Lineas De Transmision

Teoría de las líneas de dos conductores

Conceptos generales y parámetros de una línea
Las líneas que transmiten información en el modo de propagación TEM, como la bifilar y el coaxial, o esencialmente TEM, como la microcintas, pueden ser analizadas ya sea resolviendo directamente las ecuaciones de Maxwell, o bien, usando la teoría general de circuitos.

En el primer caso, si se resuelvenlas ecuaciones de Maxwell, la forma de las soluciones obtenidas es muy similar a la de la propagación de ondas planas uniformes en el espacio libre, cuya distribución también es TEM; es decir que las ondas electromagnéticas son transversales, porque tanto los campos E como H son mutuamente perpendiculares a la dirección axial de propagación. Si se consideran a la línea y al flujo de potencia a lolargo del eje z (ver figura), las ecuaciones se resuelven obligando que Ez = Hz = 0, para que los campos resultantes sean completamente transversales entre los conductores. Dicho de otra forma, el campo eléctrico total está dado por E = EX aX + Ey ay, donde ax y ay son vectores unitarios en las direcciones x y y; además, este campo debe ser normal o perpendicular a las superficies conductoras. Esteanálisis, aunque aproximado, es lo suficientemente válido en la práctica. Es aproximado porque se considera a los conductores como si fuesen perfectos y a los campos como si viajasen solamente entre x e y alrededor de los conductores; algo así como si la línea bifılar sólo fuese una guía indicando la dirección del desplazamiento de potencia.
Pero si se quisiera ser extremadamente riguroso,habría que calcular, según la frecuencia de operación, la profundidad de penetración de los campos dentro de los conductores. La distribución resultante de las ondas ya no sería estrictamente TEM, sino cuasi o esencialmente TEM, pues al haber corriente dentro de los conductores, sí existiría una pequeñísima componente de E en la dirección z. Esta componente está dada por la ecuación de la Ley de Ohm:Ley de Ohm J z = Ez (1)
donde  es una conductividad muy grande y Ez es pequeño, dando como resultado una corriente importante. Como podrá intuirse, dicha corriente provoca pérdidas de potencia en la señal, ya que se disipa en forma de calor.

Figura.1 Propagación del modo TEM a lo largo de una línea bifilar. Según la región considerada entre o alrededor de los conductores, el campo Epuede tener las componentes Ex y Ey, pero siempre Ez = 0. Lo mismo aplica para el campo H, de modo que la pareja de vectores E y H puede rotar, manteniéndose la perpendicularidad entre ambos y resultando siempre el flujo de potencia P en la dirección z

El segundo método de análisis, empleando la teoría general de circuitos, es más sencillo y conduce a los mismos resultados. Este métodoalternativo se prefiere en ingeniería de comunicaciones porque se pueden definir y utilizar las variables de voltaje V, corriente I y potencia P, que definitivamente son más familiares que las variables de campo eléctrico, campo magnético y densidad de potencia.
Para emplear la teoría general de circuitos es preciso representar a la línea como una red de parámetros distribuidos. Tales parámetros oconstantes son su inductancia L, capacitancia C, resistencia R y conductancia G, especificadas todas ellas por unidad de longitud. Considérese la línea de la Figura 2, que consiste de dos conductores paralelos y separados uniformemente. Tal diagrama puede representar igualmente a una línea bifilar, un cable coaxial o una microcinta. En el extremo izquierdo se tiene el generador o transmisor (porejemplo, un amplificador, un teléfono o una computadora); en el derecho, la carga o equipo receptor (por ejemplo, una antena, una central telefónica o una impresora digital). Entre los dos conductores hay una diferencia de potencial V y en la superficie de cada uno de ellos (efecto pelicular o piel) fluye una corriente I.

Figura. 2 Línea de transmisión fundamental.

Los cuatro parámetros de la...