Experiencias con instrumentación para campos em: Guía virtual de un Laboratorio de Microondas CARACTERIZACIÓN DE COMPONENTES REACTIVOS EN GUÍAS DE ONDA.

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1 Experiencias con instrumentación para campos em: Guía virtual de un Laboratorio de Microondas CARACTERIZACIÓN DE COMPONENTES REACTIVOS EN GUÍAS DE ONDA Proyectos de Innovación Educativa y Mejora de la Calidad Docente

2 Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas  Elementos basados en discontinuidades para obtener desfases o acoplar cargas  Una discontinuidad  Discontinuidades almacenamiento de E o H se obtienen capacidades o inductancias  Diseño de elementos reactivos es sencillo en guías rectangulares DIAFRAGMAS O IRIS  Genera acumulaciones locales de campo por generación modos orden superior  Genera reflexiones en la guía

3 Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas  Los obstáculos en forma de diafragmas en el interior de la guía de ondas cambian la distribución de los campos  Estos componentes se llaman reactivos y afectan a las líneas de campo E y H  Pueden generar un efecto inductivo, capacitivo o resonante. Ventanas inductivas, capacitivas o resonantes  Resulta complicado resolver las ecuaciones de Maxwell para distribución campo en proximidades discontinuidad  Se pueden comprobar sus propiedades reactivas con argumentos cualitativos sencillos  Se pueden analizar cómo se ve afectado el modo fundamental

4 Guía de ondas Rectangular WR 90 Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Modo Fundamental TE 10 Campo eléctrico paralelo lado estrecho guía

5 Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris capacitivo / Ventana capacitiva Lámina conductora con espesor muy pequeño en comparación con g Vista frontal en la guía El borde del iris es perpendicular a las líneas de campo eléctrico Así la configuración natural del campo eléctrico es similar a la que debe adoptar para cumplir condición contorno en el borde Vista lateral en la guía ( Plano E ) Como el iris es muy delgado se produce una fuerte acumulación de campo eléctrico en el borde El iris se comporta como un condensador Se colocan donde E es máximo y H es mínimo

6 Guía de ondas Rectangular WR 90 Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Modo Fundamental TE 10 Campo magnético H y se anula

7 Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris inductivo / Ventana inductiva Constituido por dos placas conductoras infinitamente delgadas Vista frontal en la guía El borde del iris es paralelo al campo eléctrico del modo fundamental lo que impide acumulación local de campo en el borde Vista lateral en la guía ( Plano H ) El iris ofrece un soporte adicional para la circulación de líneas de corriente El iris se comporta como una inductancia Se acumulan localmente líneas de campo magnético En presencia del iris se reconfiguran las componentes H x y H z para satisfacer las condiciones de contorno en las paredes H siempre es tangencial y es este campo tangencial el que induce localmente la corriente en el iris especialmente en el borde Se colocan donde H es máximo y E es mínimo

8 Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Modelo equivalente de las discontinuidades  Método variacional desarrollado por Schwinger Permite obtener la susceptancia equivalente  Comprobación experimental de las expresiones teóricas Se mide el coeficiente de reflexión en un sistema WR-90 terminando el iris en una carga adaptada

9 Circuito equivalente Asimétrico Simétrico Susceptancia normalizada a impedancia característica unidad Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris capacitivo / Ventana capacitiva

10 Circuito equivalente Asimétrico Simétrico Susceptancia normalizada a impedancia característica unidad Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris inductivo / Ventana inductiva

11  Se comportan como circuitos resonadores Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Vista frontal en la guía Circuito equivalente Iris resonante / Ventana resonante

12 Otras geometrías Susceptancia normalizada a impedancia característica unidad Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas

13 Caracterización de componentes reactivos en guía rectangular WR90 Verificación experimental de la susceptancia y circuito equivalente del iris en un sistema experimental de WR-90  Se conecta una carga adaptada a una cara del iris  Se mide el coeficiente de reflexión en la otra cara  El coeficiente de reflexión medido corresponde al de una carga con una impedancia normalizada Z = 1 + jB iris

14 Montaje experimental Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas

15 Procedimiento 1. Medida de la longitud de onda con la guía ranurada 2. Comprobar la medida de la longitud de onda con el ondámetro 3. Medida de la posición de un mínimo y de VSWR V S W R Posición mínimo Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas 4. Comprobación de que Z corresponde a Z = 1 + jB iris

16 BIBLIOGRAFÍA J. M. Miranda “Ingeniería de Microondas”. Prentice-Hall 2001. R. E. Collin, “Foundations for Microwave Engineering”. Mc Graw Hill, 1992 D. M. Pozar, “Microwave Engineering”. John Wiley, 1998. N. Marcuvitz, “Waveguide Handbook”, vol. 10 MIT, McGraw-Hill 1950