Cavidades

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL
Nombre: Edwin lema
Nivel: Octavo Electrónica
Tema: Cavidades Resonantes
I. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL
* Investigar que son las cavidades resonantes.
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
* Determinar la aplicación de una cavidad resonante.
* Investigar los modos TE y TM de una cavidadresonante.
* Conocer los métodos para utilizar una cavidad resonante.

II. MARCO TEÓRICO
Es difícil fabricar elementos de circuito concentrados ordinarios, como R, L y C, a frecuencias de microondas, y que los campos de dispersión se hacen importantes. Los circuitos con dimensiones comparables a la longitud de onda de operación se convierten en radiadores eficientes e interfieren conotros circuitos y sistemas. Así mismo, los circuitos convencionales hechos de alambres tienden a tener mayor resistencia eficaz por la pérdida de energía a través de radiaciones y como resultado del efecto de penetración. Para lograr un circuito resonante en UHF y frecuencias más altas es necesario acudir a una cavidad completamente rodeada por paredes conductoras. Esta cavidad blindada confinalos campos electromagnéticos en el interior y ofrece amplias áreas para el flujo de corriente, eliminando así la radiación y los efectos de alta resistencia. Estas cavidades, que tienen frecuencias resonantes naturales y un Q (factor de calidad) muy alto, se conocen como cavidades resonantes.
Cavidades resonantes rectangulares
Considere una guía de ondas rectangular con los dos extremoscerrados por una pared conductora. Las dimensiones interiores de la cavidad son a, b y d, como puede verse en la figura 1. Dejemos a un lado por el momento la parte de la figura de la excitación por una sonda. Como los modos TM y TE pueden existir en una guía rectangular, es de esperar que también existan estos modos en una cavidad resonante rectangular. Sin embargo, la designación de modos TM y TE enuna cavidad resonante no es única porque tenemos la libertad de elegir x, y o z como “dirección de propagación”; es decir, no hay una “dirección longitudinal única”. Por ejemplo, un modo TE con respecto al eje z puede ser un modo TM con respecto al eje y.
Para nuestros fines elegimos el eje z como referencia de la “dirección de propagación”. En realidad, la existencia de paredes conductoras en z= 0 y z = d genera reflexiones múltiples y crea ondas estacionarias; las ondas no se propagan en una cavidad cerrada. Se requiere un subíndice de tres símbolos (mnp) para designar una distribución de onda estacionaria TM o TE en una cavidad resonante.

Figura 1: Excitación de los modos en la cavidad con una línea coaxial. (a) Excitación por sonda. (b) Excitación por bucle.
Modos TMmnp
Laexpresión fasorial para la única componente longitudinal,Ezx,y,z=Ez0z,ye-γz, de los modos TMmn en una guía de ondas. Note que la variación longitudinal de una onda que se propaga en la dirección +z está descrita por el factor e-γz o e-jβz. Esta onda se reflejará en pared en z = d, y la onda reflejada, que va en la dirección -z, está descrita por el factor ejβz. La superposición de un término cone-jβz y otro de igual amplitud con ejβz produce una onda estacionaria de tipo sinβz o cosβz. ¿De qué tipo debería ser? La respuesta a esta pregunta depende de la componente particular del campo.
Considere la componente transversal Eyx,y,z. Las condiciones en la frontera en las superficies conductoras requieren que sea cero en z = 0 y z = d. Esto significa que (1) su dependencia con z debe ser deltipo sinβz y que (2) β=pπd.
El mismo argumento se aplica a la otra componente del campo transversal eléctrico, Exx,y,z. De las relaciones Ex0=-1h2γ∂Ez0∂x+jωμ∂Hz0∂y1, Ey0=-1h2γ∂Ez0∂y-jωμ∂Hz0∂x2, siendo h2=γ2+k2, entre las componentes transversales Ex0, Ey0 y Ez0 donde Hz0 es nula para los modos TM. Recordemos que la presencia del factor -γ en las ecuaciones anteriores es el resultado de una...