PRACTICA N°°_
“ TECNICAS DE ALTA FRECUENCIA ”
(actualización 2017)
OBJETIVO
El objetivo de la práctica es que el estudiante adquiera los conocimientos básicos de
la técnica de reflectometría mediante el uso de un medidor fasorial vectorial determinando
la impedancia de un circuito en alta frecuencia (0.1Mhz. -- 12Mhz.)
INTRODUCCION
Existen problemas asociados con el diseño de circuitos sintonizables del tipo LC
(sobre todo en el diseño de las bobinas ) que operan en el rango de H.F. no obstante sus
buenas características de transferencia justifican afrontar dichos problemas. Otro tipo de
circuito que se puede adaptar es la configuración RC.
R1
Z1
C1
R2
E1
C2
Z2
Fig1. Esquema circuital de la red de un solo puerto utilizado en práctica
El circuito de la figura puede ser examinado por sus características de transferencia
de voltaje considerando el cociente E_ref/E_inc, es decir, por una función de Red de NPuertos vinculada a tensiones únicamente. La parte superior de la red puede ser considerada
que tenga una impedancia Z1, mientras que la porción inferior posee una impedancia Z2, es
decir.
Z1 = R −
Z2 =
i
wC1
−iR 2 / wC 2
R 2 − i / wC 2
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PRE-LABORATORIO
• El estudiante debe traer en el pre-informe la expresión desarrollada de la parte real y la
parte imaginaria de Z_in (la impedancia que se observa en el puerto E1 del circuito) en
función de R1, R2, C1, C2 y w.
• Las gráficas para la impedancia ( parte resistiva y parte reactiva ) del circuito entre los
bornes E1 tomando como valores R1 = R2 = 110 Ohm. y C1 = C2 = 1.2 nf.
• Ambas gráficas deben ser efectuadas en papel semi-logarítmico cubriendo el rango entre
0.1Mhz y 15Mhz.
LABORATORIO
Dado el montaje como se indica en la figura 1 ( el circuito esta contenido dentro de
una cápsula de montaje blindado Tektronix de dos puertos, donde el acceso E1 corresponde
al conector BNC macho) y utilizando el medidor de Ganancia y Fase HP-3575A
conjuntamente con el puente direccional HP-8721A ( línea de transmisión direccional con
impedancia característica de 50 Ohm.) el estudiante procederá a medir la relación del
voltaje reflejado entre el voltaje incidente (en magnitud y fase ) y mediante la relación:
Z / Zo =
1+
1−
ρ~
ρ~
Er / Ei = ρ~ = ρ ∠θ
se procederá a determinar la impedancia Z_in(f) del circuito en el rango comprendido entre
0.1Mhz. y 12Mhz.
Nota: Debe tomarse en cuenta que la expresión anterior son magnitudes fasoriales relativas
y que el instrimento HP-3575 A, suministra magnitudes fasoriales en dB, por lo que se debe
proceder a calcular la conversión pertinente para así poder aplicar la fórmula.
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL GENERAL
Encender el generador de RF , fijar el generador en modo de operación de portadora fija ,
escala 0-1000 mv, escala de frecuencia 570Khz-1.8Mhz.., ajustar voltaje de salida en un
valor entre 400mv. y 600mv. NOTA EL VOLTAJE DE SALIDA DEL GENERADOR
DE R.F. NO DEBE SOBREPASAR LOS 1000mV..
Medidor
Ganancia y Fase
A
B
Frecuencímetro
Generador
RF
Puente
Direccional
Fig. 2 Disposición del Montaje
MEDICION DE IMPEDANCIA DE UN PUERTO EN UNA RED PASIVA NPUERTO
1. Conecte el generador de RF con una deriva al frecuencímetro
2. Conecte el generador en paralelo con la entrada A del medidor y la entrada SOURCE del
puente ,
3. Conecte la entrada B del medidor con la salida REFLECTED del puente.
4. mantenga la salida LOAD del puente en abierto.
5. Obtenga el valor de la lectura B/A en amplitud y fase del medidor. el resultado obtenido
es el factor de corrección en abierto del puente. (corr.).
(corr) = [B/A _abierto ∠θ _ abierto]
Esto es con el fin de compensar para cada frecuencia el retardo intrínseco que se produce
en el puente direccional conjuntamente con el retardo que se produce en el cableado que
se utiliza en la interconexión, y el de compensar el factor de acople propio del puente (-6
dB en tensión teórico)
6. Conecte la carga en la salida LOAD del puente.
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7. Obtenga la lectura de la frecuencia, el valor de la lectura B/A en amplitud y la lectura
del desfase entre los dos canales. Mediante la siguiente fórmula de compensación
ρ~ = [B/A_lectura ∠θ _ lectura] /[corr]
Determine el valor del coeficiente de reflexión y sabiendo que Zo = 50 ohm. , obtenga el
valor de la impedancia incógnita para dicha frecuencia.
Al variar la frecuencia del generador se debe repetir el procedimiento de corrección para
efectuar la medida en la nueva frecuencia.
ACTIVIDAD EN EL LABORATORIO
Primera parte:
La primera parte de la experiencia está concebido para que el estudiante adquiera una
pericia procedimental inicial en el procedimiento de medición, utilizando para ello una
carga resistiva de 75 ohm.
Elabore una tabla de datos para las siguientes lecturas de frecuencia: 0.1MHz, 0.3MH,
0.6MH, 0.8MH, 1.0MHz, 3.0MHz, 6.0MHz, 10.0MHz
Con los resultados obtenidos durante la medición indique como es el comportamiento tanto
en amplitud como en fase del puente direccional (factor corr).
Con los resultados obtenidos elabore una gráfica semi-log de la impedancia Vs. frecuencia
y compárelo con el valor teórico esperado.
Segunda parte:
En la segunda parte de la experiencia y ya habiéndose familiarizado el estudiante con el
procedimiento general, el estudiante procederá a determinar la impedancia de una carga
incógnita (cápsula Tektronix).
Elabore una tabla de 20 datos para las siguientes lecturas de frecuencia: 0.1MHz, 0.2MHz.
---- 0.9MHz, 1.0MH, 2.0MHz, 3.0MHz, -----, 11.0MHz, 12.0MHz
Con los resultados obtenidos elabore una gráfica de la impedancia (semi-log parte resistiva
y log-log parte reactiva) Vs. frecuencia y compárelo con el valor teórico esperado,
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NOTA IMPORTANTE: Uso del medidor de ganancia y fase
En el laboratorio se encuentra disponible un equipo que permite la medición de la ganancia
y fase de un circuito, este es el medidor de ganancia y fase HP-3311. Con este equipo es
posible medir la diferencia de amplitudes (en decibeles) y la diferencia fase (en grados)
entre dos puntos cualquiera de un circuito, siempre y cuando las medidas no sean con
referencias a distinto potencial.
1
2
7
3
2mV-2V 2mV-20V
8
B/A
A
2mV-2V
2mV-20V
B
A+
display
4
5
A-
Frec. select
A
on/off
B
Gain
Phase
6
Figura 1. Vista frontal del medidor de ganancia y fase HP 3311
El medidor dispone de dos canales A y B (1 y 5 de la figura) los cuales están
gobernados por tres controles. Los controles 2 y 4 seleccionan el rango de tensiones que
maneja el cada canal, para pequeñas tensiones se usa la escala hasta 2V (posición
izquierda) y para los otros casos la escala hasta 20V (posición derecha). Para las
mediciones que realizarán en el laboratorio use SIEMPRE la escala de 20V, el uso de una
escala inapropiada causa severos daños al equipo que pueden conducir a un daño
permanente del mismo. El control 3 secciona cual de los canales está siendo operando,
pudiendo operar A teniéndose su amplitud y su fase de la señal en el canal A, operar B
obteniéndose amplitud y fase en el canal B ó también realizarse la operación B/A la cual
equivale a tomar la diferencia de amplitudes y la diferencia de fases entre B y A. El selector
6 permite seleccionar cual de las magnitudes medidas (amplitud ó fase) se está presentando
en el display. Adicionanalmente se disponen de los controles 7 y 8 en los cuales se
selecciona el rango de la frecuencia de la señal a medir y la referencia usada (A+ ó A-).
El medidor de ganancia y fase del que se dispone puede realizar medidas de
amplitud entre -40 y +40dB (20*Log_10(Vr.m.s B/ Vr.m.s A)) y medidas de fase entre 180 y 180 grados. En base a lo anterior cuando se realicen medidas de fase mayores que
180 grados y menores que -180 grados debe sumársele a la medida aportada por el
instrumento ± 180 grados según sea el caso.
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