Guias de ondas Antenas y Propagación Jose Acuña 2007

Temario Definición Aplicaciones Análisis Guías rectangulares Alimentación de las guías

Definición En electromagnetismo y en telecomunicación, una guía de onda es cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas. Diferencias con L de tx?

Aplicaciones Las guías de onda son adecuadas para transmitir señales debido a su bajas pérdidas. Por ello, se usan en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y volumen, mayor que el de líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia. También se realizan distintos dispositivos en guías de onda, como acopladores direccionales, filtros, circuladores y otros. Las guías de onda dieléctricas trabajando a frecuencias de la luz visible e infrarroja, habitualmente llamadas fibra óptica, útiles para transportar información de banda ancha, sustituyendo a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en general, las redes de datos.

Análisis Se analizan resolviendo las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones tienen soluciones múltiples, o modos. Etan=0 y Hn=0 Los modos de propagación dependen de la longitud de onda, de la polarización y de las dimensiones de la guía. El modo longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria formado por ondas confinadas en la cavidad.

Modos de Propagación Los modos transversales se clasifican en tipos distintos: modos TE (Transversal eléctrico), la componente del E en la dirección de propagación es nula: modos TM (Transversal magnético), la componente del H en la dirección de propagación es nula: modos TEM (Transversal electromagnético), la componente tanto del E como del H en la dirección de propagación es nula: y modos híbridos, son los que sí tienen componente en la dirección de propagación tanto en el campo eléctrico como en el magnético.

Funcionamiento En guías de onda rectangulares el modo fundamental es el TE1,0 y en guías de onda circulares es el TE1,1. El ancho de banda de una guía de onda viene limitado por la aparición de modos superiores. En una guía rectangular, sería el TE2,0 Las G de O tienen una frecuencia de corte por debajo de la cual la transmisión es imposible. Esta frecuencia es inversamente proporcional a la dimensión transversal de la guía. Esto produce que sean factibles para la transmisión de señales de frecuencias a partir de 1GHz (microondas) ya que a frecuencias menores requerirían unas dimensiones demasiado grandes.

G. de O. Rectangulares y x a b z En el interior: dt dt

Resolviendo para el modo TM E(x,y)=X.Y Si X solo depende de x e Y solo depende de y: F(x) F(y) Imponiendo las condiciones de borde : C1=C3=0, B=mp/a y A=np/b

Ecs. de TM en G de O rect.

Observaciones Si g es real, b=0 => No hay defasaje a lo largo de la línea => no hay transmisión a w pequeñas. Si consideramos paredes perfectamente conductoras a=0. El valor wc para el cual g=0, es la vel. ang. de corte, de la cual se deduce la frecuencia de corte o la mínima que puede propagar esa guía de onda.

Solución del Transversal Eléctrico Solución general Solución TE10

Forma de los campos TE10

Alimentación de la guía

NO EXISTE TEM EN G. de O. Por el absurdo: Ez y Hz nulos. Si existe TEM, H pertenece a un plano transversal. En material no magnético : Existen bucles cerrados de H. Por la 1era ec. de Maxwell, H debe ser igual a la corriente encerrada por el bucle. Solo podría ser corriente de desplazamiento, ya que no hay conductor encerrado. Pero esa corriente produciría una Ez .

Próxima clase Repaso Velocidad de propagación Impedancia de onda y característica Factor Q de calidad Velocidad de grupo Conclusiones