República Bolivariana De VenezuelaMinisterio Del Poder Popular Para La Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica De LaFuerza Armada Nacional

UNEFANúcleo Miranda – Sede Los Teques

Ing. TelecomunicacionesSección: 502

Prof. Leonard CaridadIntegrantes:

José Bolívar C.I 18.596.821 Yorly Corredor C.I 18738211

Alexis Rodríguez C.I Astrid Ramírez C.I 18738030 Gilmar Gouveia C.I 19467844

Los Teques, 20 de julio de 2009

Índice.

Pág.

Introducción………………………………………………………………1

Biografía cronológica Maxwell…………...………………….….. 3

Ecuaciones de Maxwell…………………………………………………7

Transformación de las ecuaciones de Maxwell………….…………8

Líneas de transmisión …………………………………………………..9

Tipos de líneas de transmisión ……………………………………...12

Redes y tipos de redes ………………….……………………………...18

Dispositivos de redes ………………………………………………….22

Ejercicio……………………………………………………………… ……24

1er experimento ……………………………………………………...29

2do experimento ………………………………………………………..29

Materiales utilizados para los experimentos …………..…………….36

Conclusión…………………………………………………………………40

Bibliografía…………………………………………………………………42

Introducción.

La base matemática sobre la que se desarrollan las telecomunicaciones fue desplegada por el físico inglés James Clerk Maxwell. Maxwell, en el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873), declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday. Con este objeto, introdujo el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Maxwell predijo que era posible propagar ondas por el espacio libre utilizando descargas eléctricas, hecho que corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y que, posteriormente, supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia.

James Clerk Maxwell (1831-1879) físico teórico, escoses, Maxwell desarrollo la teoría electromagnética de la luz, la teoría cinética de los gases y explico la naturaleza de la visión en color y los anillos de Saturno. Su exitosa interpretación de los campos electromagnéticos dio lugar a las ecuaciones de campos que llevan su nombre. Su formidable capacidad matemática, combinada con una gran perspicacia, permitió a Maxwell marcar la dirección en el estudio del electromagnetismo y la teoría cinética. Falleció de cáncer antes de cumplir los 50 años.

Según Maxwell las ondas son perturbaciones permitidas por una única partícula cargada; sin embargo observo que la palabra onda es utilizada en este apartado tanto para representar la emisión desde un punto en el plano x, y (onda emitida desde cualquier punto), como para representar el; conjunto de ondas desde los puntos de una fuente (ondas planas).

La red cableada en las comunicaciones o las líneas de transmisión llevan señales telefónicas, datos de computadoras en LAN, señales de televisión en sistemas de Televisión por cable y señales de un transmisor a una antena o de una antena a un receptor. Las líneas de transmisión son enlaces importantes en cualquier sistema. Son más que tramos de alambre o cable. Sus características eléctricas son sobresalientes, y se deben igualar a las del equipo para obtener comunicaciones adecuadas.

Las líneas de transmisión también son circuitos. En frecuencias muy altas donde las longitudes de onda son cortas, las líneas de transmisión actúan como circuitos resonantes y aun como componentes.

En telecomunicación el término modulación engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. La modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir

La invención se refiere a un método de comunicación en una red doméstica, que comprende cando menos dos dispositivos conectados a un colector de comunicación, caracterizado en que un primer dispositivo que incluye una aplicación Internet y un segundo dispositivo que incluye medio para conectar e

a Internet; el segundo dispositivo es capaz de manejar cuando menos un protocolo de aplicación de Internet, el método comprende las etapas de: enviar una solicitud del primer dispositivo al segundo dispositivo para abrir una conexión entre los dispositivos primero y segundo, en donde la solicitud contiene un identificado: de protocolo de aplicación Internet para identificar el protocolo de aplicación Internet que se va a usar la conexión; enviar una solicitud de protocolo de Internet bajo el formato del protocolo de aplicación de Internet bajo el formato del protocolo de aplicación de Internet del primer dispositivo al de segundo dispositivo; enviar la solicitud de protocolo de Internet del segundo dispositivo a un servidor de Internet; a la recepción, transferir una respuesta del servidor de Internet al primer dispositivo a través del segundo dispositivo sobre el colector de comunicación. La invención también se refiere a una red y un dispositivo para implementar el método anterior.

El británico James Maxwell consiguió, basándose en los resultados experimentales de Faraday, expresar en unas pocas fórmulas matemáticas las principales leyes del

Biografía cronológica de Maxwell.

James Clerk Maxwell Físico escocés Nació en Edimburgo, el 13 de junio de 1831 y muere, en el Reino Unido, 5 de noviembre de 1879. En el seno de una familia escocesa de la clase media, hijo único de un abogado de Edimburgo. Tras la temprana muerte de su madre a causa de un cáncer abdominal la misma dolencia que pondría fin a su vida, recibió la educación básica en la Edimburg Academy, bajo la tutela de su tía Jane Cay. Con tan sólo dieciséis años ingresó en la universidad de Edimburgo, y en 1850 pasó a la Universidad de Cambridge, donde deslumbró a todos con su extraordinaria capacidad para resolver problemas relacionados con la física. Cuatro años más tarde se graduó en esta universidad, pero el deterioro de la salud de su padre le obligó a regresar a Escocia y renunciar a una plaza en el prestigioso Trinity College de Cambridge. En 1856, poco después de la muerte de su padre, fue nombrado profesor de filosofía natural en el Marischal College de Aberdeen. Dos años más tarde se casó con Katherine Mary Dewar, hija del director del Marischal College. En 1860, tras abandonar la recién instituida Universidad de Aberdeen, obtuvo el puesto de profesor de filosofía natural en el King’s College de Londres. En esta época inició la etapa más fructífera de su carrera, e ingresó en la Royal Society (1861). En 1871 fue nombrado director del Cavendish Laboratory. Publicó dos artículos, clásicos dentro del estudio del electromagnetismo, y desarrolló una destacable labor tanto teórica como experimental en termodinámica; las relaciones de igualdad entre las distintas derivadas parciales de las funciones termodinámicas, denominadas relaciones de Maxwell, están presentes de ordinario en cualquier libro de texto de la especialidad. Sin embargo, son sus aportaciones al campo del electromagnetismo las que lo sitúan entre los grandes científicos de la historia. En el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873) declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday. Con este objeto, Maxwell introdujo el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Su teoría sugirió la posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio, hecho que corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y que posteriormente supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia. Aplicó el análisis estadístico a la interpretación de la teoría cinética de los gases, con la denominada función de distribución de Maxwell-Boltzmann, que establece la probabilidad de hallar una partícula con una determinada velocidad en un gas ideal diluido y no sometido a campos de fuerza externos. Justificó las hipótesis de Avogadro y de Ampere; demostró la relación directa entre la viscosidad de un gas y su temperatura absoluta, y enunció la ley de equipartición de la energía. Descubrió la birrefringencia temporal de los cuerpos elásticos translúcidos sometidos a tensiones mecánicas y elaboró una teoría satisfactoria sobre la percepción cromática, desarrollando los fundamentos de la fotografía tricolor. La influencia de las ideas de Maxwell va más allá, si cabe, de lo especificado, ya que en

ellas se basan muchas de las argumentaciones tanto de la teoría de la relatividad einsteiniana como de la moderna mecánica cuántica del siglo XX.Este físico conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética clásica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes sobre electricidad, magnetismo y aun sobre óptica, en una teoría consistente. Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético. Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sido llamado la "segunda gran unificación en física”, después de la primera llevada a cabo por Newton.

Maxwell fue una de las mentes matemáticas más preclaras de su tiempo, y muchos físicos lo consideran el científico del siglo XIX que más influencia tuvo sobre la física del siglo XX habiendo hecho contribuciones fundamentales en la comprensión de la naturaleza. Muchos consideran que sus contribuciones a la ciencia son de la misma magnitud que las de Isaac Newton y Albert Einstein. En 1931, con motivo de la conmemoración del centenario de su nacimiento, Albert Einstein describió el trabajo de Maxwell como el más profundo y provechoso que la física ha experimentado desde los tiempos de Newton

Descubrió las ecuaciones llamadas ecuaciones de Maxwell, y que se definen como las relaciones fundamentales entre las perturbaciones eléctricas y magnéticas, que simultáneamente permiten describir la propagación de las ondas electromagnéticas que, de acuerdo con su teoría, tienen el mismo carácter que las ondas luminosas. Más tarde Heinrich Hertz lograría demostrar experimentalmente la veracidad de las tesis expuestas por Maxwell. Sus teorías constituyeron el primer intento de unificar dos campos de la física que, antes de sus trabajos, se consideraban completamente independientes: la electricidad y el magnetismo (conocidos como electromagnetismo). En el año 1859 Maxwell formuló la expresión termodinámica que establece la relación entre la temperatura de un gas y la energía cinética de sus moléculas.

Cuando irrumpe en el escenario de la física James Clerk Maxwell, se dispone por fin de una teoría integradora, la teoría general del electromagnetismo o, simplemente, Teoría Electromagnética (TEM). Ésta es formulada en 1873 mediante las ecuaciones generales de la propagación del campo electromagnético, conocidas como ecuaciones de Maxwell. En ella se unifican las fuerzas eléctricas y magnéticas. Será la primera de las unificaciones que todavía hoy sigue buscando la física. Maxwell asume el inmenso legado de Faraday, efectuando algunos cambios. Con él la idea de campo adquiere una formulación matemática precisa. Las ecuaciones de Maxwell constituyen uno de los hitos científicos más brillantes de la historia de la Física, culminados con el descubrimiento de las ondas electromagnéticas por Hertz.

El modelo unificado en el que todas las fuerzas conocidas por entonces (eléctricas, magnéticas, de cohesión, gravitacionales, etc.) se podrían entender

como formas distintas de las dos únicas acciones posibles: la repulsión por contacto y la atracción a distancia, parece que fue una guía permanente en las investigaciones de Faraday sobre la electricidad y el magnetismo. Otros dos descubrimientos importantes de Faraday fueron el efecto magneto-óptico (denominado después efecto Faraday) y el diamagnetismo, que hizo hacia 1845. El primer efecto tuvo gran influencia en Maxwell en el desarrollo de la teoría electromagnética.

Maxwell, alumno de Faraday, fue posiblemente el más imaginativo de los físicos del siglo XIX. En 1873 publicó la monumental obra Tratado de electricidad y magnetismo, en la que presentó una síntesis de los conocimientos de este tema. Maxwell formuló matemáticamente la ley de Faraday, con lo que da lugar a la sistematización de las leyes que rigen los fenómenos experimentales. La síntesis fue hecha en términos de un conjunto de ecuaciones, conocidas como las ecuaciones de Maxwell, que contenían como fondo físico los descubrimientos de Oersted, Ampere, Faraday, Henry, Gauss, y otros científicos que describimos en apartados anteriores. El gran físico vienés Ludwig Boltzmann exclamó al leer las ecuaciones de Maxwell, usando las palabras de Goethe. Ello evidenciaba la gran admiración que ocasionó la "genialidad presente en la formulación de las leyes del electromagnetismo. Maxwell estudió con mucho detenimiento los trabajos que sus predecesores habían efectuado sobre electricidad y magnetismo. La hipótesis hecha por Maxwell tuvo consecuencias trascendentales.

A partir de sus ecuaciones, que incluyen las leyes de Ampere y de Faraday, Maxwell encontró que cada uno de los dos campos, tanto el eléctrico como el magnético, debe satisfacer una ecuación que, sorprendentemente, resultó tener la misma forma matemática que la ecuación de onda, o sea justamente el tipo de ecuaciones que describen la propagación de ondas mecánicas como la que se propaga en un cable, en un estanque, en el sonido, etc., fenómenos estudiados tradicionalmente por la mecánica clásica. Esto significa que si en un instante el campo eléctrico tiene un valor determinado en un punto del espacio, en otro instante posterior, en otro punto del espacio, el campo eléctrico adquirirá el mismo valor. Lo mismo ocurre, en consecuencia, con el campo magnético. Consecuentemente, los campos eléctrico y magnético se propagan en el espacio vacío, y como no pueden existir separadamente, el campo electromagnético es el que realmente se propaga.Maxwell también encontró, adicionalmente, que sus ecuaciones predecían el valor de la velocidad con la que se propaga el campo electromagnético: resultó ser igual a la velocidad de la luz, este resultado se obtiene de una combinación de valores de cantidades de origen eléctrico y magnético. Para Maxwell esto no podía ser una casualidad y propuso con gran certeza que la onda electromagnética era precisamente una onda de luz, o como él mismo escribió: "Esta velocidad es tan similar a la de la luz, que parece que tenemos fuertes razones para concluir que la luz es una perturbación electromagnética en forma de ondas que se propagan a través del campo electromagnético de acuerdo con las leyes del electromagnetismo." Es aquí donde entran en singular matrimonio la óptica y el electromagnetismo al demostrarse la naturaleza electromagnética de las ondas de luz.

La base matemática sobre la que desarrollan las telecomunicaciones fue desarrollada por el físico inglés James Clerk Maxwell. Maxwell, en el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism (1873), declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael Faraday. Con este objeto, introdujo el concepto de onda electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Maxwell predijo que era posible propagar ondas por el espacio libre utilizando descargas eléctricas, hecho que corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y que, posteriormente, supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a distancia.

Ecuaciones de Maxwell.Ecuaciones diferenciales:Los fenómenos electromagnéticos se pueden describir a partir de lasCuatro ecuaciones de Maxwell

Casos particulares de las Ecuaciones de Maxwell.

En el espacio libre las corrientes y las cargas son cero y las ecuaciones de Maxwell se pueden simplificar eliminando los términos Correspondientes. Asimismo si las fuentes varían armónicamente con El tiempo, las ecuaciones electromagnéticas y sus soluciones se Simplifican, utilizando para ello una notación fasorial, de forma que Las derivadas respecto al tiempo se transforman en productos por el Factor jw. Finalmente para casos sin variación temporal, lasEcuaciones toman las formas de electrostática y magnetostática. Diferencial

Ecuaciones en Forma Integral.

Las ecuaciones de Maxwell se pueden escribir en forma integral, Aplicando para ello los teoremas de Stokes y de la divergencia

Unidades.

Transformación de las ecuaciones de Maxwell

Es posible representar a las ecuaciones de Maxwell de manera que su soluciónNo implique el resolver ecuaciones diferenciales, así las ecuaciones toman unaForma algebraica vectorial sencilla. Para llevar a cabo lo anterior se usa unaHerramienta matemática muy conocida, la transformada de Fourier espacial [2].Denotemos Ê (k, t) como la transformada espacial de Fourier de E (k,t). EntoncesÊ y E, están relacionadas mediante las ecuaciones:

Definición de líneas de transmisión.

Es cualquier sistema de conductores, semiconductores, o la combinación de ambos, que puede emplearse para transmitir información, en la forma de energía eléctrica o electromagnética entre dos puntos.

Son circuitos en frecuencias muy altas donde las longitudes de onda son cortas, estas actúan como circuitos resonantes y aun como componentes reactivos en VHF y UHF y frecuencias microondas.

Es un medio o dispositivo por donde se propaga o transmite información (ondas electromagnéticas), a alta frecuencia.

Circuito equivalente a una línea de transmisión

Las líneas de transmisión se utilizan para transmitir energía eléctrica y señales de un punto a otro; específicamente, desde una fuente hasta una carga. Los ejemplos incluyen la conexión entre un transmisor y una antena, las conexiones entre las computadoras en una red o entre una planta generadora hidroeléctrica y la sub-estación a cientos de kilómetros de distancia. Otros ejemplos muy comunes son la interconexión entre los dispositivos de una tablilla de circuito impreso diseñado para operar a muy alta frecuencia o la interconexión entre componentes de un sistema estéreo y la conexión entre un proveedor de servicios de cable y el aparato televisor. El factor común de los ejemplos citados es que los dispositivos de conectar están separados entre sí por distancia del orden de una longitud de onda o más, mientras que en los métodos de análisis básicos de circuito se supone que las conexiones entre elementos se ubican a distancias despreciables. Esta última condición permite, por ejemplo, asegurar que el voltaje a través de una resistencia en un lado del circuito está en fase precisa con el voltaje de la fuente del otro lado del circuito o, de una manera más general, que el tiempo medido en el sitio de la fuente es exactamente el mismo que se mide en los demás puntos del circuito. Cuando la distancia son lo suficientemente grandes entre la fuente y el receptor los efectos del retardo del tiempo son considerables, lo que resulta en la existencia de diferencia en fase reducida por el retardo. En pocas palabras, se está tratando con el fenómeno ondulatorio en la línea de transmisión de la misma forma que en la propagación de energía punto a punto en el espacio libre en el de los dieléctricos.Los elementos básicos de un circuito resistencia, capacitores, bobinas y las conexiones entre ellos se consideran elementos concentrados si el retardo de tiempo en atravesar los elementos es despreciable. Por otro lado, si los elementos y las interconexiones son lo suficientemente grandes en número, tal vez sea necesario considerarles como elementos distribuidos. Esto significa que sus características resistivas, capacitivas e inductivas deben evaluarse en función de su distancia unitaria. Las líneas de transmisión, en general, tienen esta propiedad y, por lo tanto, se convierten en elementos de circuito por si mismo con impedancia que contribuyen al problema del circuito. La regla básica es que se deben considerar los elementos como distribuidos si el retardo de propagación a través del tamaño del elemento es del orden del intervalo más corto de intereses. En el caso de armónicas de tiempo, estas condiciones podrían llevar una diferencia en fase susceptible de medirse entre cada extremo del dispositivo en cuestión.

Tipos de Líneas de Transmisión.

Líneas de transmisión de conductor paralelo. Línea de transmisión de cable abierto. Una línea de transmisión de cable abierto es un conductor paralelo de dos cables, Consiste simplemente de dos cables paralelos, espaciados muy cerca y solo separados por aire. Los espaciadores no conductivos se colocan a intervalos periódicos para apoyarse y mantenerse a la distancia, entre la constante de los conductores. La distancia entre los dos conductores generalmente está entre 2 y 6 pulgadas.

El dieléctrico es simplemente el aire, entre y alrededor de los dos conductores en donde se propaga la onda TEM. La única ventaja real de este tipo de línea de transmisión es su construcción sencilla. Ya que no hay cubiertas, las pérdidas por radiación son altas y es susceptible a recoger ruido.

Estas son las desventajas principales de una línea de transmisión de cable abierto. Por lo tanto, las líneas de transmisión de cable abierto normalmente operan en el modo balun.

\

Cables gemelos (doble terminal). Los cables gemelos son otra forma de línea de transmisión para un conductor paralelo de dos cables, Los cables gemelos frecuentemente son llamados cable de cinta.

Los cables gemelos esencialmente son igual que una línea de transmisión de cable abierto, excepto que los espaciadores que están entre los dos conductores se reemplazan con un dieléctrico sólido continuo. Típicamente, la distancia entre los dos conductores es de 5/16 de pulgada, para el cable de transmisión de televisión. Los materiales dieléctricos más comunes son el teflón y el polietileno.

Cable de par trenzado. Un cable de par trenzado se forma doblando ("trenzando") dos conductores aislados juntos. Los pares se trenzan frecuentemente en unidades y las unidades, a su vez, están cableadas en el núcleo. Estas se cubren con varios tipos de fundas, dependiendo del uso que

se les vaya a dar. Los pares vecinos se trenzan Con diferente inclinación (el largo de la trenza) para poder reducir la interferencia entre los pares debido a la inducción mutua. Las constantes primarias del cable de par trenzado son sus parámetros eléctricos (resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia). Que están sujetas a variaciones con el ambiente físico como temperatura, humedad y tensión mecánica, y que dependen de las variaciones en la fabricación. Muestra un cable.

Par de cables protegido con armadura. Para reducir las pérdidas por radiación e interferencia, frecuentemente se encierran las líneas de transmisión de dos cables paralelos en una malla metálica conductiva. La malla se conecta a tierra y actúa como una protección. La malla también evita que las señales se difundan más allá de sus límites y evita que la interferencia electromagnética llegue a los conductores de señales. Se muestra un par de cables paralelos protegido. Consiste de dos conductores de cable paralelos separados por un material dieléctrico sólido. Toda la estructura está encerrada en un tubo trenzado conductivo y luego cubierto con una capa protectora de plástico.

Líneas de transmisión coaxial o concéntrica.

Las líneas de transmisión de conductores paralelos son apropiadas para las aplicaciones de baja frecuencia. Sin embargo, en las frecuencias altas, sus pérdidas por radiación y pérdidas dieléctricas, así como su susceptibilidad a la interferencia externa son excesivas. Por lo tanto, los conductores coaxiales se utilizan extensamente, para aplicaciones de alta frecuencia, para reducir las pérdidas y para aislar las trayectorias de transmisión. El cable coaxial básico consiste de un conductor central rodeado por un conductor exterior concéntrico (distancia uniforme del centro). A frecuencias de operación relativamente altas, el conductor coaxial externo proporciona una excelente protección contra la interferencia externa. Sin embargo, a frecuencias de operación más bajas, el uso de la protección no es costeable. Además, el conductor externo de un cable coaxial general mente está unido a tierra, lo que limita su uso a las aplicaciones desbalanceadas.

Esencialmente, hay dos tipos de cables coaxiales: líneas rígidas llenas de aire Y líneas sólidas flexibles. El material aislante es un material de polietileno sólido no conductivo que proporciona soporte, así como aislamiento eléctrico entre el conductor interno y el externo. El conductor interno es un cable de cobre flexible que puede ser sólido o hueco.

Los cables coaxiales rígidos llenos de aire son relativamente caros de fabricar, y el aislante de aire tiene que estar relativamente libre de humedad para minimizar las pérdidas Los cables coaxiales sólidos tiene pérdidas menores y son más fáciles de construir, de instalar, y de dar mantenimiento. Ambos tipos de cables coaxiales son relativamente inmunes a la radiación externa, ellos en si irradian muy poca, y pueden operar a frecuencias más altas que sus contrapartes de cables paralelos. Las desventajas básicas de las líneas de transmisión coaxial es que son caras y tienen que utilizarse en el modo desbalanceado.

Balunes.

Un dispositivo de circuitos que se utiliza para conectar una línea de transmisión balanceada a una carga desbalanceada se llama balun (balanceado a desbalanceado). 0 más comúnmente, una línea de transmisión desbalanceada, como un cable coaxial, se puede conectar a una carga balanceada, como una antena, utilizando Un transformador especial con un primario desbalanceado y un bobinado secundario con conexión central.

El conductor externo (protector) de una línea de transmisión coaxial desbalanceada generalmente se conecta a tierra. A frecuencias relativamente bajas, pile de utilizarse un transformador ordinario para aislar la tierra de la carga, como se muestra en la figura 8a. El balun debe tener una protección electrostática conectada a tierra física para minimizar los efectos de capacitancias dispersas.

Para las frecuencias relativamente altas, existen varios tipos diferentes de balunes para las líneas de transmisión.

El tipo más común es un balun de banda angosta, llamados a veces balun choque, camisa o balun de bazuca, Se coloca alrededor una camisa de un cuarto de longitud de onda y se conecta al conductor externo de un cable coaxial. En consecuencia, la impedancia que se ye, desde la línea de transmisión, está formada por una camisa y el conductor externo y es igual a infinito (o sea, que el conductor externo ya no tiene una impedancia de cero a tierra). Así que, uno de los cables del par balanceado se puede conectar a la camisa sin hacer un cortocircuito a la señal. El segundo conductor se conecta al conductor interno del cable coaxial

Ecuaciones

Las ecuaciones del telégrafo pueden entenderse como una simplificación de las ecuaciones de Maxwell. Para fines prácticos, se asume que el conductor está compuesto por una serie de redes bipuerto (cuadripolos) elementales, representando cada cual un segmento infinitesimal de la línea de transmisión. Un segmento infinitesimal de línea de transmisión queda caracterizado, por cuatro parámetros distribuidos, conocidos también habitualmente como parámetros primarios de la línea de transmisión.

La inductancia distribuida (expresada en henrios por unidad de longitud) debido al campo magnético alrededor conductor, se representa como una sola bobina en serie L. El parámetro L modela el proceso de almacenamiento energético en forma de campo magnético que se produce en la línea.

El comportamiento capacitivo distribuido (expresado en faradios por unidad de longitud) debido al campo eléctrico existente en el dieléctrico entre los conductores de la línea, se representa por un solo condensador en paralelo C, colocado entre "el conductor de ida" y "el conductor de retorno". El parámetro C modela el proceso de almacenamiento energético en forma de campo eléctrico que se produce en la línea.

La conductancia distribuida (expresada en óhmicas por unidad de longitud o siemens por unidad de longitud) se representa por una conductancia en paralelo G, colocada entre "el conductor de ida" y "el conductor de retorno". El parámetro G modela la disipación de potencia que se produce por la no idealidad del medio dieléctrico (pérdidas dieléctricas).

Cuando los parámetros R y G son muy pequeños, sus efectos se pueden ignorar, de manera que la línea de transmisión se puede considerar una estructura ideal y sin pérdidas. En este caso, el modelo depende sólo de los parámetros L y C, de los cuales obtenemos un par de ecuaciones diferenciales parciales, una de ellas para la tensión y otra para la corriente, a través de la línea, ambas en función de la posición o distancia x y del tiempo t.

Estas ecuaciones pueden combinarse para formar cualquiera de estas ecuaciones de onda exactas:

Si la línea posee una longitud infinita o está terminada en sus impedancias características, estas ecuaciones nos indicarán además la presencia de una

onda que viaja con velocidad .

(Nótese que esta velocidad de propagación sólo es aplicable a la onda y no tiene nada que ver con la velocidad de arrastre del electrón, caso aparte para el cual existen otras ecuaciones y otra teoría. Para una línea de transmisión lineal homogénea e isótropa, hecha de conductores perfectos y con vacío entre ellos, se puede demostrar que dicha velocidad es igual a la de la luz.)

Línea de Transmisión Disipativas.

Cuando las pérdidas por disipación en los elementos R y G no son despreciables, las ecuaciones diferenciales originales que describen el cuadripolo elemental pasan a tener la forma

Derivando la primera ecuación respecto de x y la segunda respecto de t, obtendremos, con ayuda de manipulación algebraica, un par de ecuaciones diferenciales parciales hiperbólicas de sólo una incógnita:

Nótese que las ecuaciones se parecen mucho a la ecuación de onda homogénea con términos adicionales en V e I y sus primeras derivadas. Estos términos adicionales en la ecuación son, físicamente, el efecto que causa el decaimiento (atenuación) y distorsión de la señal en la distancia y el tiempo.

Dirección de propagación de la señal.

Las ecuaciones de onda indicadas líneas arriba nos muestran dos soluciones posibles para la onda viajera: una onda incidente (o progresiva) y una onda reflejada (o regresiva).

Donde

Se llama número de onda y posee unidades de radianes por metro, ω es la frecuencia angular o natural, en radianes por segundo, f1 y f2 pueden ser cualesquiera funciones imaginables, y

Representa la velocidad de propagación de la onda.

f1 representa una onda viajera según la dirección positiva de x, mientras que f2

representa una onda viajera según la dirección negativa de x. Se puede decir que la tensión instantánea en cualquier punto x de la línea, V(x), es la suma de las tensiones de ambas ondas.

Dado que la corriente I guarda relación con la tensión V en las ecuaciones del telégrafo, podemos escribir

Donde

Propagación sin Pérdidas.

La propagación sin pérdida significa que la potencia no se disipa o, de otra forma, no se desvía conforme a la onda viaje a través de la línea de transmisión; toda la potencia en el extremo de entrada finalmente llega a la salida. De una forma realista, el efecto de cualquier mecanismo que pudiera producir perdidas que se consideran despreciables. En el modelo que se está estudiando la propagación libre de perdida se presenta cuando R=G=0.

Propagación sin pérdida de voltaje sinusoidal.

Es importante la comprensión de las ondas sinusoidales en la línea de transmisión debido a que cualquier señal transmitida en la práctica puede descomponerse en una suma discreta o continua de senoides. Esto es el fundamento del análisis de señales en el dominio de las frecuencias en las líneas. En dicho estudio, el efecto de las líneas de transmisión en cualquier señal puede determinarse observando los efectos sobre las componentes de frecuencia. Esto significa que uno puede propagar de manera eficiente de manera el espectro de una determinada señal utilizando parámetros lineales que dependan de la frecuencia y después, rearmar dichos componentes de frecuencia en una señal en el dominio del tiempo.

Caracterización de la transmisión de potencia y pérdida.

Una vez hallado el voltaje y la corriente sinusoidal en una línea de transmisión, se evalúa la potencia transmitida en una distancia específica como función de las amplitudes del voltaje y la corriente. Se comienza con la potencia instantánea, que está dada simplemente como el producto del voltaje y las corrientes reales.

Relación de onda estacionaria de voltaje.

En muchos casos, las características del desempeño de las líneas de transmisión son medibles. Dentro de estas mediciones se encuentra la impedancia de cargas conocidas o desconocidas. Dichas técnicas se basan en la habilidad de medir amplitudes de voltaje que ocurren como funciones que ocurren como funciones de posición dentro de una línea, generalmente diseñada para ese propósito. Un aparato típico consiste de una línea ranurada. Está en una línea de transmisión coaxial sin perdidas que tienen una banda longitudinal en el conductor exterior a lo largo de todas sus extensiones. La línea se coloca entre las fuentes de voltaje sinusoidal y la impedancia que se medirá. A través de la banda de línea ranurada, un medidor de voltaje se inserta para medir la amplitud del voltaje entre los conductores interior y exterior. A medida que el medidor de voltaje se mueve a través de la longitud

de la línea se registra las amplitudes de voltaje máximo y mínimo y se determina su relación, conocida como relación de ondas estacionaria de voltaje, o VSWR, por sus siglas en ingles.

Línea de transmisión de longitud finita.

Surge un nuevo tipo de problema cuando se considera la propagación de voltajes sinusoidales en líneas de longitud finitas con cargas sin empatar. En casos así se presentan un gran número de reflexiones en la carga y el generador, formando en la línea una distribución de voltaje bidireccional multionda como siempre, el objetivo es determinar la potencia neta transferida a la carga en estado estable; sin embargo, en este caso se debe incluir el efecto de un gran número de ondas que se refleja hacia adelante y hacia atrás 0.

RED DE COMUNICACIONES POR CABLE DE COBRE YA EXISTENTES PARALÍNEAS TELEFÓNICAS.ADSL: LINEAL DIGITAL ASIMÉTRICA DE ABONADO.

Definición de redes. Es un conjunto de dispositivos físicos "hardware" y de programas "software", mediante el cual podemos comunicar computadoras para compartir recursos (discos, impresoras, programas, etc.) así como trabajo (tiempo de cálculo, procesamiento de datos, etc.).

Tipos De Redes

Las redes de información se pueden clasificar según su extensión y su topología. A continuación se presenta los distintos tipos de redes disponibles:

Extensión De acuerdo con la distribución geográfica:

Segmento de red (subred).

Un segmento de red suele ser definido por el "hardware" o una dirección de red específica. Por ejemplo, en el entorno "Novell NetWare", en un segmento de red se incluyen todas las estaciones de trabajo conectadas a una tarjeta de interfaz de red de un servidor y cada segmento tiene su propia dirección de red.

Red de área local (LAN).

Una LAN es un segmento de red que tiene conectadas estaciones de trabajo y servidores o un conjunto de segmentos de red interconectados, generalmente dentro de la misma zona. Por ejemplo un edificio.

Red de campus.

Una red de campus se extiende a otros edificios dentro de un campus o área industrial. Los diversos segmentos o LAN de cada edificio suelen conectarse mediante cables de la red de soporte.

Red de área metropolitana (MAN).

Una red MAN es una red que se expande por pueblos o ciudades y se interconecta mediante diversas instalaciones públicas o privadas, como el sistema telefónico o los suplidores de sistemas de comunicación por microondas o medios ópticos.

Red de área extensa (WAN y redes globales).

Las WAN y redes globales se extienden sobrepasando las fronteras de las ciudades, pueblos o naciones. Los enlaces se realizan con instalaciones de telecomunicaciones públicas y privadas, además por microondas y satélites.

REDES LAN inalámbricas (WLAN).

Una red de área local inalámbrica permite la conexión de ordenadores sin ningún tipo de cableado, sólo usando como medio de transmisión el aire. También proporcionan conectividad y acceso a las tradicionales redes cableadas, como si de una extensión de éstas se tratara, pero con la flexibilidad y movilidad que ofrecen las comunicaciones inalámbricas.

Topología

La topología o forma lógica de una red se define como la forma de tender el cable a estaciones de trabajo individuales; por muros, suelos y techos del

edificio. Existe un número de factores a considerar para determinar cual topología es la más apropiada para una situación dada.

Existen tres topologías comunes:

Anillo.

Las estaciones están unidas unas con otras formando un círculo por medio de un cable común. El último nodo de la cadena se conecta al primero cerrando el anillo. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo. Con esta metodología, cada nodo examina la información que es enviada a través del anillo. Si la información no está dirigida al nodo que la examina, la pasa al siguiente en el anillo. La desventaja del anillo es que si se rompe una conexión, se cae la red completa.

Estrella.

La red se une en un único punto, normalmente con un panel de control centralizado, como un concentrador de cableado. Los bloques de información son dirigidos a través del panel de control central hacia sus destinos. Una ventaja al tener un panel de control que monitorea el tráfico y evita las colisiones y una conexión interrumpida no afecta al resto de la red.

Bus.

Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable. A diferencia del anillo, el bus es pasivo, no se produce regeneración de las señales en cada nodo. Los nodos en una red de "bus" transmiten la información y esperan que ésta no vaya a chocar con otra información transmitida por otro de los nodos. Si

esto ocurre, cada nodo espera una pequeña cantidad de tiempo al azar, después intenta retransmitir la información.

Híbridas.

El bus lineal, la estrella y el anillo se combinan algunas veces para formar combinaciones de redes híbridas.

Anillo en estrella.

Esta topología se utiliza con el fin de facilitar la administración de la red. Físicamente, la red es una estrella centralizada en un concentrador, mientras que a nivel lógico, la red es un anillo.

"Bus" en estrella.

En este caso la red es un "bus" que se cablea físicamente como una estrella por medio de concentradores.

Estrella jerárquica

Esta estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes locales actuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada par formar una red jerárquica.

Protocolos de redes.

Un protocolo de red es como un lenguaje para la comunicación de información. Son las reglas y procedimientos que se utilizan en una red para comunicarse entre los nodos que tienen acceso al sistema de cable.

Los protocolos de alto nivel: Estos definen la forma en que se comunican las aplicaciones.

Los protocolos de bajo nivel: Estos definen la forma en que se transmiten las señales por cable.

Como es frecuente en el caso de las computadoras el constante cambio, también los protocolos están en continuo cambio. Actualmente, los protocolos más comúnmente utilizados en las redes son Ethernet, Token Ring y ARCNET. Cada uno de estos esta diseñado para cierta clase de topología de red y tienen ciertas características estándar.

Ethernet. Actualmente es el protocolo más sencillo y es de bajo costo. Utiliza la topología de "Bus" lineal.

Token Ring. El protocolo de red IBM es el Token ring, el cual se basa en la topología de anillo.

Arnet. Se basa en la topología de estrella o estrella distribuida, pero tiene una topología y protocolo propio.

Dispositivos de redes.

NIC/MAU (Tarjeta de red).

Network Interface Card" (Tarjeta de interfaz de red) o "Medium Access Unit" (Medio de unidad de acceso). Cada computadora necesita el "hardware" para

transmitir y recibir información. Es el dispositivo que conecta la computadora u otro equipo de red con el medio físico.

La NIC es un tipo de tarjeta de expansión de la computadora y proporciona un puerto en la parte trasera de la PC al cual se conecta el cable de la red.

Este es un dispositivo que se conecta al medio físico y a la tarjeta, bien porque no sea posible la conexión directa (10 base 5) o porque el medio sea distinto del que utiliza la tarjeta.

Hubs (Concentradores).

Son equipos que permiten estructurar el cableado de las redes. La variedad de tipos y características de estos equipos es muy grande. En un principio eran solo concentradores de cableado, pero cada vez disponen de mayor número de capacidad de la red, gestión remota, etc.

Repetidores.Son equipos que actúan a nivel físico. Prolongan la longitud de la red uniendo dos segmentos y amplificando la señal, pero junto con ella amplifican también el ruido. La red sigue siendo una sola, con lo cual, siguen siendo válidas las limitaciones en cuanto al número de estaciones que pueden compartir el medio.

"Bridges". (Puentes)Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel, en el nivel de control de acceso al medio. Solo el tráfico de una red que va dirigido a la otra atraviesa el dispositivo. Esto permite a los administradores dividir las redes en segmentos lógicos, descargando de tráfico las interconexiones. Los bridges producen las señales, con lo cual no se transmite ruido a través de ellos.

"Routers" (Encaminadores).

Son equipos de interconexión de redes que actúan a nivel de los protocolos de red. Permite utilizar varios sistemas de interconexión mejorando el rendimiento de la transmisión entre redes. Su funcionamiento es más lento que los Bridges pero su capacidad es mayor. Permiten, incluso, enlazar dos redes basadas en un protocolo, por medio de otra que utilice un protocolo diferente.

"Gateway."Son equipos para interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a todos los niveles de comunicación. La traducción de las unidades de información reduce mucho la velocidad de transmisión a través de estos equipos.

Servidores. Son equipos que permiten la conexión a la red de equipos periféricos tanto para la entrada como para la salida de datos. Estos dispositivos se ofrecen en la red como recursos compartidos. Así un terminal conectado a uno de estos dispositivos puede establecer sesiones contra varios ordenadores multiusuario disponibles en la red. Igualmente, cualquier sistema de la red puede imprimir en las impresoras conectadas a un servidor.

Módems.Son equipos que permiten a las computadoras comunicarse entre sí a través de líneas telefónicas; modulación y desmodulación de señales electrónicas que pueden ser procesadas por computadoras. Los módems pueden ser externos (un dispositivo de comunicación) o interno (dispositivo de comunicación interno o tarjeta de circuitos que se inserta en una de las ranuras de expansión de la computadora).

Ejercicio.

Solución.

1er. Experimento.

Materiales de la demostración de red cableada del primer experimento.

1.- Tabla de materiales MDF de medidas 50 50 con un espesor de 18mm. A la misma se le aplico tres capas de pinturas poliuretano en la parte posterior de la tabla para evitar que las ondas traspasen la tabla hacia la parte de abajo y evitar el escape de las ondas.

1 Routers que genera un circuito cerrado en la red.

1 Tester para cable de red o computadora para demostrar la continuidad del sistema.

1 Metro de cable de red empalmado de la forma T568A.

4 Conectores (terminales), para cable de red RJ45.

2 Celulares GSM con frecuencia de 900MH.

Experimento.

En el siguiente experimento se conecto un Tester a un Router para suponer una red cableada.

En la red se colocaron teléfonos GSM de 900MHZ a diversas distancias para demostrar la variación que se genera en la red al llamar a los teléfonos GSM. En este experimento se demuestra que al llamar a dichos aparatos las ondas electromagnéticas que esto crea un cambio drástico en el flujo de corriente de la red. En el cual el flujo de la red disminuye ya que las ondas electromagnéticas chocan con las ondas de la red y se produce lo que comúnmente se conoce como una INTERFERENCIA. Aplicando los teoremas de Maxwell.

2do Experimento.

Materiales de la demostración del segundo experimento.

1.- computadora INTEL Pentium IV.

1 Router

1 Metro de cable UTP Cat. 5 T568A

4 Conectores (terminales) para cable de red RJ45

4 Teléfonos celulares.

Modelo Línea Frecuencia MHZ1. RAER V3 Movistar 850

2.SAMSUM 2752 Movilnet 850 3.NOKIA 3500C Digitel 900 4. NOKIA 6265 Movilnet 850

Experimento.

Demostración de las diferencias de tiempo de los teléfonos al abrir las paginas.

RAER V3 SAMSUM 2752 NOKIA 3500C NOKIA 626510 seg. 10seg. 8 seg. 10seg.

Sin los teléfonos la computadora arranca en un tiempo de 14 segundos.

Con estas demostraciones podemos definir que las ondas magnéticas de los teléfonos influyen en el flujo de la red acelerando el proceso de arranque en un 40%.

A los 5 seg:

A los 10 seg:

A los 14 seg:

En esta imagen se puede denotar que el Internet Explorer a los 14 segundos ya esta total mente abierto.

Colocando el celular Nokia 6265 de 850 Mhz de frecuencia (movilnet) detrás del Reuter que se esta utilizando para conectar la red a la computadora:

A los 3 seg:

A los 6 segundos:

A los 10 seg:

Nótese que la onda que genera el celular hace que el ingreso a la pagina sea más rápido, se acelera en 4 segundos.Con estas demostraciones podemos definir que las ondas magnéticas de los teléfonos influyen en el flujo de la red acelerando el proceso de arranque en un 40%.

Materiales utilizados para los dos experimentos:

Tester para cable de red:

Reuter con cables de red conectados:

Teléfono Samsung 2752:

Teléfono Nokia 6265:

Teléfono Razer V3:

Teléfonos Nokia 3500c:

Experimento 1:

Experimento 2:

Conclusión.

Las ecuaciones de Maxwell permitieron ver en forma clara que la electricidad y el magnetismo son dos manifestaciones de un mismo fenómeno físico, el electromagnetismo. El fenómeno era similar a la gravitación, cuyas leyes fueron descubiertas por Newton; así como un cuerpo masivo produce una fuerza gravitacional sobre otro, un cuerpo eléctricamente cargado y en movimiento produce una fuerza electromagnética sobre otro cuerpo cargado. La diferencia más importante es que la magnitud y la dirección de la fuerza electromagnética dependen de la carga del cuerpo que lo produce y también de su velocidad; por esta razón, la teoría del electromagnetismo es más complicada que la teoría newtoniana de la gravitación, y las ecuaciones de Maxwell son más complejas que la fórmula de Newton para la fuerza gravitacional. Un aspecto común entre la gravitación y el electromagnetismo es la existencia de una aparente acción a distancia entre los cuerpos, acción que tanto disgustaba a Newton. Maxwell no resolvió ese problema, pero inventó un concepto que desde entonces se ha utilizado constantemente en la física: el campo electromagnético. Según esta interpretación, en todo punto del espacio alrededor de una carga existe una fuerza electromagnética, cuya intensidad y dirección están definidas por medio de unas fórmulas matemáticas. En realidad, más que un concepto, el campo es una definición que da cierta consistencia a la idea de que una carga eléctrica actúa sobre otra lejana, sin tener que recurrir a una acción a distancia. Sólo en el siglo XX se pudo encontrar cierta base física a este concepto, pero en tiempos de Maxwell el campo electromagnético era una noción matemática sumamente útil, descrita por ecuaciones, pero cuya realidad física trascendía toda interpretación teórica. El primer éxito, y el más notable, de la teoría de Maxwell fue la elucidación de la naturaleza de la luz. Maxwell demostró, a partir de sus ecuaciones matemáticas, que la luz es una onda electromagnética que consiste en oscilaciones del campo electromagnético. Así quedaba establecida, más allá de cualquier duda, la naturaleza ondulatoria de la luz, tal como lo pensaba Huygens y en contra de la opinión de Newton. Las ecuaciones de Maxwell constituyen un pilar básico de la teoría electromagnética ya que por ahora se demostraron como válidas siempre. Esto es debido a que la teoría electromagnética siempre fue, sin saberlo, una teoría relativista.

De hecho, cuando se estudia desde el punto de vista cuántico estas ecuaciones sólo deben ser revisadas para tener en cuenta el carácter discreto de los fotones, pero cuando tenemos gran cantidad de ellos podemos aplicar los resultados continuos sin ningún problema.

Entre tanto se desarrollo acerca del padre de la teoría electromagnética, es decir la persona que influyo en el desarrollo de las ecuaciones de Gauss, Faraday y Ampere, su nombre James Clerk Maxwell quien fue un físico que proceso la teoría electromagnética de la luz, esto decía que la luz en una onda electromagnética que viaja a 300.000 kilómetros por segundo, la teoría cinética de los gases y explico la naturaleza de la visión en color.

En realidad Maxwell se inspiro en el trabajo experimental de Faraday y en la imagen mental de las líneas de fuerza que este introdujo en el impulso de su

teoría eléctrica y magnética. Era más joven que Faraday, Maxwell desarrolló su teoría después de desempeñar su rol como docente.

Las líneas de transmisión se utilizan para transmitir energía eléctrica y señales de un punto a otro, específicamente desde una fuente hasta una carga. Las líneas de transmisión, en general, tienen esta propiedad y, por lo tanto, se convierte en los elementos del circuito, por si mismo con impedancia que contribuye al sistema del circuito. Esas propiedades significan que sus características resistivas, capacitivas e inductivas deben evaluarse en función de su distancia unitaria.

Bibliografía.

Consultada el 7 de julio de 2009. http://www.monografias.com/trabajos11/reco/reco.shtml

Consultada 7 de julio de 2009http://www.patentesonline.com.mx/metodo-de-comunicacion-en-una-red-domestica-la-red-y-dispositivo-para-implementar-72879.html

Consultada el 15 de julio 2009. http://www.miportal.edu.sv/sitios/intrus/telecomunicaciones.html.copyrigh@Jose Guillermo Ruiz Vargas. All Righs Reserved

Hayt Jr,William H, Buck John A,septima edicion,McGraw-Hill/ interamericana Teoria Electromagnetica, capitulo 11