Guias de ondas

1. Guias de ondas Antenas y Propagación Jose Acuña 2007

2. Temario • Definición • Aplicaciones • Análisis • Guías rectangulares • Alimentación de las guías

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

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

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

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

10. Ecs. de TM en G de O rect.

11. 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.

12. Solución del Transversal Eléctrico • Solución general • Solución TE10

13. Forma de los campos TE10

14. Alimentación de la guía

15. 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 .

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