Una propuesta didáctica para la caracterización de dispositivos y redes eléctricas de radiofrecuencia en la banda de 100 khz a 500 mhz

A didactic proposal for the characterization of radio frequency devices and electrical networks at range 100 khz to 500 mhz

En este artículo se presenta un esquema didáctico de prueba y medición para la caracterización en el dominio de la frecuenciade componentes y circuitos lineales de radiofrecuencia (RF). El esquema se basa en la observación del comportamientotemporal manifestado por las tensiones incidentes y reflejadas. Éstas se pueden generar cuando se suministran señalessinusoidales de RF en los puertos o terminales de los dispositivos o redes eléctricas bajo estudio. El objetivo principalde este trabajo es el de proponer un método experimental alternativo que permita estudiar fenómenos que son abordadosnormalmente –a nivel licenciatura– en diversos programas de ingeniería eléctrica (o ramas afines). El método puedeaplicarse en asignaturas donde se estudian tópicos vinculados al análisis de redes eléctricas. También en tópicos como lapropagación de señales en líneas de transmisión, el diseño y operación de antenas y en los principios fundamentales de lacompatibilidad electromagnética, entre otros.

INTRODUCCIÓN

A pesar de la importancia que el estudio del comportamiento de dispositivos y redes eléctricas lineales a excitaciones temporales de carácter sinusoidal en régimen estacionario tiene en la formación académica de todo estudiante de ingeniería eléctrica (y ramas afines) a nivel de licenciatura [1-5], el tratamiento del mismo a escala de laboratorio en dichos programas suele en general estar limitado (llegando incluso a ser prácticamente inexistente en algunas escuelas), debido en parte a que mucha de la infraestructura experimental que se ofrece actualmente en el mercado para llevar a cabo prácticas del estudio mencionado presenta algunos inconvenientes que limitan su uso a escala masiva, siendo principalmente el costo, disponibilidad en el mercado, necesidad de entrenamiento especializado para su operación y mantenimiento, entre otros. En la actualidad otra limitante crítica para el entendimiento de los fenómenos que se presentan en las redes eléctricas lineales es el uso de sistemas automatizados como son: medidores RLC, analizadores de impedancia, analizadores de redes, etc. [6-8].

El esquema experimental propuesto en este artículo puede considerarse esencialmente como una versión "manual" simplificada de los modernos analizadores vectoriales de redes para radiofrecuencia (RF) y microondas [9], que tiene como virtud no solo ser más económico respecto a los sistemas automatizados, sino que permite al estudiante manipular directamente los accesorios e instrumentos de medición que permiten observar el comportamiento temporal de los fenómenos de la transmisión y reflexión de señales en las líneas en transmisión, procesos que pueden utilizarse para la caracterización del comportamiento real en frecuencia de componentes pasivos u otros dispositivos.