Medición de parámetros en líneas de transmisión con sistemas embebidos

Autor: Jorge Enrique Herrera-Rubio, Angelo Joseph Soto-Vergel, Darwin Orlando Cardozo-Sarmiento
Předmět:
Zdroj: Universidad Distrital Francisco José de Caldas-Revistas
Tecnura, Volume: 26, Issue: 73, Pages: 114-98, Published: 07 AUG 2022
Popis: Resumen Contexto: Las líneas de transmisión son estructuras construidas de material uniforme, dispuestas como un arreglo de pares de conductores o semiconductores, que guían las ondas electromagnéticas que transportan la energía de radiofrecuencia entre un dispositivo emisor y otro receptor. Su importancia en las comunicaciones radica en el conocimiento de sus parámetros fundamentales, para lo cual se requiere de equipos de medida especializados e instrumentos de laboratorio que proporcionen información para tomar decisiones de importancia en el acople de tecnologías en los sistemas de transmisión de datos. Objetivo: Explicar el funcionamiento de un sistema de medición de parámetros de líneas de transmisión como propuesta de bajo costo y automatizada para su caracterización, implementado mediante sistemas embebidos. Metodología: Para ello, se creó e implementó una arquitectura de hardware y software, con el uso de entradas análogas para medir tanto la atenuación e interrupciones digitales y temporizadas, como el retardo entre las ondas incidente y transmitida. Con estos datos se calculó la impedancia característica, constante de atenuación, constante de fase, velocidad de propagación, resistencia, conductancia, capacitancia e inductancia, mediante ecuaciones experimentales. Se realizaron cuatro experimentos utilizando 305 metros de cable coaxial; se comprobaron los datos obtenidos con los teóricos del fabricante, los cuales se validaron con medidas de equipos de instrumentación electrónica especializados, como el generador de funciones y el osciloscopio digital, con el objetivo de conocer el error de la herramienta diseñada frente a instrumentos avanzados. Resultados: Se construyó un dispositivo que calcula los parámetros básicos de una línea de transmisión con un error entre 3 % y 9 % en las mediciones. Conclusiones: La herramienta desarrollada entrega resultados cercanos a los valores teóricos y, al compararse con los instrumentos (osciloscopio digital y generador de funciones), mide de forma exacta la impedancia característica; presenta un error porcentual del 3,7 % cuando mide la constante de fase; y registra un error porcentual menor del 9 % cuando calcula constante de atenuación, retardo, velocidad de propagación, resistencia, conductancia, capacitancia e inductancia. Esto determina que el error máximo de las mediciones es 8,98 %, y así se demuestra que el dispositivo desarrollado es adecuado para la medición de los parámetros de las líneas de transmisión. Financiamiento: Universidad de Pamplona. ABSTRACT Context: Transmission lines are structures constructed of uniform material arranged as an array of conductor or semiconductor pairs to guide electromagnetic waves carrying radio frequency energy between a transmitting device and a receiving device. Its importance in communications lies in the knowledge of its fundamental parameters, which requires specialised measurement equipment and laboratory instruments to make important decisions on the coupling of technologies in data transmission systems. Methodology: To do so, a hardware and software architecture is created and implemented using analogue inputs to measure attenuation and digital and timed interruptions to measure the delay between the incident and transmitted waves, whose data are used to calculate characteristic impedance, attenuation constant, phase constant, propagation speed, resistance, conductance, capacitance and inductance, by means of experimental equations. Four experiments are carried out using 305 meters of coaxial cable, checking the data obtained with the manufacturer's theoretical data and validating with measurements of specialised specialized electronic instrumentation equipment, such as the function generator and the digital oscilloscope, with the aim of finding out the error of the proposed tool designed compared to advanced instruments. Results: As a result, a device is built that calculates the basic parameters of a transmission line with an error between 3 % and 9 % in the measurements. Conclusions: The developed tool delivers results close to the theoretical values and when compared with electronic measurement instruments (digital oscilloscope and function generator), it measures the characteristic impedance accurately; it presents a percentage error of 3.7 % when measuring the phase constant; and finally, it presents a percentage error of less than 9 % when measuring the attenuation constant, delay, propagation speed, resistance, conductance, capacitance and inductance. This determines that the maximum error of the measurements is 8.98 %, demonstrating that the proposed device developed is suitable for measuring the parameters of transmission lines. Financing: University of Pamplona.
Databáze: OpenAIRE
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