Diseño de guias de ondas

Diseño de Guías de Onda.

La guía de onda rectangular

Figura 3.1: (a) Guía de onda rectangular. (b) Condiciones de frontera eléctrica. (c) y
Magnética
Las corrientes inducidas en las paredes de las guías de onda generan un aumento en las perdidas de potencia, y para minimizarlas, la resistencia de las paredes de las guías de onda,
se debe hacer lo mías pequeño posible.

Por el efectoskin, las corrientes tienden a concentrarse cerca al interior de la superficie
de las paredes de la guía y estas son especialmente laminadas para reducir la resistencia.
Aparte de determinar las perdidas, las paredes de la guía de onda deben ser consideradas como conductores perfectos.
Dos importantes condiciones limites resultan, las cuales determinan el modo de propagación de una ondaelectromagnética a lo largo de la guía [1, 4, 6, 8]:
Los campos eléctricos deben terminar normalmente en el conductor, ya que la componente tangencial del campo eléctrico debe ser cero.
Los campos magnéticos deben estar enteramente tangenciales a lo largo de la superficie
de la pared, esto es, que la componente normal del campo magnético debe ser cero.

Conociendo esas condiciones limite, debenproveer una forma simple de visualizar como los varios modos de transmisión de la guía de onda ocurren.
Aunque el espectro de frecuencia de una microonda se extiende desde los 300 MHz hasta los 300 GHz, las líneas de transmisión pueden ser utilizadas para la parte baja del rango.
Por encima de unos 3 GHz, las guías de onda se vuelven necesarias, donde grandes cantidades de potencia deben sertransmitidas, por lo que las líneas de transmisión, a excepción de algunas construcciones, son inoperables.
Las condiciones limite ya mencionadas excluyen la posibilidad de que la guía de onda soporte la propagación electromagnética transversal (TEM), desde que el campo magnético este en los ángulos correctos a la dirección de propagación (a lo largo del eje de la guía de onda) y por lo tanto podríatener una terminación normal a los lados de las paredes, lo cual no puede suceder. Una posible solución es para el campo magnético, al formar lazos a lo largo de la dirección de propagación [8].
La variación del campo eléctrico como una función de distancia a lo largo de la dirección de propagación y de la sección transversal se ve en la Figura 3.3.
El modo de propagación esbozado es conocido comoel modo eléctrico transverso (TE) porque el campo eléctrico es totalmente transverso a la dirección de propagación. Esto es también conocido como un modo H.

Figura 3.3: (a) Posible configuración del campo para una guía de onda. (b) Amplitud del campo eléctrico a lo largo de la guía. (c) Amplitud del campo eléctrico a lo ancho de la guía

Ya se ha considerado que la onda de modo superiorconsiste en dos ondas componentes planas TEM y luego se aplica la condición en la frontera de que la componente tangencial del campo resultante ˆE debe hacerse cero en las paredes perfectamente conductoras de la guía. Este método podría extenderse para proporcionar información mas completa acerca de las ondas en una guía de onda hueca [1, 4, 6, 8].
En este método se principia con las ecuaciones deMaxwell y se desarrolla una ecuación de onda en coordenadas rectangulares. Esta elección de coordenadas se hace para que las condiciones de frontera para la guía rectangular puedan después aplicarse fácilmente. Se introducen luego las restricciones de variación armónica respecto al tiempo y una onda que viaja en la dirección x (dirección de la guía). Se hace luego una elección del tipo de modo detransmisión de orden superior que va a analizarse. Entonces puede considerarse una onda eléctrica transversal (TE) para que Ex = 0 o una onda magnética transversal para que la Hx = 0. Si, por ejemplo, se selecciona el tipo TE se sabe que debe haber una componente Hx, puesto que una onda de modo superior siempre tiene una componente longitudinal del campo y si Ex es cero significa que Hx debe tener...