Líneas de Transmisión

Unidad 2. Distribución de los campos eléctrico y magnético.
2.1 Postulados del análisis de circuitos distribuidos. .
2.2 Modos transversales eléctricos (TE).
2.3 Modos transversales magnéticos (TM).
2.4 Modos transversales electromagnéticos (TEM)

2.0. Postulados del análisis de circuitos distribuidos.
El análisis de circuitos distribuidos de líneas de transmisión uniformes, iniciado en1855 por William Thomson y terminado por Oliver Heaviside cerca de 1885, se derivó mediante la aplicación de las leyes fundamentales del análisis de circuitos eléctricos a sistemas descritos mediante los siguientes postulados:

Postulado 1: El sistema uniforme o línea consiste de dos conductores rectos paralelos.

El adjetivo “uniforme” significa que los materiales, dimensiones y geometríaseccional-cruzada (transversal) de la línea y el medio que la rodea, permanecen constantes a lo largo de la longitud de la línea. Típicamente, una fuente de señal se encuentra conectada a uno de los extremos de la línea y una carga terminal en el otro extremo, como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Circuito básico para una línea de transmisión.
Este postulado no requiere que los dosconductores sean del mismo material o tengan la misma forma seccional-cruzada (transversal). El análisis es por lo tanto válido para un conductor de cualquier material y seccion transversal cercano a otro conductor de cualquier material y seccion transversal, para un alambre paralelo o para cualquier plano o linea conductora, y para muchas construcciones prácticas adicionales al simple ejemplo de dosalambres paralelos de seccion transversal circular con el mismo diametro y material.
El análisis es aplicable a sistemas con más de dos conductores paralelos, asumiendo que estos se encuentran interconectados de tal forma que presentan solamente dos terminales en los extremos de conección con la fuente y la carga.
La figura 2 muestra distintas secciones transversales para los conductores dealgunas líneas de transmisión de dos conductores usadas en la práctica de la ingeniería.
En general, torceduras o dobleces en una línea de transmisión violan el postulado de “uniformidad” y crean efectos no explicables mediante la teoría de circuitos distribuidos. Estos efectos serán insignificantes si el índice de la torcedura o doblez no excede aproximadamente un grado en una longitud de líneacomparable con la separación de los conductores de la línea.


Figura 2. Sección transversal de los conductores en varias líneas de transmisión usadas en la práctica.

El postulado de uniformidad es también violado por cualquier discontinuidad en la línea, tal como puntos de terminación o el punto de conexión entre dos líneas uniformes que difieren físicamente en algún aspecto. En la vecindadde discontinuidades como estas, ocurrirán fenómenos los cuales no corresponden con la teoría de parámetros distribuidos. El comportamiento anómalo está limitado generalmente a distancias no mayores que unas cuantas veces la separación de los conductores de la línea, en cada lado de la discontinuidad.

Postulado 2: Las corrientes en los conductores de la línea fluyen solamente en la direcciónde la longitud de la línea.
Esta es una premisa fundamental en el análisis elemental de circuitos eléctricos, y puede parecer innecesario establecer un requerimiento como este en el análisis de líneas de transmisión de parámetros distribuidos. Es un hecho, sin embargo, que bajo ciertas condiciones las señales pueden propagarse sobre cualquier línea de transmisión uniforme con la totalidad de lacorriente de la línea o con un componente de esta fluyendo alrededor de los conductores más que a lo largo de ellos. Estos casos son conocidos como modos de propagación en ”guía de onda”, los cuales son discutidos en la cuarta unidad del curso.
El postulado 2 significa que la teoría de líneas de transmisión de parámetros distribuidos no reconoce la existencia de modos en guía de onda....