Lab 2 Micro Ondas

Laboratorio No. 2El medidor de Potencia

Preparado por Prof. Ing. Fermín A. Póvaz J.

Objetivo:Familiarizarse con el principio de operación de un medidor de potencia de microondas.

Materiales y Equipo UtilizadoOsciloscopioMedidor de PotenciaFuente de Alimentación GUNNMontaje del termistorAtenuador VariableSoporte de guiaondaOscilador GUNNCables de conección

Procedimiento

1. Ensamble el circuito y sus respectivas componentes como se muestra en la figura No. 1. Desatornille los tornillos de acople del termistor. Instale los soportes.

2. Realice los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del oscilador Gunn.VOLTAJE: MINMODE: CCRANGE: 10V

3. En el osciloscopio realice los siguientes ajustes:Barrido de tiempo: 50uS/DIVCanal 1: 0.5V/DIVAcople: ACDisparo: Canal 1Acople de Disparo: ACModo de Disparo: Auto

4. Ajuste el atenuador variable a 11mm.5. Encienda la fuente de alimentación del Oscilador GUNN, el medidor de

potencia y el osciloscopio.6. Ajuste la fuente a 8V.7. En el medidor de potencia seleccione el rango de 3mW. Espere hasta 2

minutos hasta que se estabilize el medidor de potencia. Ajuste los controles del medidor de potencia para que indique una lectura de 0mW.

8. Mida el voltaje pico a pico de la señal de audio que es desplegada en el osciloscopio y la frecuencia.Voltaje pico a pico:__________________Vp-pFrecuencia:_________________________Hz

8. Determine la potencia de la señal de audio que es recibida por el termistor desde el medidor de potencia.Utilice la siguiente relación:Potencia de audio= V2P-P/8RDonde R es igual a 100 que es la resistencia del termistor.Potencia=__________mW

9. Ahora ajuste el atenuador variable para obtener una lectura de 1.5mW. De no obtenerse esta lectura aumente el voltaje de la fuente del oscilador a 10V.

10. Maximice la lectura del medidor moviendo el cortocircuito del montaje del termistor.

11. Ahora ajuste el atenuador variable para obtener una lectura de 3mW.12. Mida el voltaje de la señal de audio y determine la potencia de la señal.

Voltaje de la señal=_______________Vp-pPotencia de la señal=______________mW

13. Determine la diferencia de la potencia de audio absorbida por el termistor cuando la potencia de la señal va de 0 a 3mW.Diferencia de potencia=_____________________mW

14. Obtenga ahora la potencia anterior en dbm, utilice la siguiente relación:Potencia(dbm) = lectura actual + Rango de escala del medidor.Potencia(dbm) =___________+_____________=___________dbm.

15. Utilice la siguiente ecuación para determinar la potencia leida en mW a dbm

Potencia (dbm ) = 10 log P(mW)/1mWPotencia(dbm) = ____________________.

16. Desarme todo y deje todo ordenado.17. Concluya.

CUESTIONARIO

1. Exprese una potencia de 3W a dbm2. Convierta una potencia de -20dBW a watts3. Explique como se balancea un puente en un medidor de potencia

cuando no hay señal de microondas.4. ¿Cómo funciona un medidor de potencia?

Laboratorio No. 3

Operación del Oscilador GUNN


Objetivo: Observar el principio básico de funcionamiento de un oscilador GUNN.Determinar las curvas caracteristicas de un oscilador GUNN.

Procedimiento

1. Ensamble los componentes como aparece en la figura No. 1

2. Realice los siguientes ajustes en la fuente del oscilador GUNN:VOLTAGE: MínimoMODE: DCRANGO del Medidor : 10V

3. Encienda la fuente de alimentación y el medidor de potencia. Seleccione la escala de 3mW en el medidor de potencia. Espere aproximadamente 2 minutos para que los módulos se estabilicen.

4. Utilice los controles de ajuste de cero en el medidor de potencia para obtener una lectura de 0mW.

5. Ajuste la fuente del oscilador GUNN a 8Voltios.

6. Maxime la lectura de potencia en el medidor de potencia moviendo el cortocircuito y los tornillos en el termistor.

Voltaje de la Fuente

Corriente Medida

Lectura del Medidor de

Potencia

Potencia Entregada

Eficiencia

V I Pleida Po=Potencia leida x 4

V mA mW mW %0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.510.0

Tabla No. 1

7. Para cada valor de voltaje dado en la tabla No. 1 realice lo siguiente:

a. Ajuste el voltaje de la fuente hasta el voltaje requerido en la tabla.

b. Luego seleccione en el medidor de rango de la fuente del oscilador gunn la escala de 250mA y mida la corriente.

c. Mida la potencia absorbida por el termistor en el medidor de potencia.

d. Multiplique la potencia de lectura del medidor de potencia por 4 para obtener la potencia entregada por el oscilador GUNN.

e. Calcule la eficiencia de la fuente del oscilador GUNN, utilizando la siguiente ecuación:

(%) = Po x 100 V x I

8. De los resultados dados en la tabla No. 1 obtenga en una hoja milimetrada una gráfica de corriente vs voltaje del oscilador gunn y otra gráfica de potencia entregada por el oscilador vs voltaje en esta misma curva grafique también la eficiencia.

9. En la gráfica de corriente vs voltaje indique la región de la resistencia negativa.

10. Apague todo y deje todo ordenado.

Preguntas

1. ¿Cuáles son los componentes principales de un oscilador GUNN?2. ¿Porqué se multiplicó por cuatro la potencia leída del medidor de

potencia?3. ¿Qué determina la frecuencia exacta de oscilación del un oscilador

GUNN?4. De acuerdo a su gráfica determine el voltaje en el cual el diodo

comienza a oscilar? Este voltaje coincide con la región de resistencia negativa?

Laboratorio No. 4El Atenuador Variable

Preparado por Prof. Ing. Fermín A. Póvaz J.Objetivos- Familiarizarse con el atenuador variable- Determinar la curva característica de un atenuador variable.- Familiarizarse con los conceptos de atenuación y pérdida por insersión.

Materiales y Equipo UtilizadoMedidor de PotenciaFuente de Alimentación GUNNMontaje del termistorAtenuador VariableAtenuador de 6dBSoporte de guiaondaOscilador GUNNCables de conección

Procedimiento

1. Arme el circuito de la figura No. 1

2. Verifique que los tornillos del montaje del termistor esten todos introducidos para que no penetre ninguna señal de microondas.

3. Realice los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del GUNNVoltaje: MínimoMode: DCMedidor de Rango: 10V

4. En el medidor de potencia seleccione el rango de 5dBm, encienda la fuente de alimentación del oscilador GUNN y el medidor de potencia. Espere aproximadamente 2 minutos para que el termistor y el medidor de potencia operen a temperatura ambiente.

5. En el medidor de potencia realice el ajuste a cero, para una lectura de 0mW.

6. Ajuste la fuente de alimentación a un voltaje de 8V. Ahora lentamente aumente el voltaje hasta donde se máximice la lectura de potencia.

7. Mueva los tornillos del montaje del termistor hasta que se obtenga una lectura de potencia, luego con el cortocircuito maximice la potencia.

8. Anote la potencia obtenida en el medidor de potencia.Máxima potencia=_______________________dBm.

9. Desconecte el cable del oscilador GUNN de la fuente de alimentación.10. Inserte ahora el atenuador variable entre el atenuador fijo de 6dB y el

montaje del termistor, tal como se aprecia en la figura No. 2

11. Ajuste el atenuador variable a 0.00mm. Conecte nuevamente el cable del oscilador GUNN a la fuente de alimentación.

12. Para cada posición del atenuador variable mida la potencia en el medidor de potencia y complete la tabla No. 1. En la columna pérdida por insersión los valores los obtiene restando la potencia máxima del paso 8 menos la potencia leída en el medidor de potencia.

Posición del AtenuadorVariable

PotenciaMedida

Pérdida por insersión

Posición del AtenuadorVariable

PotenciaMedida

Pérdida por insersión

Mm dBm dB mm dBm dB0.00 2.500.50 3.001.00 3.501.50 4.002.00 4.50

Tabla No. 1

13. Para mediciones de pérdidas por debajo de los 15dB o más, siga los siguientes pasos:a. Desconecte el cable del oscilador GUNN de la fuente de

alimentación.b. Remueva el atenuador fijo de 6dB.c. Reconecte nuevamente el oscilador GUNN a la fuente de

alimentación.d. Mida y anote la potencia entregada al termistor y anotela en la

columna de potencia. Reste la potencia medida de la potencia máxima obtenida el paso 8 y sumele 6dB, anotela como pérdida por insersión.

14. En una hoja milimetrada gráfique la pérdida por inserción vs la posición de la hoja del atenuador variable. Esta será la curva de atenuación del atenuador variable.

NOTA: De esta curva dependerá algunos de los experimentos que usted realice, lo que significa que debe traer una copia de estas curvas para las experiencias futuras.

15. Desarme todo y deje todo ordenado.16. Concluya.

Cuestionario

1. Defina atenuación2. ¿Cuál es el fénomeno que contribuye a la pérdida por insersión de los

componentes?3. ¿Cuál es la principal limitación del método de la relación de potencia en

la medición de la potencia?

Laboratorio No. 5El detector de Señales de Microondas


Objetivo:- Familiarizarse con la operación de un detector de cristal.- Determinar la curva de sensitividad de un detector de cristal.- Evaluar la sensitividad tangencial de un detector.

Materiales y Equipo UtilizadoMedidor de PotenciaFuente de Alimentación GUNNMontaje del termistorAtenuador VariableAtenuador de 6dBAtenuador de 30dBAmplificador de 60dBDetector de cristalSoporte de guiaondaOscilador GUNNCables de conecciónOsciloscopio

Procedimiento


2. Antes de colocar el termistor recuerde de desatornillar los tornillos de acople del termistor.

3. Realice los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del Oscilador Gunn:Voltaje: MínimoMode: DCMedidor de Rango: 10V

3. Encienda la fuente de alimentación del oscilador Gunn y el medidor de potencia. Seleccione en el medidor de potencia el rango de 5dBm. Espere aproximadamente 2 minutos para que el termistor y el medidor de potencia operen a temperatura ambiente.

4. Utilice los controles de ajuste a cero (ZERO Knobs) en el medidor de potencia para obtener una lectura de 0mW.

5. Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación del oscilador Gunn a 8Voltios. Varie la fuente de alimentación hasta obtener un máximo de lectura en el medidor de potencia.

6. Ajuste el cortocircuito en el montaje del termistor para obtener la lectura máxima en el medidor de potencia.

7. Anote el valor de la potencia entregada al termistor.

Máxima Potencia = ________________________dBm.

8. Apague el medidor de potencia y luego la fuente de alimentación del oscilador Gunn en ese orden.

9. Ensamble ahora el circuito de la figura No. 2, ajuste el atenuador variable a una posición de 0.00mm.

10. Realice los siguientes ajustes de calibración en el osciloscopio:Base de tiempo: 1Seg/DIVCanal A: 0.2V/DIVAcople de Entrada GNDModo Vertical Canal ADisparo Canal A

Modo de Disparo: Auto

11.Encienda la fuente de alimentación del oscilador Gunn y el osciloscopio. Seleccione el acople del canal A en DC.

12.Para cada valor de atenuación dado en la tabla No. 1 realice lo siguiente:a. Con la curva caracteristica del atenuador variable obtenida en el

laboratorio No. 4, determine las posiciones correspondientes del atenuador variable para la atenuación requerida, y realice los ajustes.

b. Utilizando la fórmula mostrada, calcule la potencia entregada al detector de cristal y anotela en la columna correspondiente de la tabla No. 1.Potencia entregada (dBm) = Máxima potencia (dBm) - Atencuación (dB).

c. Mida el voltaje en el osciloscopio y anotelo en la columna de voltaje del detector de la tabla No. 1.

d. Calcule el valor de 20logVd y anotelo en la columna correspondiente de la tabla No. 1

Atenuación Posición de la Hoja

Potencia Entregada

Detector de VoltajeVd 20logVd

dB mm dBm V0510152025

Tabla No. 1

13.Desconecte el cable de alimentación del oscilador Gunn de la fuente. Inserte un atenuador fijo de 30dB entre el atenuador fijo de 6dB y el atenuador variable.

14. Conecte el cable de alimentación del oscilador Gunn. Para cada valor dado en la tabla No. 2, siga las siguientes instrucciones:a. Reste 30dB de la atenuación indicada en la columna de atenuación de la

tabla No. 2 para determinar la atenuación requerida por el atenuador variable y anotelo en la columna correspondiente.

b. Evalue la potencia entregada al detector de cristal y anotelo en la columna de la potencia entregada de la tabla no. 2

c. Mida y anote en la columna del detector de voltaje el voltaje leido en el osciloscopio.

Atenuación Posición de la Hoja

Potencia Entregada

Detector de VoltajeVd 20logVd

dB mm dBm V30354045

Tabla No. 2

15.De los resultados obtenido en la tabla No. 1 y de la tabla No. 2 grafique la curva de 20logVd como una función de la potencia entregada en dBm para obtener la curva de sensitividad.

16. Desconecte el cable del oscilador Gunn. Ensamble el circuito de tal forma que la señal del detector sea amplificada por el uso del amplificador diferencia de 60dB. Utilice los dos atenuadores fijos y el atenuador variable ajustado a 11mm. La salida del amplificador lo contecta al canal 1 del osciloscopio.

17. Realice los siguientes ajustes en los equipos:

En la fuente del oscilador GunnModo: 1KHzEn el osciloscopio:Barrido de tiempo: 0.2mS/DIVCanal 1: 50mV/DIVAcople de Entrada AC

18.Conecte el cable del oscilador Gunn nuevamente. Ajuste el atenuador variable para obtener una señal de cuadrada de nivel mínimo de intensidad.

19.Anote la posición en la cual se encuentra el atenuador variable.Posición de la hoja del atenuador variable=_______________mm

20.De acuerdo a la curva del atenuador variable obtenida del experimento No. 4, la atenuación del atenuador para esta posición es de:Atenuación=_________________dB.Determine la atenuación total =_____________________dB

21.Calcule la señal de entrada del detector de cristal.Sensitividad Tangencial = Máxima potencia (paso 7) dBm - Atenuación total(dB) _____________________dBm.

21.Desarme todo y deje todo ordenado.22.Concluya.

Preguntas

1. ¿Qué representa la curva de sensitividad de un detector de cristal?2. ¿Por qué se utiliza una señal cuadrada de 1KHz?

Laboratorio No. 6Mediciones de Atenuación utilizando el método de sustitución de

Radiofrecuencia


Objetivo:

Medir las respectivas atenuaciones de un sistema por microondas utilizando el método de sustitución por radiofrecuencia.

Utilizar el medidor de onda estacionaria y comprender su operación.

Materiales y Equipo utilizadoFuente de alimentación del oscilador GUNNOscilador GUNNDetector de CristalAtenuador VariableAtenuador Fijo de 6dBAtenuador Fijo de 30dBSoportes de GuiaondasCables coaxiles de 50

Procedimiento


2. Ajuste los siguientes controles de la fuente de alimentación del oscilador GUNN.Voltaje: MínimoModo: 1KHzRango del medidor: 10V

3. Para el medidor de onda estacionaria realice los siguientes ajustes de los controles:Rango: -30dBGanancia: 10dBEscala: NormalAncho de banda: 20Hz

4. Ajuste el atenuador variable para una lectura de 11mm

5. Encienda la fuente de alimentación y el medidor de onda estacionaria. Espere aproximadamente 1minuto para dejar que la fuente y el oscilador GUNN se estabilicen.

6. Ajuste la fuente de alimentación del oscilador GUNN a 8Voltios

7. Ajuste el atenuador variable hasta obtener en el medidor de onda estacionaria una lectura de -5dB. De no ser posible esta lectura cambie el rango del medidor de onda estacionaria a -40dB.

8. En el medidor de onda estacionaria varíe el control de la FRECUENCIA CENTRAL hasta maximizar la señal, debe ser una lectura con una deflexión hacia la derecha.

9. Ahora varie el voltaje de la fuente de alimentación del oscilador GUNN hasta maximizar la lectura en el medidor de onda estacionaria.

10. Ajuste el atenuador variable a 0.00mm. Ajuste el control de GANANCIA del medidor de onda estacionaria hasta obtener una lectura de -2dB.

11. Desconecte el cable del oscilador GUNN de la fuente y elimine el atenuador variable de 6dB tal como se ve en la figura No. 2

12. Conecte nuevamente el cable del oscilador GUNN a la fuente de alimentación.

13. Ajuste el atenuador variable para obtener la misma lectura de referencia en el medidor de onda estacionaria (esta lectura es de -2dB). Anote la posición del atenuador variable para dar como resultado esta lectura.

Posición del atenuador variable:____________________mm14. Ahora utilice la curva de atenuación del atenuador variable para

determinar la atenuación correspondiente a las dos posiciones del atenuador variable.

Atenuación del atenuador variable de acuerdo al paso 13=____________dB

Atenuación del atenuador variable en 0.00mm=_____________dB

15. Determine la diferencia de estas dos atenuaciones.Diferencia(dB)=____________dB.

16. ¿Qué representa la diferencia de estas dos atenuaciones?_______________________________________________________.

17. Desarme todo el equipo y guardelo en su respectivo sitio.18. Concluya.

Cuestionario

1. ¿Cuál es la principal fuente de error del método por sustitución de RF?2. ¿Qué mide el medidor de onda estacionaria?3. ¿Cómo funciona un medidor de onda estacionaria?

Laboratorio No. 7Ondas Estacionarias en Las Señales de Microondas


Objetivo:- Estudiar el comportamiento de las ondas estacionarias y las ondas reflejadas en una guia de onda.

- Utilización del SlotLine para medir la amplitud de las estacionarias y la frecuencia de operación de la guia de onda.

Materiales y Equipo UtilizadoFuente de alimentación del oscilador GUNNOscilador GUNNMedidor de onda EstacionariaSlotlineCargas acopladasAtenuador VariableAtenuador Fijo de 6dBSoportes de GuiaondasCables coaxiles de 50

Procedimiento


2. En el slotline coloque el tornillo de fijación del diodo hacia fuera.3. Realice ahora los siguientes ajustes de la fuente de alimentación del

oscilador GUNN:Voltaje: MínimoModo: 1KHzRango del Medidor: 10V

4. En el slotline mueva la punta de prueba a lo largo de la ranura en la posición de 40mm.

5. Utilizando la curva de calibración del atenuador variable obtenga una atenuación de 6dB y ajuste el atenuador a esa posición.Posición de la hoja del atenuador variable=_________________mm.

6. Realice ahora los siguientes ajustes en el medidor de onda estacionaria:Rango: -30dBGanancia: 10dB (completamente en dirección de las

manecillas del reloj)Escala: NORMALAncho de Banda: 20Hz

7. Una vez hecho los ajustes encienda la fuente de alimentación del oscilador GUNN y el medidor de onda estacionaria, espera dos minutos hasta que la fuente del oscilador GUNN se caliente. Ajuste ahora la fuente a 8Voltios.

7. Ajuste la profundidad de la punta de prueba del slotline para obtener una lectura de -35dB en el medidor de onda estacionaria. (Es decir -5dB en el rango de -30dB).

8. Maximize la lectura de la señal de microondas en el medidor de onda estacionaria ajustando el control de la Frecuencia Central del medidor.

9. Varie el voltaje de la fuente de alimentación para maximizar la lectura en el medidor de onda estacionaria. Si la medición se pasa de la escala reduzca el control de ganancia.

10. Mueva la punta de prueba del slotline hasta encontrar un máximo, ajuste el control de Ganancia si se pasa del nivel, la idea es encontrar el máximo. Una vez que lo haya encontrado, ajuste el control de Ganancia

a -30dB. Si no es posible esta lectura, incremente la profundidad de la punta de prueba hasta obtenerla.

11. Ahora mueva la punta de prueba del slotline a lo largo de la ranura, y anote en la tabla no. 1, las posiciones de los mínimos y máximos, si quiere obtener una mejor precisión cambie el rango en el medidor de onda estacionaria, pero no reajuste el control de ganancia.

Posiciones de los Mínimos Posiciones de los Máximosmm mm

Tabla No. 1

12. De las posiciones de los mínimos en la tabla No. 1, determine la longitud de onda guiada de la señal de microondas.Longitud de onda Guiada = ___________________mm.

13. Utilice la siguiente ecuación para calcular la frecuencia de la señal de microondas:

Donde es la longitud de onda guiada en metros a es el ancho de la guia de onda en metros.

14. Localice la punta de prueba del slotline lo más cercano de la carga. Anote esta posición en la tabla No. 2. De ser necasario ajuste el control de ganancia del medidor de onda estacionaria para mantener los -30dB, ya que este nivel es la referencia del sistema, Vmax.

15. Mueva la punta de prueba del slotline hacia el oscilador GUNN en pasos de 2mm hasta encontrar el siguiente máximo. Para cada paso anote la posición de la punta de prueba en mm y la lectura del voltaje del medidor en dB. Calcule V/Vmax en dB y utilizando la siguiente ecuación determine la relación entre los dos voltajes V/Vmax y anotelo en la tabla No. 2,

Localización V V/Vmax V/VmaxMm db db --

-30.0 0.0 1.00

Tabla No. 2

16. De las lecturas anotadas en la tabla No. 1 y tabla No. 2, trace en una hoja milimetrada los patrones de ondas estacionarias, primero grafique las localizaciones de los mínimos y máximos en la gráfica, entonces utilice los valores de las relaciones V/Vmax de la tabla No. 2 para graficar la distribución entre los máximos, recuerde que las ondas estacionarias se repiten cada media longitud de onda.

17. Desconecte el cable de alimentación del oscilador GUNN, y arme el circuito de la figura No. 2.

18. Reconecte el cable de alimentación del oscilador GUNN, y repita los pasos 11 al 16. Recuerde completar la tabla No. 3 y la tabla No. 4 que es la misma que las anteriores.

19. Obtenga la gráfica en hoja milimetrada de las posiciones de los máximos y mínimos es decir de los patrones de ondas estacionarias.

20. Desconecte el cable de alimentación del oscilador GUNN y arme el circuito de la figura No. 3.

21. Reconecte el cable de alimentación del oscilador GUNN, coloque la punta de prueba del slotline a 40mm desde la carga, ajuste el control de ganancia del medidor de onda estacionaria para una lectura de -41dB.

22. Con este nuevo nivel de referencia de Vmax repita los pasos 11 al 16.

23. Obtenga una gráfica de los patrones de ondas estacionarias.

24. Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación del oscilador GUNN al mínimo y apague todo el equipo.

25. Desarme todo y deje todo ordenado y en su sitio

26. Concluya.

Cuestionario

1. ¿Qué representan los patrones de ondas estacionarias?2. Explique como se determina la frecuencia de la señal de microondas

utilizando el slotline?3. ¿Qué puede usted explicar con respecto al comportamiento de la gráfica

No. 3?

Laboratorio No. 8

El Acoplador Direccional


Objetivo:- Familiarizar al estudiante con los principios de operación de un

acoplador direccional.- Definir y medir los parametros caracteristicos de un acoplador

direccional como son el factor de acoplamiento y el factor de directividad.

Materiales y Equipo UtilizadoFuente de alimentación del oscilador GUNNOscilador GUNNMedidor de onda EstacionariaDetector de cristalCargas acopladasAtenuador VariableSoportes de GuiaondasCables coaxiles de 50

Procedimiento

1. Arme el circuito de la figura No. 1.

2. Realice los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del oscilador GUNN:Voltaje: MínimoModo: 1KHzRango del Medidor: 10V

3. En el medidor de onda estacionaria seleccione el rango de -30dB y ajuste el control de ganancia hasta el valor máximo. Seleccione en el medidor un ancho de banda de 20Hz.

4. Encienda la fuente de alimentación y el medidor de onda estacionaria y espere 1 minuto a que el equipo se caliente. Ajuste la fuente de alimentación a 8Voltios.

5. Ajuste el atenuador variable para obtener una lectura en el medidor de onda estacionaria de -35dB.

6. Ahora maximice la señal en el medidor de onda estacionaria con el control de frecuencia.

7. Vaya aumentando el voltaje de la fuente de alimentación hasta obtener una lectura máxima de la señal. Si el nivel de la señal se excede de la escala del medidor de onda estacionaria incremente el valor de la atenuación en el atenuador variable.

8. Ajuste el atenuador variable para una lectura de -30dB este será nuestro nivel de referencia para realizar las mediciones.

9. Desconecte el cable del oscilador GUNN y arme el circuito de la figura No. 2

10. Conecte nuevamente el cable del oscilador GUNN a la fuente de alimentación.

11. Seleccione en el medidor de onda estacionaria el rango apropiado para hacer la medición, NO mueva el control de ganancia del medidor de onda estacionaria. Anote este valor como el nivel de la señal acoplada.

Nivel de la señal acoplada:_____________________dB.

12. Calcule el factor de acople del acoplador direccional restando el nivel relativo de la señal acoplada del nivel de referencia de -30dB.

Factor de Acople C = -30dB-________________dB =________________dB.

13. Seleccione en el medidor de onda estacionaria el rango de -30dB.

14. Ajuste el atenuador variable para una lectura en el medidor de onda estacionaria de -30dB. Este valor será nuestro nuevo nivel de referencia.

Valor de referencia=_________________dB

15. Desconecte el cable del oscilador GUNN y arme el circuito de la figura No. 3.

16. Reconecte el cable del oscilador GUNN a la fuente de alimentación.17. En el medidor de onda estacionaria seleccione el rango adecuado que le

permite establecer un lectura del nivel de la señal aislada por el acoplador direccional.

Nivel de la señal del puerto aislado del acoplador direccional=_______dB

18. Calcule la directividad D del acoplador direccional restando del nivel de referencia de -30dB del nivel de la señal en el puerto aislado.

Directividad D= -30db-__________________dB. = ____________-dB

19. Desarme todo y deje todo ordenado.20. Concluya

Cuestionario

1. ¿Qué es un acoplador direccional?2. ¿Cuál es la operación de un acoplador direccional?3. Mencione los tipos de acopladores direccionales.

Laboratorio No. 9Medición del Coeficiente de Reflexión


Objetivo:- Familiarizarse con los conceptos de coeficiente de reflexión y pérdida

por retorno.

- Medir el coeficiente de reflexión de una carga.

- Determinar el porcentaje de la potencia absorbida por una carga utilizando la magnitud del coeficiente de reflexión.

Materiales y Equipo Utilizado

Fuente de alimentación del oscilador GUNNOscilador GUNNMedidor de onda EstacionariaDetector de cristalMedidor de PotenciaTermistorAcoplador DireccionalCargas acopladasAtenuador VariableSoportes de GuiaondasCables coaxiles de 50

Procedimiento


2. Realice los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del oscilador Gunn:Voltaje: Mínimo

Modo: 1KHzRango del Medidor: 10V

3. En el medidor de onda estacionaria seleccione el rango de -20dB, un ancho de banda de 20Hz y el control de Ganancia en su posición máxima es decir en rotación en dirección de las manecillas del reloj.

4. Encienda el medidor de onda estacionaria y el medidor de potencia espere 2 minutos a que el equipo se caliente. Ajuste la fuente de alimentación del oscilador Gunn a 8 Voltios.

5. Ajuste el control de ganancia del medidor de onda estacionaria para obtener una lectura de -25dB. Si el rango seleccionado no permite establecer este ajuste, seleccione el rango de -30dB y ajuste la ganancia para una lectura de -35dB.

6. Maximice la lectura utilizando el control de frecuencia central del medidor de onda estacionaria.

7. Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación para maximizar la lectura de la señal. Si el nivel se excede de la lectura ajuste el control de ganancia para mantener la lectura dentro de la escala.

8. Ahora ajuste el control de ganancia del medidor de onda estacionaria para obtener una lectura de -22dB o -32dB en el caso de no lograr el ajuste. Este valor va a constituir nuestro nivel de referencia.

9. Complete la siguiente tabla No. 1, utilizando los siguientes pasos:

a. Desde el nivel de referencia que ha sido ajustado, la pérdida por insersión del atenuador variable debe ser tomado en cuenta, cuando la hoja está ubicada en 0.00mm, es decir que debe ser adicionado a cada valor de atenuación en la tabla No. 1.

b. Utilizando la curva de atenuación del atenuador variable, obtener la ubicación de atenuación para la atenuación requerida en la segunda columna de la tabla No. 1 y anotar la posición de la hoja en la tercera columna de la tabla.

c. Anote el nivel relativo de la señal en dB en la cuarta columna de la tabla. De ser necesario seleccione otro rango, PERO NO REAJUSTE EL CONTROL DE GANANCIA.

d. Calcule la pérdida por retorno restando esta ultima lectura del nivel de referencia del paso 8 y anotelo en la columna PR de la tabla No. 1

e. Utilice la siguiente ecuación para calcular la mágnitud del coeficiente de reflexión de la carga.

= 10(-PR(dB)/20)

AtenuaciónPérdida porInsersión

Posición del

AtenuadorVariable

Nivel relativo de

la señal

Pérdida por Retorno

PR

CoeficienteDe

Reflexion

dB dB mm dB dB0.00

2.55.07.510.0

Tabla No. 1

10. ¿Cuál es la relación entre las atenuaciones y la pérdida por retorno de la tabla No. 1?____________________________________________.

11. Desconecte el cable del oscilador Gunn. Arme el circuito de la figura No. 2. Antes de conectar el termistor saque los tornillos de protección del montaje.

12. En el medidor de potencia seleccione el rango de 0.3mW y ajuste a cero. Espere 2 minutos para que el medidor de potencia y el termistor operen a temperatura ambiente.

13. Reconecte el cable nuevamente. En el medidor de onda estacionaria seleccione el rango de -30 dB.

14. Ajuste el atenuador variable para obtener una lectura de 0.1mW en el medidor de potencia. Ajuste el cortocircuito movible para maximizar la señal. Una vez que el termistor este acoplado al sistema, reajuste el atenuador variable para una lectura de 0.2mW en el medidor de potencia.

15. Ahora desconecte el cable del oscilador Gunn y remplace el termistor por el cortocircuito. No desconecte el termistor del medidor de potencia de tal forma que se mantenga balanceado hasta utilizarlo nuevamente.

16. Reconecte el cable del oscilador Gunn a la fuente de alimentación. En el medidor de onda estacionaria ajuste el control de ganancia para obtener una lectura de referencia conveniente tal como -32dB. Este va ser su 0dB de nivel de referencia para la pérdida por retorno obtenido con el cortocircuito. Anote este nivel de referencia.

Nivel de referencia (Pérdida de Retorno PR de 0dB)=___________dB.

17. Desconecte el cable del oscilador Gunn de la fuente de alimentación, remplace el cortocircuito por el termistor como se muestra en la figura No. 2. De ser necesario utilice el control de ajuste a CERO para llevar a cero el nivel de la señal.

18. Reconecte nuevamente el cable. Sin reajustar el control de ganancia del medidor de onda estacionaria, seleccione el rango apropiado para obtener una lectura. Calcule la pérdida por retorno del termistor acoplado restando el nivel de potencia reflejada del nivel de referencia del paso 16.

Pérdida por Retorno (acoplada) = Nivel de referencia - Potencia reflejada = ______________dB - ______________dB =__________dB.

19. Determine la magnitud del coeficiente de reflexión utilizando la siguiente ecuación

Pérdida por Retorno PR = -20log()

Magnitud del coeficiente de reflexión = ____________.

20. Determine el porcentaje de potencia incidente absorbida por el termistor utilizando la siguiente ecuación:

% de Potencia absorbida = (1- 2) x 100 = ____________%.

21. Apague todo y desarme todo22. Concluya.

Cuestionario1. ¿Qué es el coeficiente de reflexión?2. ¿En que afecta la fase de la magnitud del coeficiente de reflexión?3. ¿Qué es pérdida por retorno?

Laboratorio No. 10Medición de Las Ondas Estacionarias


Objetivos:

- Familiarizar al estudiante con los conceptos de relación ondas estacionarias.

- Medición de forma directa de las ondas estacionarias en una guia de onda.

- Aprenderá las precauciones que debe tomar para obtener una medición más precisa de las ondas estacionarias.


Fuente de alimentación del oscilador GUNNOscilador GUNNMedidor de onda EstacionariaDetector de cristalSlotted lineCargas acopladasAtenuador VariableAtenuador fijo de 6dBSoportes de GuiaondasCables coaxiles de 50

Procedimiento A.


2. Realice los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del oscilador Gunn:Voltaje: MínimoModo: 1KHzRango del Medidor: 10V

3. Ajuste la punta de prueba del slotted line a una posición de 40.0mm.

4. Realice los siguientes ajustes en el medidor de onda estacionaria:Rango: -30dBGanancia 10dB (completamente en dirección de las manecillas

del reloj)Escala: NormalAncho de Banda: 20Hz

5. Encienda la fuente de alimentación del oscilador Gunn y el medidor de Onda estacionaria. Espere 1 a 2 minutos para que se caliente la fuente de alimentación. Ajuste la fuente de alimentación a 8V.

6. Ajuste la profundidad de punta de prueba del slotted line hasta obtener una lectura de -35dB en el medidor de onda estacionaria.

7. Varie el control de la frecuencia central para maximizar la deflección de la aguja. Reduzca por medio del control de Ganancia si se pasa la lectura.

8. Varie el voltaje de la fuente de alimentación del oscilador Gunn para maximizar la lectura. Reduzca por medio del control de Ganancia si la aguja se pasa de la escala.

9. Mueva la punta de prueba del slotted line hasta encontrar un maximo. Una vez que lo haya encontrado ajuste el control de Ganancia para obtener una lectura de -30dB. De no alcanzarla entonces deberá mover la proundidad de la punta de prueba del slotted line. Observe que en la posición de 0dB en la escala corresponde una lectura de 1.0 en la escala de SWR expandida y normal.

10. Mueva la punta de prueba del slotted line hasta encontrar un minimo lo más cercano. Anote el valor indicado en la escala de Normal de SWR. Este valor corresponde directamente el valor de SWR.

SWR(escala normal) = ________________________.

11.Seleccione ahora la escala expandida en el medidor de SWR. Anote la lectura de SWR indicada por la escala.SWR( escala expandida) =_________________.

12.Seleccione la escala normal en el medidor de SWR.

13.Desconecte el cable del oscilador Gunn. Arme ahora el circuito de la figura No. 2.

14.Utilizando la curva del atenuador variable. Ajuste el atenuandor variable para una atenuación de 3.7dB.

Posición de la hoja en el atenuador variable = ________________mm.

15.Conecte nuevamente el cable del oscilador Gunn a la fuente de alimentación.

16.Mueva la punta de prueba del slotted line a lo largo de la ranura hasta encontrar un máximo lo más cercano a la carga. Ajuste el control de Ganancia en el medidor de SWR hasta obtener una lectura de -30dB en el rango de -30dB.

17. Mueva la punta de prueba del slotted line a lo largo de la ranura hasta encontrar un mínimo lo más cercano de la carga. Anote el valor de SWR indicado en la escala Normal e indique el nivel relativo de la escala normal.

SWR (escala normal) = ____________________Nivel del Mínimo (escala normal) =___________________dB.

18.Calcule el SWR en dB restando el nivel del mínimo del paso 17, del nivel máximo (-30dB).

SWR = -30dB - ____________dB= _____________dB.

19.Calcule el valor de SWR en dB utilizando el valor del paso 17 medido en la escala normal

SWR (dB) = 20log SWR.SWR (dB) = _____________dB.

20.Utilizando la curva del atenuador variable, ajuste el atenuador variable para una atenuación de 2.0 dB.

Posición de la hoja del atenuador variable = _______________mm.

21.Mueva la punta de prueba del slotted line a lo largo de la ranura hasta encontrar el máximo lo más cercano a la carga. Ajuste el control de Ganancia del medidor de SWR para obtener una lectura de -30dB.

22.Mueva la punta del Slotted line hasta encontrar el mínimo más cercano a la carga. Evalue este valor de SWR, necesitará cambiar el rango a -40dB. No reajuste el control de ganancia.

23.Anote el valor de SWR indicado en la escala graduada desde 3.2 hasta 10; utilizará esta escala porque incrementará la sensitividad del medidor por 10 dB. Anote también el valor del nivel del mínimo.

SWR (escala normal) = ________________.Nivel del mínimo (escala Normal) =_______________dB.

24.Calcule el valor de SWR en dB restando el nivel del mínimo del nivel máximo (-30dB)

SWR = -30 dB - ________________dB = _____________dB.

25.Utilizando la ecuación del paso 19, calcule el valor de SWR en dB del valor medido de SWR del paso 24.SWR = ____________dB.

26.Desconecte el cable del oscilador Gunn y arme el circuito de la figura No. 3.

27.Seleccione el rango de -20 dB en el medidor de SWR.

28.Conecte nuevamente el cable del oscilador Gunn a la fuente de alimentación.

29. Mueva la punta de prueba del slotted line a lo largo de la ranura hasta encontrar el máximo más cercano a la carga. Incremente la profundidad de la punta de prueba y ajuste el control de ganancia del medidor para una lectura de -20dB.

30.Mueva ahora la punta de prueba hasta encontrar un mínimo lo más cercano a la carga. Seleccione en el medidor de SWR el rango apropiado para obtener la lectura del mínimo en dB.

Mínimo = ________________dB.

31.Calcule el valor de SWR en dB para el corto circuito.SWR = _______________dB.

32.Calcule el valor del SWR, y la magnitud del coeficiente de reflexión utilizando la siguiente ecuación

= SWR - 1/SWR + 1SWR = 10 SWR(dB)/20

SWR = _____________________. = ______________________.


Preguntas

1. ¿Qué es una relación de ondas estacionarias?2. Brevemente explique el procedimiento de la medición en SWR en dB.3. ¿Qué efectos puede producir la insersión de la punta de prueba muy lejos

de la carga?.

Laboratorio No. 11Mediciones de Impedancia


Objetivos:- Evaluación de una impedancia de carga desde la medición de las ondas

estacionarias.- Evaluar las impedancias de carga utilizando la Carta de Smith.


Fuente de alimentación del oscilador GUNNOscilador GUNNMedidor de onda EstacionariaDetector de cristalSlotted lineAtenuador VariableAtenuador fijo de 6dBCarga cortocircuitadaSoportes de GuiaondasCables coaxiles de 50

Procedimiento A.


2.Realice los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del oscilador Gunn:

Voltaje: MínimoModo: 1KHzRango: 10V

3.Ajuste la punta de prueba del slotted line a 40.0 mm.

4. Realice los siguientes ajustes en el medidor de SWR:Rango: -30dBGanancia: 10dB (completamente sentido horario).Escala: NormalAncho de Banda: 20Hz.

5. Encienda la fuente de alimentación del oscilador Gunn y el medidor de SWR. Espere aproximadamente 1-2 minutos para que se caliente la fuente. Ajuste el la fuente del oscilador a 8Voltios.

6. Ajuste la profundidad de la punta de prueba del slotted line hata obtener una lectura de -35dB en el medidor de SWR.

7. Ajuste el control de la frecuencia central del medidor de SWR hasta maximizar la lectura. Si es necesario, reduzca la ganancia para mantener la lectura.

8. Varie el voltaje de la fuente de alimentación para maximizar la lectura de la señal.

9. Mueva la punta de prueba del slotted line hasta encontrar el voltaje mínimo NULL1.Localización del NULL1 =________________mm.

10.Lentamente mueva la punta de prueba hacia la fuente hasta encontrar el segundo voltaje mínimo NULL2, de ser necesario cambie el rango. Anote la localización del NULL2.

Localización del NULL2 = __________________mm.

11.Calcule la señal de la longitud de onda guiadaGUIADA = _______________mm.

12.Desconecte la fuente de alimentación del oscilador Gunn. Arme la figura No. 2

13.Utilizando la curva de atenuación del atenuador variable, ajuste el atenuador variable para obtener una atenuación de 5.0 dB.

Posición de la hoja del atenuador variable = ____________mm.

14.Conecte nuevamente la fuente de alimentación del oscilador Gunn.

15.Mueva la punta de prueba del slotted line hasta encontrar un nivel máximo lo más cercano de la carga.

16.Seleccione el rango de -30dB en el medidor de SWR. Ajuste el control de Ganancia, para obtener una lectura de -30dB. Si no es posible, ajuste el control de ganancia para obtener una lectura de -35dB, e incremente la profundidad de la punta de prueba lo suficiente para obtener una lectura de -30dB 0 -31dB. Finalmente reajuste la ganancia para obtener una lectura de -30dB ( o una lectura de 1-0 en la escala normal de SWR).

17. Mueva la punta de prueba del slotted line hasta encontrar el nivel mínimo localizado entre los otros niveles mínimos que fueron observados anteriormente con el cortocircuito. Anote el SWR y la localización de este mínimo.

SWR=______________________.Localización del Mínimo=______________________mm.

18.Calcule la distancia D entre el mínimo de la onda estacionaria observada con esta carga y el segundo mínimo observada con el cortocircuito en el paso 10.D = NULL2 - Mínimo = ___________________mm.

19.Calcule el ángulo de fase del coeficiente de reflexión utilizando la siguiente ecuación: = 180° (1- 4D/g). =_______________grados.

20.Grafique el círculo correspondiente del SWR medido en la Carta de Smith, trace el radio correspondiente al angulo y determine la impedancia de carga normalizada ZLNORMA .ZLNORMA = ______________+ j_________________.


Preguntas

1. ¿Qué representan la dos partes de la impedancia compleja de una carga?2. ¿Cuál es el proposito de la Carta de Smith en este experimento?.

Laboratorio No. 1Familiarización con el Equipo de Microondas


Objetivo:- Identificar los componentes básicos del equipo de microondas y establecer en ensamblado inicial del mismo.

- Armar un ensamblado inicial con el equipo de microondas.


Fuente de Alimentación del Oscilador GunnMedidor de PotenciaOscilador GunnMontaje de TermistorAtenuador VariableConectores y AccesoriosSoportes de Guias de Ondas

Procedimiento A.

1. Verifique que los interruptores de encendido esten inicialmente apagados.

2. Ensamble el circuito tal como aparece en la figura No. 1, observe que la representación símbolica aparece en cada componente.

3. Antes de conectar el termistor, atornille los acopladores atornillables.4. Realice ahora los siguientes ajustes en la fuente de alimentación del

oscilador GUNNVoltaje: MínimoModo: DCRango del Medidor: 10V

5. Ahora hay que calibrar el medidor de potencia. Primero ajuste el atenuador variable a 11mm, esto ubicara la hoja de atenuación del atenuador en la mitad, previniendo que cualquier señal de microondas queme el termistor.

6. Encienda la fuente de alimentación del oscilador GUNN y el medidor de potencia. Seleccione el rango de 10mW en el medidor de potencia. Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación a 8Vdc.

7. Espere aproximadamente 2 minutos, hasta que se estabilice el sistema.Ahora ajuste el control de ZERO Knobs para obtener una lectura de 0mW.

8. En este paso maximizará la potencia de salida de la señal de microondas. Ajuste el atenuador variable a 1.50mm. Ajuste el control de voltaje de la fuente de alimentación para obtener un máximo de potencia. NOTA: Si no obtiene señal, desatorille los acopladores atornillable del montaje hasta obtener lectura.

9. Desatornille el cortocircuito del montaje y muevalo hacia dentro y hacia. ¿qué le sucede a la lectura del medidor de potencia?_____________________________________________________.

10. Ajuste el cortocircuito para obtener el máximo de lectura en el medidor de potencia y fije el cortocircuito.

11. ¿Cuál es la medida de potencia del medidor de potencia?Potencia=____________mW

12. Para setear el medidor de potencia a cero desconecte el cable del oscilador GUNN de la fuente. Ahora ajuste el atenuador variable para una lectura de 2mW en el medidor de potencia. Desconecte el cable de salida del oscilador GUNN. Seleccione el rango de 3mW y establezca el seteo a cero de la señal en el medidor. Asegurece de darle tiempo al equipo para que se estabilice. Reconecte el cable y espere los 30 segundos para que se caliente el oscilador GUNN.

13. Lentamente vaya aumentado la atenuacción en el atenuador variable, cuando la señal desaparece vaya cambiando la escala en el medidor de potencia como en el paso 12. Aparece alguna señal cuando la hoja de atenuación está en la mitad de la guia de onda.________________________________________________________.

14. Apague todo el equipo según el procedimiento establecido y deje todo ordenado.

Preguntas.

1. Establezca los componentes de microondas según su simbologia.2. ¿Por qué hay que esperar 2 minutos en la estabilización del sistema?3. ¿Cuándo se utiliza desconexión del cable de oscilador GUNN de la

fuente?4. ¿Qué son las señales de microondas?5. ¿Qué es un termistor?6. ¿Qué es un oscilador GUNN?7. Investigue acerca de las nomenclaturas de las guias de onda según sus

dimensiones y valor de frecuencias.

Lab 2 Micro Ondas

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