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Guías de Onda (GdO)

¿Qué son Guías de Onda?

Una guía de onda, es un tubo conductor hueco, que generalmente es de sección transversal rectangular, o bien circular o elíptica. Las dimensiones de esta de la sección transversal se seleccionan de tal forma que las ondas electromagnéticas se propaguen dentro del interior de la guía; cabe recordar que las ondas electromagnéticas no necesitan unmedio material para propagarse.
Las paredes de la guía de onda son conductores y por lo tanto reflejan energía electromagnética de la superficie. En una guía de onda, la conducción de energía no ocurre en las paredes de la guía de onda sino a través del dieléctrico dentro de la guía de onda. La energía electromagnética se propaga a lo largo de la guía de onda reflejándose hacia un lado y otro enforma de “zig-zag”.
Sus pérdidas son menores que las de líneas de “Tx” y opera en un rango de frecuencia mayor a 1GHz (microondas) que es en la frecuencia donde las líneas de cables paralelos y coaxiales se vuelven inoperables.

Guía de Onda Rectangular

Las guías de onda rectangulares son las formas más comunes de guías de onda. La energía electromagnética se propaga a través del espacio librecomo ondas electromagnéticas transversales (TEM) con un campo magnético, un campo eléctrico, y una dirección de propagación que son mutuamente perpendiculares. Una onda no puede viajar directamente hacia abajo de una guía de onda sin reflejarse a los lados, por que el campo eléctrico tendría que existir junto a una pared conductiva. Si eso sucediera, el campo eléctrico haría un corto circuito porlas paredes en sí. Para propagar una onda TEM exitosamente a través de una guía de onda, la onda debe propagarse a lo largo de la guía en forma de zig-zag, con el campo eléctrico máximo en el centro de la guía y cero en la superficie de las paredes.

ƒc = c / 2a

Donde: ƒc : frecuencia de corte (Hz)
c = 3x108 (m/s) (velocidad de la luz del espacio libre)
a : longitud en sección transversal(m)

* Llamaremos “a” como la más anchas de las dos dimensiones.

En términos de longitud de onda:
λc = 2a

λc : longitud de onda de corte
a : longitud en sección transversal (m)

La velocidad de las ondas en una guía de onda, varía con la frecuencia. Existen dos tipos de velocidades:

-Velocidad de Fase (velocidad a la que una onda cambia de fase)
-Velocidad de Grupo (velocidad a laque se propaga una onda)

Propiedades de las Ondas Electromagnéticas

 Velocidad de fase: La velocidad de fase es la velocidad a la que una onda cambia de fase en una dirección paralela a una superficie conductora, como las paredes de una guía de onda.

Vf = ƒ λ

Donde: Vf : velocidad de fase (m/s)
ƒ : frecuencia (Hz)
λ : longitud de onda

 Velocidad de grupo: La velocidad de grupoes la velocidad en la que se propagan las señales de información de cualquier tipo o la velocidad de un grupo de señales (pulso). También es la velocidad a la que se propaga la energía. Esta se puede medir mediante el tiempo que tarda un pulso en propagarse por una longitud dada de una guía de onda.

Vg Vf = c2

Donde: Vg : velocidad de grupo (m/s)
Vf : velocidad de fase (m/s)
c = 3x108 (m/s)(velocidad de la luz del espacio libre)

Nota: Si estas velocidades son iguales en el espacio libre y en las líneas de transmisión de cables paralelos, pero si se miden con la misma frecuencia de la guía de onda, las dos velocidades serán diferentes. En estos casos la velocidad de fase es siempre igual o mayor que la velocidad de grupo.

A continuación se presenta la relación matemática entrela longitud de onda en el espacio libre, la longitud de la guía y la velocidad de espacio libre de las ondas electromagnéticas:

λg = λo (Vf / c)

Donde: λg : longitud de onda de la guía
λo : longitud de onda del espacio libre
Vf : velocidad de fase (m/s)
c = 3x108 (m/s) (velocidad de la luz del espacio libre)

 Frecuencia de corte: Es la mínima frecuencia de operación que posee una...