Mediante una guía de onda ranurada y un detector de onda estacionaria es posible medir el campo electromagnético existente dentro de ella. Este campo es la suma de las ondas incidente y reflejada dentro de la línea de transmisión. En lugar de medir la suma de las dos ondas, es posible medir las dos ondas separadamente. Un acoplador direccional es un dispositivo que puede separar las dos ondas que viajan en direcciones opuestas. La fig. (8.4) ilustra la energía que entra por el puerto 1 en la
línea principal y se divide en el puerto 2 y el puerto 3, no existiendo energía en el puerto 4. Por otro lado la energía que entra por el puerto 2 se divide entre el puerto 1 y el puerto 4.
100
2
1
4
3
Línea principal Línea secundariaFig. 8.4 Acoplador direccional mostrando las líneas principal y secundaria
Para definir el acoplamiento y la directividad se empleará la fig. (8.5). Uno de los puertos del acoplador se termina con una carga interna acoplada. En esta figura se muestra el acoplador direccional con solo una onda viajando hacia adelante; en la fig. (8.6) se representa solamente una onda viajando en la dirección contraria.
P
1P
3FP
2Fig. 8.5 Acoplador direccional con solamente una onda viajando hacia adelante
P
2P
3RP
1101
El factor de acoplamiento indica una medida de que tan acopladas están las dos líneas y se define como:
= 10 log10 1
3 (8.13)
La directividad es una medida de la separación o el desacoplamiento entre la onda incidente y la reflejada y está dad por:
= 10 log10 3 3 (8.14) Donde: 1 =� 1 3 =� 3 3 =� 3 á
Existen muchos tipos de acopladores direccionales. El que se emplea en esta práctica es un acoplador de alta directividad en una estructura de guía de onda rectangular con una carga terminal interna en uno de sus puertos. Cuando se mide la reflexión originada por una carga, la señal de prueba se introduce en el puerto 2 (ver fig. 8.7), la carga bajo prueba se conecta en el puerto 1 y la señal reflejada se detecta en el puerto 3.
102 8.13 DESARROLLO
1.- Conectar el equipo como se muestra en la figura (8.8)
Atenuador auxiliar Al generador
de barrido
Fig. 8.8 Disposición del equipo para el paso 1
2.- Colocar el atenuador auxiliar a 20 dB y el atenuador calibrado a aproximadamente a 10 dB.
3.- Prender el generador de barrido sintonizando una frecuencia de 9 GHz y modularlo externamente con una onda cuadrada de 1 KHz.
Medición del factor de acoplamiento
4.- Ajustar el nivel de salida del generador de barrido (sin exceder los 8 dBm) de tal manera que se obtenga una deflexión en el medidor de SWR el cual servirá como referencia. Anote el valor de 20 dB del atenuador auxiliar en la tabla 8.1 identificándolo como 1.
5.- Quitar el atenuador auxiliar junto con el detector y colocarlos en la línea secundaria del acoplador; montar el acoplador direccional junto con una carga en guía de onda al atenuador calibrado (ver fig. 8.9).
6.- Ajustar el atenuador auxiliar hasta obtener la misma lectura de referencia establecida en el paso 4.
7.- Observe la lectura en dB requerida para obtener el nivel de referencia y anótelo en la tabla 7 como 2.
103
Fig. 8.9 Disposición del equipo para el paso 5
Directividad
9.-Colocar el atenuador auxiliar a 50 dB (Se requerirá conectar otros atenuadores hasta obtener los 50 dB).
10.- Obténgase un nivel de referencia en el medidor de SWR. De ser necesario disminuya la atenuación del atenuador auxiliar para obtener una lectura estable. Anote esta lectura como 3 en la tabla 7.
11.- Invierta el acoplador tal como se ilustra en la fig. (8.10)
104
12.- Disminuya la atenuación del atenuador auxiliar de tal forma que obtenga en el medidor de SWR el mismo valor de referencia que se estableció en el paso 10 y anótelo en la tabla 7 como 4.
13.- La directividad = 3− 4
Medición de la pérdida de retorno de una carga 14.- Conecte el equipo como se ilustra en la fig. (7.11)
Al generador de barrido
Fig. 8.11 Disposición del equipo para la medición de la pérdida de retorno
15.- Coloque el atenuador calibrado a 10 dB.
16.- Coloque el tornillo deslizable del vernier del dispositivo que junto con la carga en guía de onda representa la carga no acoplada a una profundidad de aproximadamente 5 mm.
17.-Poner el atenuador auxiliar a 5 dB = 5 y obtenga una lectura de referencia en el medidor de SWR.
18.- Colocar el atenuador auxiliar a su máxima atenuación y reemplazar la carga de prueba con un corto en guía de onda rectangular.
19.- Disminuir la atenuación en el atenuador auxiliar hasta obtener el nivel de referencia en el medidor de SWR. Anote la lectura en dB observada en el atenuador auxiliar en la tabla 8.2 como 6.
105 20.- La pérdida de retorno es ( 6− 5 ) dB.
8.14 RESULTADOS
En la tabla (8.1) se muestran los resultados obtenidos durante el desarrollo, en la medición del factor de acoplamiento se observa que tan acopladas están la línea principal y la línea secundaria; en la medición de la directividad se observa que este tipo de acopladores son muy direccionales. Para la medición de la pérdida de retorno, como se puede ver en la tabla (8.2) como estamos trabajando con acopladores muy directivos, la pérdida de retorno es muy baja.
Tabla 8.1 Factor de acoplamiento y directividad
1 ( ) 2 ( ) = 1− 2 ( ) 3 ( ) 4 ( ) = 3− 4 ( ) 20 20.3 -0.3 70 10.15 59.85
Tabla 8.2 Pérdida de retorno de una carga
5 ( ) 6 ( ) 6− 5 ( ) 5 11.42 6.42