Fenómenos de Ondas Estacionarias e Impedancia en Líneas de Transmisión

Ondas Estacionarias en Líneas de Transmisión en Cortocircuito

Al igual que en una línea de circuito abierto, ninguna de la potencia incidente será absorbida por la carga cuando la línea de transmisión se termina en un cortocircuito. Sin embargo, con una línea en cortocircuito, las ondas de voltaje y corriente incidentes se reflejan de manera opuesta.

• La onda de voltaje se refleja 180° invertida de cómo habría continuado a lo largo de una línea infinitamente larga.
• La onda de corriente se refleja exactamente de la misma manera como hubiera continuado.

Como resultado, la onda estacionaria de voltaje tiene un valor mínimo en la terminación en cortocircuito y un valor máximo a una longitud de λ/4. Por otro lado, la onda estacionaria de corriente tiene un valor máximo en la terminación en cortocircuito y un valor mínimo a una distancia de λ/4.

Los patrones de las ondas estacionarias de voltaje y de corriente se repiten cada λ/2.

Impedancia de Entrada en Líneas de Transmisión

La impedancia de entrada (Z_in) de una línea de transmisión es un parámetro crucial que describe cómo la línea "ve" la fuente de señal. Cuando una línea se termina en cortocircuito o circuito abierto, se produce una inversión de impedancia cada λ/4.

Comportamiento de la Impedancia

• Para una línea sin pérdidas, la impedancia varía teóricamente de infinito a cero.
• En una situación real, donde ocurren pérdidas de potencia, la amplitud de la onda reflejada es siempre menor que la de la onda incidente (excepto en la terminación). Por lo tanto, la impedancia varía de un valor máximo a un valor mínimo o viceversa, dependiendo de si la línea termina en cortocircuito o circuito abierto.

La impedancia de entrada para una línea sin pérdidas puede ser resistiva, inductiva o capacitiva, dependiendo de la longitud eléctrica desde la terminación y el tipo de carga.

Impedancia de Entrada en Líneas con Terminación Abierta

Una línea de transmisión con terminación abierta puede comportarse como un resistor, capacitor o inductor, dependiendo de su longitud eléctrica. Dado que los patrones de las ondas estacionarias se repiten cada λ/2, la impedancia de entrada también exhibe esta periodicidad.

Comportamiento de la Impedancia en Líneas Abiertas

• Es resistiva y máxima en el punto de circuito abierto y en cada intervalo sucesivo de λ/2.
• Es resistiva y mínima a una distancia de λ/4 de la terminación abierta y en cada intervalo sucesivo de λ/2.

Además, su naturaleza reactiva varía con la longitud:

• Para longitudes eléctricas menores a λ/4, la impedancia de entrada es capacitiva y disminuye con la longitud.
• Para longitudes eléctricas entre λ/4 y λ/2, la impedancia de entrada es inductiva y aumenta con la longitud.

Estos patrones de inductancia y capacitancia se repiten cada λ/2.

Impedancia de Entrada en Líneas con Terminación en Cortocircuito

Una línea de transmisión terminada en cortocircuito también puede comportarse como un resistor, un inductor o un capacitor, dependiendo de su longitud eléctrica. Las ondas estacionarias se repiten cada λ/2, por lo tanto, la impedancia de entrada también exhibe esta periodicidad.

Comportamiento de la Impedancia en Líneas en Cortocircuito

• Es resistiva y mínima en el punto de cortocircuito y en cada intervalo sucesivo de λ/2.
• Es resistiva y máxima a una distancia de λ/4 del cortocircuito y en cada intervalo sucesivo de λ/2.

En cuanto a su reactancia:

• Para longitudes eléctricas menores a λ/4, la impedancia de entrada es inductiva y aumenta con la longitud.
• Para longitudes eléctricas entre λ/4 y λ/2, la impedancia de entrada es capacitiva y disminuye con la longitud.

Estos patrones de inductancia y capacitancia se repiten cada λ/2.