Reporte de Practica 2

 

 

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

TEORIA DE RADIADORES ELECTROMAGNETICOS

PROF: VILLAFUERTE CANCINO FELIPE REPORTE DE PRACTICA 2 DETECCION DE ONDA ELECTROMAGNETICA CON MIC GRUPO: 5EV3 ALUMNO: GONZALEZ MONTES DAVID

 

 

BASE TEORICA DEFINICION DE ONDA ELECTROMAGNETICA Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía. Todas propagan en elavacío a una velocidad muy por altauna (300estrella 0000 km/s) pero noseinfinita. Gracias ello podemos observarconstante, la luz emitida lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse. Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos. Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.

El campo eléctrico, el campo magnético y el vector velocidad de onda cuando una onda electromagnética se propaga a través del vacío. Flecha roja Flecha azul Flecha verde Campo Electromagnético E 

Campo Magnético B 

Vector Velocidad de onda V 

Pulsa cerca del extremo de B  Valor fijo

y arrastra para cambiar su valor

Se cumple siempre: V X B=E 

 

 

¿Qué es la Atenuación?  

La atenuación es descrita matemáticamente por la ley del cuadrado inverso que describe cómo es que se reduce la densidad de potencia con la distancia a la fuente. El campo electromagnético continuo se dispersa a medida que el frente de onda se aleja de la fuente, lo que hace que las ondas electromagnéticas se alejen cada vez mas entre si, en consecuencia, la cantidad de ondas por unidad de área es menor. Cabe destacar que no se pierde ni se disipa nada de la potencia irradiada por la fuente a medida que el frente de onda se aleja, sino que el frente se extiende cada vez más sobre un área mayor lo que hace una pérdida de potencia que se suele llamar atenuación de la onda. La atenuación de la onda se debe a la dispersión esférica de la onda, a veces se le llama atenuación espacial de la onda. En el siguiente video se aprecia un ejemplo visual de la atenuación, mientras tanto en la figura 1 se muestra la gráfica común de la Atenuación de las ondas al propagarse.

 

 

La potencia de señal recibida por cada uno de estos usuarios es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia recorrida distancia recorrida por las ondas radioeléctricas, r adioeléctricas, la cual a su vez puede obtenerse que es inversamente proporcional al seno del ángulo de elevación. Por lo tanto, la potencia recibida es directamente proporcional al cuadrado del seno (sen seno (sen2) del ángulo de elevación. elevación . Es decir, para que ambos usuarios reciban la misma potencia es necesario colocar una antena en la estación base con un diagrama de radiación en el plano vertical del tipo csc 2 (inverso del sen2). Así, normalizando la ganancia de la antena con respecto al usuario 2, el usuario 1 requiere una ganancia relativa de aproximadamente aproximadamente –29 dB. En la figura 2 se representa la ganancia normalizada en función del ángulo de elevación (curva azul).

Diagrama de radiación de una antena El diagrama de radiación de una antena es la representación gráfica de sus propiedades de radiación en las distintas direcciones del espacio. Lo habitual es representar el campo eléctrico en coordenadas esféricas, con la antena situada en el origen de coordenadas y tomando como referencia el valor máximo de la magnitud. El resto serán valores relativos a él. Las formas representación pueden ser tridimensionales o bidimensionales, en escalas linealde o logarítmica .

 

 

Experimentos   Detección de una onda electromagnética con el medidor de intensidad de campo a 1.2mts de distancia   Determinar la atenuación se mide metro a metro el campo eléctrico existente en el aire se determina la corriente de atenuación   Determinar el patrón de radiación. 





Experimento 1

Detección de una onda electromagnética con el MIC a 1.2mts de distancia Se energiza el equipo con 3 watts de potencia para detectar la OEM con los MIC armados por los alumnos.

 A 1.2 metros de distancia se ve que la aguja del medidor por lo menos se mueve hasta la mitad de la escala.

MIC  Antena

1.2mts

La lectura máxima del MIC será de 50mA que multiplicado por la antena de 45cm Comprobado.

 

 

Experimento 2

Determinar la atenuación que se mide metro a metro del campo eléctrico existente en el aire y se determina la corriente de atenuación. Para encontrar la tabla de medición se mide la amplitud de campo eléctrico a diferentes distancias de la antena transmisora

mts  Antena transmisora 

1

2

3

4

5

Atenuacion Atenuac ion de la antena

6

distancia

mAmperios

mVolts/metro

1m

50mA

2500mV/metro

2m 3m

35mA 25mA 5mA

1750mV/metro 1250mV/metro 250mV/metro

60 50 40

4m 30 20 10 0 1

2

3

4

5

6

⃗ ⃗   

Valor de “x” expresado en metros 

⃗    ⃗ Se toma el valor de x donde el campo eléctrico es el más m ás mínimo en este caso fueron 4 metros sustituyendo valores 

     ()                               

 

 

El valor de la corriente de atenuación es alto debido a la humedad del aire que consume la energía Dato:

La causa de la absorción de las ondas electromagnéticas al viajar por el aire es que el aire no es un vacío, sino que está formado por átomos y moléculas de distintas substancias gaseosas, líquidas causando y sólidas. pérdidas Estos materiales puedenCuando absorber las ondas electromagnéticas por absorción. la aonda electromagnética se propaga a través de la atmósfera terrestre, se transfiere energía de la onda a los átomos y moléculas atmosféricos. La absorción de onda por la atmósfera es análoga a una pérdida pérdid a de potencia I2R. Una vez absorbida, la energía se pierde para siempre, lo que provoca una atenuación de las intensidades de voltaje y campo magnético al igual que una reducción correspondiente en la densidad de potencia. La medida en que una onda es absorbida es la atmosfera por sus distintas partículas depende de su frecuencia, y es relativamente insignificante a menos de unos 10 GHz. Así también la absorción de una onda depende del medio en que se propague. Las pérdidas por absorción no dependen de la distancia a la fuente de radiación, sino m más ás bien a la distancia total que la onda se propaga a través de la atmósfera, es decir, cuando la onda se propaga a través de un medio homogéneo y cuyas propiedades son uniformes, las perdidas por absorción en el primer kilómetro de propagación son las m mismas ismas que en el último kilómetro. En caso de contar con lluvias intensas y neblina densa, las ondas electromagnéticas tienden a ser absorbidas en mayor proporción que cuando se encuentran en una atmósfera normal. En la siguiente figura se tiene que la absorción en decibeles por kilómetro de una onda electromagnética electrom agnética en frecuencias de los 10 a 200 GH GHzz cuando se propaga en oxígeno y vapor de agua.

 

 

Experimento 3

Para determinar el patrón de radiación El efecto que produce una antena vertical en teoría debe ser un patrón de radiación circular a ella. En teoría debería de tener un patrón de radiación isotrópico, pero en la práctica no se puede obtener, debido a los diferentes obstáculos que atenúan o absorben la OEM transmitida. Un diagrama de radiación se define la variación de la potencia radiada por una antena en función de la dirección a la antena. Esta variación de energía en función del ángulo de llegada se observa en el campo el campo lejano. lejano.   Graficar en una hoja polar el patrón de radiación de la antena vertical utilizada en la práctica  Angulo (grados) 0 45 90 135 180 225 270 315 360

Intensidad de radiación (mA) 50 50 30 20 25 35 35 35 25

Un parametro importante en las antenas es el patron de radiacion.

 

 

Conclusión Es muy interesante ver desde el punto de vista de las Comunicaciones, hablar e interpretar las aplicaciones de las ondas electromagnéticas. En muchas fuente se podrían encontrar infinidades de conceptos los cuales son válidos dependiendo de la aplicación que se le dé a éste, pero sabemos ¿Qué es una onda Electromagnética?. Una onda electromagnética por definición es un tipo de radiación en forma de onda que se caracteriza por poseer dos campos: Un campo eléctrico y otro campo magnético, oscilando perpendicularmente entre sí. Éstas ondas poseen la característica de viajar incluso estando en el vacío lo que representa algo interesante para estudiar. Las ondas electromagnéticas tienen múltiples aplicaciones y actualmente son fundamentales para ciertos tipos de dispositivos y especialmente de comunicaciones como las ondas de radio las cuales están incluidas en el espectro de frecuencia Las ondas electromagnéticas se dan a través del espacio libre y también se conocen como propagación de radiofrecuencia o por sus siglas RF que en casos remotos ésta viaja incluso en el vacío como se había dicho anteriormente. Se resalta una cualidad interesante y es que éstas se propagan a través de cualquier material dieléctrico incluyendo el aire pero no se propagan eficientemente a en conductores con pérdidas como el agua de mar porque los campos eléctricos hacen que fluyan corrientes en el material, que disipan con rapidez la energía de las ondas.  Además de que una onda electromagnética trasmitida es atenuada y absorbida por los diferentes medios en los que se propaga.