GPS

El GPS (Global Positioning System: sistema de posicionamiento mundial) o NAVSTAR-GPS1 es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. Aunque su invención se atribuye a los gobiernos francés y belga, el sistema fue desarrollado, instalado y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS funciona mediante una red de 32 satélites (28 operativos y 4 de respaldo) en órbita sobre el globo, a 20 200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales (es decir, la distancia al satélite). Por "triangulación" (método de trilateración inversa), calcula la posición en que éste se encuentra. En el caso del GPS, la triangulación —a diferencia del caso 2-D que consiste en averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos—, se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.

La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.

Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado Galileo.

El Sistema Global de Navegación por Satélite lo componen:

.- Sistema de satélites: Está formado por 24 unidades con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo terráqueo. Más concretamente, repartidos en 6 planos orbitales de 4 satélites cada uno. La energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosados a sus costados.
.- Estaciones terrestres: Envían información de control a los satélites para controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación.
.- Terminales receptores: Indican la posición en la que están; conocidas también como unidades GPS, son las que podemos adquirir en las tiendas especializadas.

Marlon Guerrero
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Ganancia de la Antena Parabolica

Para el cálculo de ganancias en antenas parabólicas han de quedar claros los siguientes conceptos:

.- La ganancia de una antena parabólica indica la cantidad de señal captada que se concentra en el alimentador.
.- La ganancia depende del diámetro del plato, de la exactitud geométrica del reflector y de la frecuencia de operación. Si el diámetro aumenta, la ganancia también, porque se concentra mayor energía en el foco.
.- La exactitud geométrica está relacionada con la precisión con la que se ha fabricado el reflector de la antena parabólica.
.- La antena debe ser parabólica de modo que exista uno y sólo un foco y que en él se debe colocar el alimentador.
.- Cualquier desviación de la curva parabólica hará que toda la energía que llegue al reflector no se refleje en el foco, sino en un punto por delante o por detrás de éste, con lo cual perderemos energía. Lo propio para las irregularidades mecánicas en la superficie del reflector.
.- Un golpe o abolladura presente en el plato hará que las señales reflejadas no se desvíen correctamente hacia el foco disminuyendo la energía electromagnética efectiva en el alimentador.
.- Cuanto mayor sea la frecuencia, menor deberá ser el diámetro del reflector. Así, una señal para 5.8 GHz necesita un reflector de menor diámetro que otra señal en 2.4GHz. La ganancia del reflector se expresa en dB y se la define con respecto a una antena isotrópica (antena de longitud omnidireccional que se considera de ganancia unitaria); es decir, en relación a una antena que reciba exactamente lo mismo en todas direcciones.

.- G = (Pi^2)*n*(D/L)^2

G = Ganancia

n = eficiencia global

D = Diametro del plato

L = longitud de la onda

L = C/f

C = Velocidad de la Luz

f = frecuencia

Marlon Guerrero
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Antena Parabolica.

La antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector parabólico. Su nombre proviene de la similitud a la parábola generada al cortar un cono recto con un plano paralelo a la directriz.

Las antenas parabólicas pueden ser usadas como antenas transmisoras o como antenas receptoras. En las antenas parabólicas transmisoras el reflector parabólico refleja la onda electromagnética generada por un dispositivo radiante que se encuentra ubicado en el foco del reflector parabólico, y los frentes de ondas que genera salen de este reflector en forma más coherente que otro tipo de antenas, mientras que en las antenas receptoras el reflector parabólico concentra la onda incidente en su foco donde también se encuentra un detector. Normalmente estas antenas en redes de microondas operan en forma full duplex, es decir, trasmiten y reciben simultáneamente

Las antenas parabólicas suelen ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada, entre los sistemas que utilizan antenas parabólicas se destaca el Satélite de comunicaciones.

Atendiendo a la superficie reflectora, pueden diferenciarse varios tipos de antenas parabólicas, los más extendidos son los siguientes:
La antena parabólica de foco centrado o primario, que se caracteriza por tener el reflector parabólico centrado respecto del foco.
La antena parabólica de foco desplazado u offset, que se caracteriza por tener el reflector parabólico desplazado respecto del foco. Son más eficientes que las parabólicas de foco centrado, porque el alimentador no hace sombra sobre la superficie reflectora.
La antena parabólica Cassegrain, que se caracteriza por llevar un segundo reflector cerca de su foco, el cual refleja la onda radiada desde el dispositivo radiante hacia el reflector en las antenas transmisoras, o refleja la onda recibida desde el reflector hacia el dispositivo detector en las antenas receptoras.

Antenas de foco primario

Estas antenas también son llamadas antenas paraboidales. La superficie de la antena es una parábola de revolución con el alimentador en el foco.
"antenas de conducción radiofónicas de amplitud electromagnética" conocida por sus siglas (CRAMEL) una antena de ese tipo es capaz de irradiar una magnitud de onda de 500khz a través de un satélite guiado y su transmisor parabólico consta de tres reflectores, esta antena apenas fue diseñada en el 2005 por el científico electrónico danés Hamlent.

Marlon Guerrero
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Ventajas de la transmisión vía satélite.

Básicamente, los enlaces satelitales son iguales a los de microondas excepto que uno de los extremos de la conexión se encuentra en el espacio, como se había mencionado un factor limitante para la comunicación microondas es que tiene que existir una línea recta entre los dos puntos pero como la tierra es esférica esta línea se ve limitada en tamaño entonces, colocando sea el receptor o el transmisor en el espacio se cubre un área más grande de superficie.

Las comunicaciones vía satélite poseen numerosas ventajas sobre las comunicaciones terrestres, la siguiente es una lista de algunas de estas ventajas:

.- El costo de un satélite es independiente a la distancia que valla a cubrir.

.- La comunicación entre dos estaciones terrestres no necesita de un gran número de repetidoras puesto que solo se utiliza un satélite.

.- Las poblaciones pueden ser cubiertas con una sola señal de satélite, sin tener que preocuparse en gran medida del problema de los obstáculos.

.- Grandes cantidades de ancho de bandas están disponibles en los circuitos satelitales generando mayores velocidades en la transmisión de voz, data y vídeo sin hacer uso de un costoso enlace telefónico.

Estas ventajas poseen sus contrapartes, alguna de ellas son:

.- El retardo entre el UPLINK y el DOWNLINK esta alrededor de un cuarto de segundo, o de medio segundo para una señal de eco.

.- La absorción por la lluvia es proporcional a la frecuencia de la onda.

.- Conexiones satelitales multiplexadas imponen un retardo que afectan las comunicaciones de voz, por lo cual son generalmente evitadas.

Los satélites de comunicación están frecuentemente ubicados en lo que llamamos Orbitas Geosincronizadas, lo que significa que el satélite circulará la tierra a la misma velocidad en que esta rota lo que lo hace parecer inmóvil desde la tierra. Un a ventaja de esto es que el satélite siempre esta a la disposición para su uso. Un satélite para estar en este tipo de órbitas debe ser posicionado a 13.937,5 Kms. de altura, con lo que es posible cubrir a toda la tierra utilizando solo tres satélites como lo muestra la figura.

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Un satélite no puede retransmitir una señal a la misma frecuencia a la que es recibida, si esto ocurriese el satélite interferiría con la señal de la estación terrestre, por esto el satélite tiene que convertir la señal recibida de una frecuencia a otra antes de retransmitirla, para hacer esto lo hacemos con algo llamado "Transponders". La siguiente imagen muestra como es el proceso.

Al igual que los enlaces de microondas las señales transmitidas vía satélites son también degradadas por la distancia y las condiciones atmosféricas.

Otro punto que cabe destacar es que existen satélites que se encargan de regenerar la señal recibida antes de retransmitirla, pero estos solo pueden ser utilizados para señales digitales, mientras que los satélites que no lo hacen pueden trabajar con ambos tipos de señales (Análogas y Digitales).

Por presentar una cobertura territorial muy amplia genera serios problemas de seguridad, ya que cualquier estación puede captarlos con solo sintonizar la frecuencia del satélite. Para evitarlo se adicionan medidas de seguridad: cifrado y encriptado de transmisiones.

Debido a que trabaja en bandas de frecuencias muy altas cada satélite es capaz de soportar varios miles de canales telefónicos. Por ejemplo, un satélite moderno esta formado por diez transponder y cada uno con capacidad de 48 Mbps.

Las condiciones meteorológicas adversas pueden afectar la señal durante su camino entre la estación terrena y el satélite. Otra desventaja es la del retardo que puede originar problemas, ya que la señal recorre 36.000 Km de subida y otros tantos de retorno a la Tierra.

Periódicamente el sol, el satélite y la estación terrena quedan alineados provocando una elevación del ruido térmico que supera la intensidad de la señal.

En las grandes ciudades existe actualmente congestión de microondas; se instalaron tantas antenas de microondas que se interfieren unas a otras y las ondas en el aire están saturadas. Esto obliga a buscar un medio de transmisión alternativo como los enlaces vía satélite. Pero una desventaja con respecto al satélite propiamente dicho es que resulta muy costosa la construcción, lanzamiento y mantenimiento del mismo.

Marlon Guerrero
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Comunicaciones Satelitales.

Básicamente un sistema satelital es un sistema repetidor. La capacidad de recibir y retransmitir se debe a un dispositivo receptor-transmisor llamado transponder, cada uno de los cuales escucha una parte del espectro, la amplifica y retransmite a otra frecuencia para evitar la interferencia de señales.

Un sistema satelital consiste en un cierto numero de transponder además de una estación terrena maestra para controlar su operación, y una red de estaciones terrenas de usuarios, cada uno de los cuales posee facilidad de transmisión y recepción.

El control se realiza generalmente con dos estaciones terrenas especiales que se encargan de la telemetría, el rastreo y la provisión de los comandos para activar los servicios del satélite.

Un vinculo satelital consta de:
.- Un enlace tierra-satelite o enlace ascendente (uplink)
.- Un enlace satelite-tierra o enlace descendente (downlink)

El satélite permanece en órbita por el equilibrio entre la fuerza centrifuga y la atracción gravitatoria.

Si se ubica el satélite a una altura de 35860 Km sobre el plano del Ecuador, estos giran en torno a la tierra a una velocidad de 11070 Km./hr, con un periodo de 24 hrs. Esto hace que permanezca estacionario frente a un punto terrestre, de allí su nombre de satélite geoestacionario. De este modo las antenas terrestres pueden permanecer orientadas en una posición relativamente estable en un sector orbital.

Debido a su gran potencia los satélites para Tv necesitan de un espaciamiento de por lo menos 8 grados, para así evitar que el haz proveniente de la Tierra ilumine a los satélites vecinos también.

Los sistemas satelitales constan de las siguientes partes:
.- Transponders
.- Estaciones terrenas

El transponder es un dispositivo que realiza la función de recepción y transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes de ser retransmitidas a la tierra. Para evitar interferencias les cambia la frecuencia.

Las estaciones terrenas controlan la recepción con/desde el satélite, regula la interconexión entre terminales, administra los canales de salida, codifica los datos y controla la velocidad de transferencia.

Consta de 3 componentes:
.- Estación receptora: Recibe toda la información generada en la estación transmisora y retransmitida por el satélite.
.- Antena: Debe captar la radiación del satélite y concentrarla en un foco donde esta ubicado el alimentador.

Una antena de calidad debe ignorar las interferencias y los ruidos en la mayor medida posible.

Estos satélites están equipados con antenas receptoras y con antenas transmisoras. Por medio de ajustes en los patrones de radiación de las antenas pueden generarse cubrimientos globales (Intelsat), cubrimiento a solo un país (satélites domésticos), o conmutar entre una gran variedad de direcciones.

.- Estación emisora: Esta compuesta por el transmisor y la antena de emisión.

La potencia emitida es alta para que la señal del satélite sea buena. Esta señal debe ser captada por la antena receptora. Para cubrir el trayecto ascendente envía la información al satélite con la modulación y portadora adecuada.

Como medio de transmisión físico se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se utilizan señales de microondas para la transmisión por satélite, estas son unidireccionales, sensibles a la atenuación producida por la lluvia, pueden ser de baja o de alta frecuencia y se ubican en el orden de los 100 MHz hasta los 10 GHz.

Bandas de frecuencias utilizadas

Se han dispuesto, mundialmente, varias bandas de frecuencia para su uso comercial por satélite. La más común de estas consta de una banda central de 500 MHz centrada en 6 GHz en el enlace hacia arriba (hacia el satélite) y centrada en 4 GHz en el enlace hacia abajo (hacia la Tierra).

La banda de 500 MHz, en cada una de las frecuencias, esta normalmente dividida en 12 bandas, servidas por cada transponder, de 36 MHz de ancho de banda cada una, mas 2 MHz a ambos extremos para protección (el espaciamiento entre las bandas es el responsable del ancho de banda en exceso). Cada banda de transponder esta, a su vez, dividida en un cierto numero de canales de frecuencia, dependiendo del tipo de aplicación o de la señal que sé este transmitiendo.

Las bandas de frecuencia usadas son:
C: uplink 5,925-6,425 GHz, downlink 3,7-4,2 GHz
Ku: uplink 14-14,5 GHz, downlink 11,7-12,2 GHz
Ka: uplink 19,7 GHz, downlink 31Ghz

Las bandas inferiores se encuentran superpobladas. No así las bandas superiores.

En la banda Ku los satélites pueden espaciarce a n grados. Pero estas ondas tienen un inconveniente, la lluvia, ya que el agua es un gran absorbente de estas microondas tan cortas.

Métodos de múltiple acceso

Múltiple acceso esta definido como una técnica donde más de un par de estaciones terrenas puede simultáneamente usar un transponder del satélite.

La mayoría de las aplicaciones de comunicaciones por satélite involucran un numero grande de estaciones terrenas comunicándose una con la otra a través de un canal (de voz, datos o video). El concepto de múltiple acceso involucra sistemas que hacen posible que múltiples estaciones terrenas interconecten sus enlaces de comunicaciones a través de un simple transponder. Estas portadoras pueden ser moduladas por canales simples o múltiples que incluyen señales de voz, datos o video.

Existen muchas implementaciones especificas de sistemas de múltiple acceso, pero existen solo tres tipos de sistemas fundamentales:
FDMA : acceso múltiple por división de frecuencia.
TDMA : acceso múltiple por división de tiempo.
DAMA : acceso múltiple por división de demanda (versión de TDMA)
CDMA : acceso múltiple por división de código.

Marlon Guerrero
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Magnetron

Magnetron:

El magnetron es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microonda. Fue desarrollado hacia el final de los años 30 con el fin de alimentar al radar mediante una fuente radioeléctrica potente (varios cientos de vatios) y con una longitud de onda centimétrica, por lo tanto unas frecuencias elevadas para la época de 300 MHz a 3 GHz (ondas decimétricas) y más allá de 3 GHz (ondas centimétricas).

Los osciladores de tubos utilizados anteriormente eran incapaces de proporcionar tanta potencia (lo que suponía un alcance insuficiente de los radares), a frecuencias tan elevadas (de donde una discriminación angular débil).

 


Funcionamiento:

El magnetrón tiene un filamento metálico de titanio que, al hacerle circular una corriente eléctrica, se calienta y produce una nube de electrones a su alrededor. Este filamento se encuentra en una cavidad cilíndrica de metal que al aplicarle un potencial positivo de alto voltaje con respecto al filamento, atrae a las cargas negativas. Viajarían en forma radial, pero un campo magnético aplicado por sendos imanes permanentes obligan a los electrones a girar alrededor del filamento en forma espiral para alcanzar el polo positivo de alto voltaje. Al viajar en forma espiral, los electrones generan una onda electromagnética perpendicular al desplazamiento de los mismos, que es expulsada por un orificio de la cavidad como guía de onda. Normalmente, para que los imanes permanentes no dejen de funcionar por alcanzar la temperatura de Curie, los magnetrones industriales se enfrían con agua, o en su defecto, con un sistema de dispersión que consiste en aspas metálicas, que a la vez filtran las ondas electromagnéticas producidas, gracias al principio de resonancia.




Usos:

Hoy en día el magnetrón tiene dos usos principales:

• El radar, donde ahora tiene la competencia del Klistrón, el carcinotrón, el tubo de ondas progresivas y los semiconductores.
  
• El horno microondas, Se dice que se descubrió la aplicación cuando los técnicos veían a los gorriones quemados tras pasar cerca de las antenas de los primeros radares ingleses, las ondas expulsadas por el dispositivo son guiadas por un orificio para llegar hasta los alimentos a calentar, excitando sus moléculas de agua e incrementando su temperatura, por ello los que son en su mayor parte líquidos con un punto de ebullición menor al de otros sólidos se calientan más rápidamente.

La principal empresa fabricante de magnetrones en la segunda guerra mundial fue la Raytheon Inc. Uno de sus ingenieros descubrió con sorpresa cómo un chocolate que llevaba en el bolsillo para almorzar se había convertido en crema al estar trabajando al lado del radar cita requerida. Esto le llevó a pensar en el uso doméstico de este invento, llevando a la preparación del primer horno microondas.

Tomado de: http://www.territorioscuola.com/wikipedia/es.wikipedia.php?title=Magnetr%C3%B3n
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El Tubo Magnetron

El tubo magnetrón no es otra cosa que un diodo especial que produce ondas de muy alta frecuencia de oscilación

El perfeccionamiento se le debe a la época de la segunda guerra mundial, tomando en cuenta que fue la base de los radares de ultra frecuencia. Ahora, se utliza en el horno de micro ondas.

Hay varias formas conocidas de magnetrón, el más comunmente utilizado es el de cavidades resonantes, estos tienen la peculiaridad de que los electrones de una corriente de microondas se mueven tan rápido de un lado al otro, dando como resultado este movimiento en que terminan abandonando el alambre que los conduce, moviéndose por el vacío o aire circundante, utilizándose para su conducción tubos metálicos similares a los utilizados para que baje el agua de lluvia de los techos, lo cual se conoce como GUÍAS DE ONDA.
Las formas más comunmente utilizadas son las rectangulares. En una guía de onda electrones van rebotando en su recorrido contra dos paredes opuestas, similar a como lo hace una pelota de ping pong contra las raquetas. Las dimensiones internas de la guía de onda debe de ser de media onda con respecto a la frecuencia a la cual oscila el tubo.
Para terminar, las cavidades resonantes son cámaras en las cuales los electrones de una micro onda comienza a rebotar de un lado al otro.

El magnetrón utilizado en los hornos de micro ondas posee un filamento catódico que emite electrones por efecto del calentamiento, un ánodo positivo que los atrae con fuerza y un imán muy potente colocado de forma tal que las líneas de fuerza vayan paralelas al cátodo, para que produzca en los electrones que se mueven muy rápido un movimiento circular semejante a un espiral, y que conjuntamente con los campos eléctricos producidos en las cavidades resonantes del ánodo, genera las micro ondas, las cuales se escapan por un bucle o terminal metálico adecuado. En el horno de micro ondas este terminal se introduce en una pequeña guía de onda que desemboca en el compartimiento donde se colocan los alimentos, en este extremo se coloca un ventilador para que esparza las ondas por todos lados.

















Tomado de: http://www.electronica2000.net/curso_elec/leccion47.htm
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Fundamento y construcción del magnetrón

Construcción de un pequeño aparato para depositar materiales en el vacío por bombardeo con iones (SPUTERING)

Fundamento y construcción del magnetrón

Que es un magnetrón??

Un magnetrón es una válvula de vacío que se emplea para generar microondas. Su funcionamiento se basa en que los electrones sometidos a un campo eléctrico y magnético describen órbitas circulares y esa circulación genera oscilaciones de alta frecuencia en cavidades metálicas.

En este aparato de sputering se emplea un dispositivo con unos imanes que combinados con el campo eléctrico interior hacen que los electrones realicen trayectorias helicoidales, mucho mas largas que si no existiese el campo magnético en cuyo caso las trayectorias serian rectas. Al recorrer mucha mas distancia los electrones chocan muchas mas veces con los átomos del gas residual. Estos choques provocan su ionización y por lo tanto mejoran la conducción eléctrica del gas a baja presión.. Este efecto además se produce en las proximidades del imán, lugar que es donde también se coloca el material fuente.

Aunque el funcionamiento es muy similar no es idéntico, pero todos los fabricantes llaman a este dispositivo magnetrón. El efecto del magnetrón es que concentra la ionización del gas en las proximidades del material fuente haciendo mas rara la ionización en el resto de la cámara de vacío. No es imprescindible un magnetrón para realizar sputering pero la eficacia de este diseño es tan obvia que todo el mundo lo emplea.
Como ejemplo visual una imagen de la cámara con un magnetrón sin imanes. Como puede verse la ionización del gas esta mas o menos uniformemente distribuida por todo su volumen.

                                                                                      

En la fotografía siguiente se puede ver como por el efecto del magnetrón la ionización se concentra en una zona muy localizada mientras que en el resto del volumen es prácticamente inexistente.

                                                                                       

En este proyecto, presentare una solución que funciona y también mostrare los problemas que he encontrado a la hora de construir el magnetrón. Hasta encontrar una solución práctica he dado muchas vueltas, el diseño funciona, pero seguro que hay otras soluciones tan buenas o mejores.
En primer lugar hay que tener en cuenta que la mayor parte de la potencia suministrada a la cámara de sputering se disipa en el magnetrón. El choque de los iones contra la fuente de material hace que se caliente y por conducción o radiación se calienta todo el magnetrón. La ionización residual del gas también calienta el magnetrón y el vástago.

El calentamiento del magnetrón tiene varios efectos, el mas importante de todos es que se puede alcanzar la temperatura curie del imán. Si esto ocurre, el imán pierde el magnetismo y el magnetrón deja de funcionar. Este efecto es especialmente importante con los imanes de neodimio cuya temperatura curie esta en los 200 ºC , por lo cual no es operativo trabajar a mas de 80 ºC. Los magnetrones industriales suelen estar refrigerados por agua con lo que su temperatura de trabajo no suele sobrepasar los 50 ºC. Pero salvo en el caso de que optemos por la tremenda complicación de refrigerar por agua quedan descartados los imanes de neodimio. Desgraciadamente por su sensibilidad a la temperatura de trabajo hay que descartar estos fortísimos imanes, baratos y fáciles de conseguir.

El siguiente tipo de imanes atendiendo a su intensidad y temperatura son lo de Samario-cobalto. Estos tienen casi la misma fortaleza que los de neodimio, pero su temperatura curie esta en los 900 ºC ideal para nuestro propósito. Desgraciadamente son muy difíciles de conseguir y son muy muy caros.

Con temperaturas Curie altas (800ºC) quedan los imanes de alnico que son bastante mas flojos que los de neodimio. Resultan medianamente difíciles de conseguir y tienen el problema de que pierden el magnetismo con el tiempo.
Por ultimo quedan las ferritas, que son operativas hasta unos 200 ºC son baratas y fáciles de conseguir, pero que para nuestro propósito deben ser de un tamaño relativamente grande.

Hasta conseguir un diseño operativo, he dado muchas vueltas y he construido mas de 5 magnetrones con diferentes configuraciones. Muchos de ellos han supuesto varias horas de trabajo al torno. He destripado media docena de altavoces para utilizar sus imanes hasta encontrar los adecuados .
Un efecto bastante pronunciado es que el magnetrón funcionaba bien a presiones de 200 militorrs pero cuando la presión bajaba de 100 militorr dejaba de funcionar. Al principio pensé que era la temperatura pero luego comprobé que se debía a un insuficiente campo magnético
El la fotografía siguiente puedes ver dos magnetrones, en el de la izquierda empleo un imán central de alnico sacado de un altavoz, el resto del circuito magnético se completa con el hierro de la carcasa. El imán no se ve debido a la chapa de cobre que es el material fuente para hacer sputering. A la derecha un magnetrón de aluminio con un imán toroidal de ferrita sacado de un altavoz. El circuito magnético se completa con el hierro central. La placa de material fuente esta retirada.

                                                                                     

La imagen siguiente muestra el imán en que estoy basando el aparato actual, que funciona bastante bien. Se basa en un imán comercial de la marca Eclipse de alcomax (Alnico). Puede adquirirse en RS por 13 euros (referencia 297-8898)
Los polos son coaxiales y están en una cara con una configuración perfecta para nuestro magnetrón. En el extremo opuesto una rosca M6 adecuada para la fijación. Según las características este imán levanta 6 kg y puede trabajar hasta 220 ºC.

                                                                                       

Las dimensiones del imán son 27 mm de diámetro por 25 mm de altura.
Solo es necesario retirar la pintura exterior y realizar una corona para sujetar el material fuente. Esta corona se realiza en hierro para mejorar el campo magnético.

En la foto siguiente puedes ver el magnetrón instalado en la tapa del frasco de cristal por la parte de la fuente. En ese momento esta colocada una fuente de plata que se ve ligeramente erosionada por el sputering. 

                                                                                           

Tomado de: http://www.cientificosaficionados.com/tbo/sputering/sputering-magnetron.htm
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La Universidad Estatal de Washington estudia la esterilización de alimentos por microondas

La Universidad Estatal de Washington estudia la esterilización de alimentos por microondas:

Un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Washington (WSU) está trabajando para llevar al mercado un sistema de esterilización de alimentos basado en el uso de microondas, proyecto que lleva más de 13 años en estudio, según informa Alimentatec.

Se trata de un sistema para aumentar la vida útil de productos alimenticios conservando sus propiedades nutricionales, además de su sabor y textura. El sistema, en escala piloto, fue aprobado por la FDA (Food and Drug Administration, Estados Unidos) a finales de 2009 para el procesado de puré de patata y ahora los investigadores están trabajando para que este permiso se extienda a otros alimentos.


                                                                                                   

tomado de: http://www.eurocarne.com/noticias.phpcodigo=17673&titulo=universidad_estatal_washington_estudia_esterilizacion_alimentos_por_microondas
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La Tierra En Tercera Dimension

La Tierra en tercera dimensión

BBC Ciencia



El TanDEM-X volará junto con su hermano, el TerraSAR-X , para captar la elevación de la superficie terrestre.


El satélite alemán TanDEM-X fue puesto en órbita en una misión para trazar el mapa más preciso con que se contará de la superficie de la Tierra.

El satélite con tecnología de radar volará junto con una plataforma idéntica, llamada TerraSAR-X lanzada en 2007.
Ambos medirán las variaciones en la altura del globo terráqueo con una precisión superior a los dos metros.

Su modelo de elevación digital tendrá varios usos, desde ayudar a los aviones militares a volar en altura ultra bajas hasta mostrar a los trabajadores de rescate dónde fue peor el daño causado por un terremoto.

"Nuestro objetivo es generar un modelo a una resolución y calidad como no existe hoy en día", explicó a la BBC el doctor Vark Helfritz, de la compañía de procesamiento de imágenes de satélite Infoterra GmbH.

"Será un producto verdaderamente global, no un conjunto de retazos de grupos de datos que han sido colocados juntos", agrega.
El TanDEM-X fue puesto en una órbita polar un poco más inclinada que la que ocupa el TerraSAR-X, a unos 514 kilómetros sobre el planeta.
"Es la primera vez que dos satélites han sido colocados en una formación tan cercana", afirma el general brigadier Thomas Reiter, ex astronauta y ahora miembro de la junta ejecutiva del Centro Aeroespacial Alemán (DLR).

"Sus órbitas los acercarán con una distancia mínima de cerca de 200 metros, lo cual, como se imagina, será un enorme desafío para los controladores de la misión".


 


El TerraSAR-X pudo ver a través de la pluma de ceniza del volcán Eyjafjallajoekull.


Variaciones terrestres:

El par de radares trabaja rebotando de forma constante pulsos de microondas en la superficie del planeta.
Debido a que llevan un registro de cuánto tiempo tarda la señal en hacer el viaje de regreso, los instrumentos pueden determinar las variaciones en la altura.

El compacto "baile" orbital dará a los satélites una "visión en estéreo" permitiéndoles operar en modo interferométrico, en el cual un satélite actúa como transmisor/recepto y el otro como un segundo receptor.
Para poder trazar con el nivel de detalle del TanDEM-X todos los 150 millones de kilómetros cuadrados de la superficie de tierra del planeta, se requerirán tres años.

Las observaciones de radar ya tienen aplicaciones muy extensas en los campos militares, civiles y científicos.
Ejemplos recientes incluyen la erupción del volcán Eyjafjallajoekull en Islandia y el derrame de petróleo en el Golfo de México.
En el primer evento, la visión de microondas del TerraSAR-X fue capaz de mirar a través de la pluma de ceniza, lo cual permitió a los científicos analizar el estatus del volcán.

Y en el derrame del Golfo de México, el satélite ha permitido seguir la progresión de la capa de crudo durante día y noche por la forma como las señales de radar se reflejan en el agua contaminada.
Esto es posible porque el esparcimiento del petróleo tiende a aplanar la superficie del mar y este efecto puede detectarse desde el espacio.


Más aplicaciones


 

El modelo de elevación trazado por el TanDEM-X tendrá muchas aplicaciones.

Ahora, los datos mejorados que surgirán de la misión TanDEM podrán ampliar la variedad de aplicaciones de la tecnología de radar.

Por ejemplo, los operadores de telefonía móvil podrán usar el modelo de elevación para identificar los mejores lugares donde pueden ubicar sus antenas.

Asimismo, el sector de aviación podrá usar la información para planear mejores rutas de vuelo; los urbanistas necesitan estos datos para analizar los riesgos de inundación en las zonas urbanas y los oficiales marítimos pueden incluso utilizar la información para rastrear embarcaciones piratas o de pesa ilegal.

El Proyecto TerraSAR-X/TanDEM-X es operado de forma pública y privada.
La Agencia Espacial Alemana es dueña del hardware, el consorcio europeo de servicios y proyectos espaciales, EADS Astrium, lo construyó y la compañía Infoterra GbmH tiene derechos exclusivos para comercializar los datos.

Tomado de: http://www.bbc.co.uk/mundo/ciencia_tecnologia/2010/06/100621_satelite_tandem_men.shtml
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Ondas Estacionarias

Las ondas estacionarias No son ondas de propagación sino los distintos modos de vibración de una cuerda, una membrana, etc. aqui podremos describir los modos de vibración de una cuerda, con la ayuda de una "experiencia" similar a la que se lleva a cabo en el laboratorio.

Modos de vibración de una cuerda sujeta por ambos extremos



Una cuerda horizontal está sujeta por uno de sus extremos, del otro extremo cuelga un platillo en el que se ponen pesas. Una aguja está sujeta al centro de la membrana de un altavoz y por el otro extremo está sujeta a la cuerda. La aguja empieza a vibrar cuando se conecta el altavoz al generador de onda. 

Tenemos un sistema oscilante, la cuerda, y la fuerza oscilante proporcionada por la aguja. Cuando la frecuencia de la fuerza oscilante, la que marca el generador coincide con alguno de los modos de vibración de la cuerda, la amplitud de su vibración se incrementa notablemente, estamos en una situación de resonancia

En nuestra experiencia simulada no cambiamos directamente la tensión de la cuerda sino la velocidad de propagación de las ondas. La relación entre una y otra magnitud se explica en la página que estudia las ondas transversales en una cuerda
Una vez establecida la velocidad de propagación, o la la tensión de la cuerda, vamos cambiando la frecuencia de la fuerza oscilante para buscar los distintos modos de oscilación de la cuerda.

Una vez que encontramos la frecuencia del primer modo de vibración, se pueden buscar rápidamente los restantes: la frecuencia del segundo modo es el doble que la del modo fundamental, la frecuencia del tercer modo es triple, y así sucesivamente...

f1 modo fundamental

f n=nf1 armónicos n=2, 3, 4....

Tomado de: http://sites.google.com/site/lawebdejlopez/ondas/ondas3
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Fibra optica

Fibra óptica

Un ramo de fibra optica

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagneticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Un cable de fibra óptica de TOSLINK para audio iluminado desde un extremo


Proceso de fabricación:

Una vez obtenida mediante procesos químicos la materia de la fibra óptica, se pasa a su fabricación.Proceso continuo en el tiempo que básicamente se puede describir a través de tres etapas; la fabricación de la preforma, el estirado de esta y por último las pruebas y mediciones. Para la creación de la preforma existen cuatro procesos que son principalmente utilizados.
La etapa de fabricación de la preforma puede ser a través de alguno de los siguientes métodos:

M.C.V.D Modified Chemical Vapor Deposition:
Fue desarrollado originalmente por Corning Glass y modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su uso industrial. Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas concéntricas. A continuación en el proceso industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 1.400 °C y 1.600 °C mediante un quemador de hidrógeno y oxígeno.Al girar el torno el quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Por un extremo del tubo se introducen los aditivos de dopado, parte fundamental del proceso, ya que de la proporción de estos aditivos dependerá el perfil final del índice de refracción del núcleo.La deposición de las sucesivas capas se obtienen de las sucesivas pasadas del quemador, mientras el torno gira; quedando de esta forma sintezado el núcleo de la fibra óptica. La operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo desplazamiento del quemador, solo que ahora a una temperatura comprendida entre 1.700 °C y 1.800 °C. Precisamente es esta temperatura la que garantiza el ablandamiento del cuarzo, convirtiéndose así el tubo en el cilindro macizo que constituye la preforma. Las dimensiones de la preforma suelen ser de un metro de longitud útil y de un centímetro de diámetro exterior.

V.A.D Vapor Axial Deposition:
Su funcionamiento se basa en la técnica desarrollada por la Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), muy utilizado en Japón por compañías dedicadas a la fabricación de fibras ópticas.La materia prima que utiliza es la misma que el metodo M.C.V.D, su diferencia con este radica, que en este último solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este además del núcleo de la FO se deposita el revestimiento. Por esta razón debe cuidarse que en la zona de deposición axial o núcleo, se deposite más dióxido de germanio que en la periferia, lo que se logran a través de la introducción de los parámetros de diseño en el software que sirve de apoyo en el proceso de fabricación. A partir de un cilindro de vidrio auxiliar que sirve de soporte para la preforma, se inicia el proceso de creación de esta, depositándose ordenadamente los materiales, a partir del extremo del cilindro quedando así conformada la llamada "preforma porosa".Conforme su tasa de crecimiento se va desprendiendo del cilindro auxiliar de vidrio.El siguiente paso consiste en el colapsado, donde se somete la preforma porosa a una temperatura comprendida entre los 1.500 °C y 1.700 °C, lográndose así el reblandamiento del cuarzo.Quedando convertida la preforma porosa hueca en su interior en el cilindro macizo y transparente, mediante el cual se suele describir la preforma.
Entre sus ventajas, comparado con el método anterior (M.C.V.D) permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor longitud a la vez que precisa un menor aporte energético.Como inconveniente se destaca como uno el de mayor cognotación, la sofisticación que requiere en equipo necesarios para su realización.

O.V.D Outside Vapor Deposition:
Desarrollado por Corning Glass Work.Parte de una varilla de substrato cerámica y un quemador.En la llama del quemador son introducidos los cloruros vaporosos y esta caldea la varilla.A continuación se realiza el proceso denominado síntesis de la preforma, que consiste en el secado de la misma mediante cloro gaseoso y el correspondiente colapsado de forma análoga a los realizados con el método V.A.D, quedando así sintetizados el núcleo y revestimiento de la preforma.
Entre las Ventajas, es de citar que las tasas de deposición que se alcanzan son del orden de 4.3g / min, lo que representa una tasa de fabricación de FO de 5km / h, habiendo sido eliminadas las pérdidas iniciales en el paso de estirado de la preforma. También es posible la fabricación de fibras de muy baja atenuación y de gran calidad mediante la optimización en el proceso de secado, porque los perfiles así obtenidos son lisos y sin estructura anular reconocible.

P.C.V.D Plasma Chemical Vapor Deposition:
Es desarrollado por Philips, se caracteriza por la obtención de perfiles lisos sin estructura anular reconocible.Su principio se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en estos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior.

La etapa de estirado de la preforma:

Sea cualquiera que se utilice de las técnicas que permiten la construcción de la preforma es de común a todas el proceso de estirado de esta.Consiste básicamente en la existencia de un horno tubular abierto, en cuyo interior se somete la preforma a una temperatura de 2.000 °C, logrando así el reblandamiento del cuarzo y quedando fijado el diámetro exterior de la FO. Este diámetro se ha de mantener constante mientras se aplica una tensión sobre la preforma, para lograr esto precisamente la constancia y uniformidad en la tensión de tracción y l ausencia de corrientes de convección en el interior del horno, son los factores que lo permiten. En este proceso se ha de cuidar que en la atmósfera interior del horno esté aislada de partículas provenientes del exterior para evitar que la superficie reblandecida de la FO pueda ser contaminada, o se puedan crear microfisuras, con la consecuente e inevitable rotura de la fibra.También es aquí donde se aplica a la fibra un material sintético, que generalmente es un polimerizado viscoso, el cual posibilita las elevadas velocidades de estirado, comprendidas entre 1m / sg y 3m / sg, conformándose así una capa uniforme sobre la fibra totalmente libre de burbujas e impurezas.Posterioremente se pasa al endureciemiento de la protección antes descrita quedando así la capa definitiva de polímero elástico.Esto se realiza habitualmente mediante procesos térmicos o a trávés de procesos de reacciones químicas mediante el empleo de radiaciones ultravioletas.

Aplicaciones:

Su uso es muy variado: desde comunicaciones digitales, pasando por sensores y llegando a usos decorativos, como árboles de Navidad, veladores y otros elementos similares. Aplicaciones de la fibra monomodo: Cables submarinos, cables interurbanos, etc.

Comunicaciones con fibra óptica:

La fibra óptica se emplea como medio de transmisión para las redes de telecomunicaciones, ya que por su flexibilidad los conductores ópticos pueden agruparse formando cables. Las fibras usadas en este campo son de plástico o de vidrio, y algunas veces de los dos tipos. Para usos interurbanos son de vidrio, por la baja atenuación que tienen.
Para las comunicaciones se emplean fibras multimodo y monomodo, usando las multimodo para distancias cortas (hasta 5000 m) y las monomodo para acoplamientos de larga distancia. Debido a que las fibras monomodo son más sensibles a los empalmes, soldaduras y conectores, las fibras y los componentes de éstas son de mayor costo que los de las fibras multimodo.

Sensores de fibra óptica:

Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico.
Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sónar. Se ha desarrollado sistemas hidrofónicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica. Los hidrófonos son usados por la industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunos países. La compañía alemana Sennheiser desarrolló un micrófono que trabajaba con un láser y las fibras ópticas.
Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.
Otro uso de la fibra óptica como un sensor es el giroscopio óptico que usa el Boeing 767 y el uso en microsensores del hidrógeno.

Iluminación:

Otro uso que le podemos dar a la fibra óptica es el de iluminar cualquier espacio. Debido a las ventajas que este tipo de iluminación representa en los últimos años ha empezado a ser muy utilizado.
Entre las ventajas de la iluminación por fibra podemos mencionar:
Ausencia de electricidad y calor: Esto se debe a que la fibra sólo tiene la capacidad de transmitir los haces de luz además de que la lámpara que ilumina la fibra no está en contacto directo con la misma.
Se puede cambiar de color la iluminación sin necesidad de cambiar la lámpara: Esto se debe a que la fibra puede transportar el haz de luz de cualquier color sin importar el color de la fibra.
Con una lámpara se puede hacer una iluminación más amplia por medio de fibra: Esto es debido a que con una lámpara se puede iluminar varias fibras y colocarlas en diferentes lugares.

Más usos de la fibra óptica:

Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión.
La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.
Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas.
Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo iluminación, árboles de Navidad.
Líneas de abonado
Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio.
También es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis provocando que el taxímetro (algunos le llaman cuentafichas) no marque el costo real del viaje.
Se emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par.

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica
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Caracteristicas De La Fibra Optica

Características de la fibra optica:

La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas. Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.
En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.

A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra óptica en la actualidad son:

• Cobertura más resistente: La cubierta contiene un 25% más material que las cubiertas convencionales.
  
• Uso dual(interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones ultravioleta, la cubierta resistente y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica contribuyen a una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra.
  
• Mayor protección en lugares húmedos: Se combate la intrusión de la humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil y confiabilidad en lugares húmedos.
  
• Empaquetado de alta densidad: Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales.

Nucleo y revestiniebto de la fibra optica



Funcionamiento:

Los principios básicos de su funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión interna total) y la ley de Snell.
Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es superior al ángulo limite.

Ventajas:

1.- Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del Ghz).
2.- Pequeño tamaño, por tanto ocupa poco espacio.
3.- Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente.
4.- Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional.
5.- Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo...
6.- Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.
7.- No produce interferencias.
8.- Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica.
9.- Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios.
10.- Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación).
11.- Resistencia al calor, frío, corrosión.
12.- Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.

Desventajas:

A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:

• La alta fragilidad de las fibras.
  
• Necesidad de usar transmisores y receptores más caros.
  
• Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
  
• No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.
  
• La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica.
  
• La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.
  
• No existen memorias ópticas.
  
• Así mismo, el costo de la fibra sólo se justifica cuando su gran capacidad de ancho de banda y baja atenuación son requeridos. Para bajo ancho de banda puede ser una solución mucho más costosa que el conductor de cobre.

La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados.

Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica.
Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

Tipos:

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.



Tipos de fibras óptica


Fibra multimodo:

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.
Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:
Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.
Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.

Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda se incluye el formato OM3 (monomodo sobre láser) a los ya existentes OM1 y OM2 (monomodos sobre LED).
OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet(300 m), usan láser (VCSEL) como emisores.
Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz·Km (10 Gbps), es decir, una velocidades 10 veces mayores que con OM1.

Fibra monomodo:

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica
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Acoplador Direccional

Acoplador direccional:
 

Acoplador direccional 10 dB RF, conectores N, de Microlab/FXR. De izquierda a derecha: puertos entrada, acoplado, aislado (terminado en una carga) y transmitido.

Divisores de potencia y acopladores direccionales:

Divisores de potencia y acopladores direccionales son dispositivos pasivos usados en el campo de la radio tecnología. Estos dispositivos acoplan parte de la potencia transmitida a través de una línea de transmisión hacia otro puerto, a menudo usando dos líneas de transmisión dispuestas lo suficientemente cerca para que la energía que circula por una de las líneas se acople a la otra.

Líneas de transmisión del acoplador:
 

 

Como se muestra en la figura 1, un acoplador tiene 4 puertos: entrada, salida, acoplado y aislado. El término "línea principal" se refiere a la línea entre los puertos 1 y 2. En algunos acopladores direccionales, la línea principal está diseñada para operar en alta potencia (grandes conectores), mientras que el puerto acoplado puede usar un conector pequeño SMA. A menudo el puerto aislado está conectado a una carga adaptada, interna o externa (normalmente 50 ohms). Debería tenerse en cuenta que el acoplador direccional, al ser un dispositivo linear, la notación de la Figura 1 es arbitraria.

Cualquier puerto puede ser la entrada, de este modo la salida seria el puerto al que está conectado directamente la entrada, el puerto acoplado seria el puerto adyacente al de entrada, y el aislado seria el puerto en diagonal.

   

El puerto acoplado es usado para obtener la información (por ejemplo frecuencia y nivel de potencia) de la señal sin interrumpir el flujo de principal en el sistema ( a excepción de la reducción de potencia – ver Figura 2). Cuando la potencia del puerto 3 es la mitad de la de entrada (por ejemplo 3 dB inferior a la entrada), la potencia en la línea de transmisión principal está también 3 dB por debajo de la de entrada y es igual a la potencia acoplada. Este tipo de acopladores son los llamados híbridos de 90 grados, híbridos o acopladores 3 dB.

Las propiedades comunes deseadas para todos los acopladores direccionales son un ancho de banda amplio, alta directividad y una buena impedancia de adaptación en todos los puertos cuando los otros puertos están conectados a cargas adaptadas. Estas características de los acopladores direccionales híbridos y no híbridos se explican por sí mismas. Otras características generales serán discutidas a continuación.

Híbridos:

Los acopladores híbridos, o acopladores direccionales 3 dB, en los cuales las dos salidas son de igual amplitud, pueden ser de varias formas. No hace mucho, los acopladores 3 dB en cuadratura (90 grados), con salidas desfasadas 90 grados, era lo que nos venia a la mente al mencionar los acopladores híbridos. Ahora cualquier 4 puertos con brazos aislados y divisor de potencia igual es llamado híbrido o acoplador híbrido. Hoy en día, la función característica es la diferencia de fase de las salidas. Si es de 90 grados, se trata de un híbrido 90 grados. Si es de 180 grados, se trata de un híbrido 180 grados. Incluso el divisor de potencia Wilkinson, el cual tiene 0 grados de diferencia, es actualmente un híbrido, aunque el cuarto brazo es normalmente interno.

El híbrido se aplica en comparadores monopulso, mezcladores, combinadores de potencia, divisores, moduladores, y array en fase de sistemas de antena de radar.

Una versión más barata de este tipo de acopladores se suele utilizar también en el hogar, para dividir las señales de TV y FM, por cable o por aire, hacia las diferentes habitaciones, y también para los dispositivos sin un passthrough hacia el equipo de TV. Un puerto está etiquetado como entrada, mientras que los otros dos, tres o cuatro están etiquetados como salidas, a menudo con los dB de pérdida de cada uno. Uno de estos puede tener menos pérdidas que los otros, el qual pude tener conectado otro splitter, o el cable coaxial más largo hacia la habitación más lejana.

Balance de amplitud:

Esta terminología define la diferencia de potencia en dB entre los dos puertos de salida de un híbrido 3 dB. En un circuito ideal híbrido la diferencia debería ser de 0 dB. De todos modos, en un dispositivo real el balance de amplitud depende de la frecuencia y se aparta de la diferencia ideal de 0 dB.
En ingeniería de transmisión, los acopladores diferencia-amplitud son usados para crear relleno nulo.

Balance de fase:

La diferencia de fase entre los dos puertos de salida de un acoplador híbrido debería ser de 0, 90, 180 grados dependiendo del tipo utilizado. De todos modos, al igual que en el balance de amplitud, la diferencia de fase es sensible a la frecuencia de entrada y normalmente variará unos pocos grados.
Las propiedades de fase de un acoplador híbrido de 90 grados pueden ser usadas con gran ventaja en los circuitos microondas. Por ejemplo, en un amplificador equilibrado de microondas las dos entradas son alimentadas a través de un acoplador híbrido. Los dispositivos FET normalmente tienen una pobre adaptación y reflejan mucha energia incidente. De todos modos, como los dispositivos son esencialmente idénticos, los coeficientes de reflexión de cada dispositivo son iguales. El voltaje reflejado desde los FETs está en fase con el puerto aislado desfasado 180 grados con el puerto de entrada. Además, toda la potencia reflejada desde los FETs va hacia la carga en el puerto aislado y ninguna potencia va hacia el puerto de entrada. Como consecuencia se consigue una buena adaptación de entrada (baja ROE).



Si se usan líneas adaptadas en fase para una entrada de antena hacia un acoplador de 180 grados, como se muestra en la Figura 4, se producirá un nulo directamente entre las antenas. Para recibir una señal en esta posición se debería cambiar el tipo de híbrido o la longitud de la línea. Esta es una buena aproximación para rechazar una señal desde una dirección determinada o para crear el patrón de diferencia para un radar monopulso.
Los acopladores de diferencia de fase pueden ser usados para crear una inclinación de haz en una estación de radio VHF en FM, retrasando la fase en los elementos inferiores de un array de antenas. De esta manera se puede redirigir completamente el rango de retransmisión en las estaciones AM de onda media que usan radiadores mast. Normalmente se hace de noche para evitar radio interferéncias skywave a una estación en la dirección opuesta.

Otros divisores de potencia:

Ambos acopladores híbridos, Wilkinson y en cuadratura (90º) pueden ser utilizados para aplicaciones con divisores de potencia coherente. El divisor de potencia Wilkinson tiene una baja ROE en todos los puertos y alto aislamiento en los puertos de salida. Las impedancias de entrada y de salida en cada puerto son diseñadas para ser iguales a la impedancia característica del sistema de microondas.
A la derecha se muestra un divisor de potencia típico. Idealmente, la potencia de entrada seria dividida por igual entre los puertos de salida. Los divisores están fabricados con múltiples acopladores, y, al igual que estos, pueden invertirse y utilizarse como multiplexadores. La cuestión es que para un multiplexador de cuatro canales, la salida consiste en solo ¼ de potencia de cada uno, por lo que es relativamente ineficiente. Multiplexar con pocas pérdidas solo se puede conseguir con redes de filtros.



Al principio, la división de potencia coherente se consiguió a través de simples uniones T. En las frecuencias de microondas, las guías de onda en T tienen dos formas posibles- plano E y plano H. Estas dos uniones separan la potencia por igual, pero debido a las diferentes configuraciones de campo en la unión, en los brazos de salida, los campos eléctricos están en fase en la T de plano H y en antifase en la T de plano-E. La combinación de estas dos T's para formar un híbrido permitió la realización de un componente de cuatro puertos el cual podía realizar la suma vectorial y la diferencia de dos señales de microondas coherentes. El dispositivo es conocido come la T mágica.

Combinadores de potencia:

Debido a que los circuitos híbridos son bidireccionales, pueden ser utilizados para dividir una señal y alimentar múltiples amplificadores de baja potencia, después recombinarlas y alimentar una sola antena con alta potencia como se muestra en la figura 6.



Esta aproximación permite el uso de numerosos amplificadores de baja potencia, menos caros, en el circuito en lugar de un solo TWT de alta potencia. Otro enfoque es alimentar una antena con cada amplificador de estado sólido (SSA) y permitir que la potencia sea combinada en el espacio, o ser usada para alimentar una lente la cual estaría conectada a una antena.

Acopladores direccionales de baja frecuencia:

Para las frecuencias más bajas es posible una implementación compacta de banda ancha mediante acopladores unidireccionales (transformadores). En la figura se muestra un circuito para acoplamiento débil y que puedes ser entendido a lo largo de estas líneas: Una señal entra por uno de los pares de líneas. Un transformador reduce el voltaje de la señal y el otro reduce la corriente. Además la impedancia está adaptada. El mismo argumento vale para cada dirección de la señal a través del acoplador. El signo relativo del voltaje inducido y la corriente determina la dirección de la señal de salida.


Para un acoplamiento 3 dB, con una división igual de la señal, otro punto de vista puede ser más apropiado: Dos de los pares de líneas son combinados en una línea polifásica. Se puede utilizar un transformador polifásico para redistribuir la señal en un grupo de líneas rotadas 45º

Tomado de:  http://es.wikipedia.org/wiki/Acoplador_direccional
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