR
VSWR3.2
VSWR10 dB

1. Detectar un máximo de señal.
2. Ajustar la ganancia y el rango hasta tener la
   lectura en el origen de escalas (extremo
   izquierdo).
3. Desplazar la sonda hasta el mínimo más próximo.
   La lectura indicará VSWR.
4. Si VSWR gt 3, reducir la ganancia en 10 dB y
   realizar una lectura más precisa con la escala
   inferior

Hay otras escalas (expandida, para VSWR muy
pequeñas) y dB (expresa VSWR en
dB). VSWRdB20log10(VSWR). Obsérvese que el 10 de
la escala en dB (la inferior) coincide
aproximadamente con el 3.2 de la escala de VSWR
normal 1020log10(3.1623)
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Comparación de longitudes de onda
Para el modo TE10
El montaje acaba en una antena que ilumina una
placa conductora. Esta placa genera una onda
estacionaria que se localiza tanto en la guía
ranurada como entre la antena y la placa. En el
primer caso la distancia entre mínimos o máximos
de señal es l0/2. En el segundo es lg/2.
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Eliminación de reflexiones con un atenuador
La guía ranurada permite medir la onda
estacionaria producida por el poste. Aumentando
la atenuación se observa que VSWR disminuye. El
detector al final de la guía evalúa la potencia
que se pierde
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Calibración de un desfasador
Lámina dieléctrica de bajas pérdidas
La calibración está basada en comparar el desfase
introducido a una posición determinada del
tornillo micrométrico con un desplazamiento del
cortocircuito. Supongamos que se desea calibrar
el desfasador a intervalos constantes, cuya
amplitud llamaremos Df. Entonces el método sería
el siguiente a) Inicialmente se sitúa el
desfasador en su posición de mínimo desfase y el
corto en su posición más alejada del
desfasador. b) Se ajusta la posición de la sonda
hasta detectar un mínimo de señal. c) Se
desplaza el corto en una distancia x' tal que la
diferencia de fase entre las posiciones inicial y
final de la sonda sea Df. Es decir, x'Df/b d) Se
desplaza la lámina desfasadora hasta detectar
nuevamente el mínimo. De esta forma se obtendría
el primer punto de la tabla de calibración. Si x1
es la posición final de la lámina desfasadora,
entonces a x1 le corresponde un desfase Df. Se
repiten los pasos c) y d) para distintas
posiciones de la lámina desfasadora, hasta
alcanzar el máximo desfase posible (180º).