Circular Waveguides

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Caracterizaci´ n de una gu´a de onda circular
o
ı
Juan Pablo Pab´ n D. - juppabondu@unal.edu.co Vladimir C´ rdenas B. - vlcardenasbo@unal.edu.co Manuel
o
a
Clavijo N. - mfclavijon@unal.edu.co

Resumen—In the following paper we’ll explain the positive
and most important results that we have obtained with some
simple but accurate simulations, analyzing two different circularwaveguides. For this we will use some real materials used
on commercial waveguides, and then simulate these waveguides
and compare them to the expected values, by using all the
theory and self-learning abilities to improve our skills and
verify our concepts. Some of the principal analysis developed
round the following concepts, frequency band, S-parameters,
β, , boundary and intern conditions,impedances, these among
some other concepts necessary to understand fully the behavior
of some waveguides with circular structure.
Index Terms—Circular Waveguide, S-parameters, Frecuency
band, Propagation Constant, Phase Constant, Attenuation
constant.

I.

´
M ARCO TE ORICO

Para la gu´a de onda circular se tiene que se puede
ı
propagar de modo TE o TM, donde el modelo de an´ lisis
ase hace a partir de la ecuaci´ n de Helmholtz en su forma
o
cil´ndrica. Para esta ecuaci´ n y como se ha utilizado en
ı
o
general, se realiza la separaci´ n de sus variables, as´ se
o
ı
llega a la ecuaci´ n de Bessel y se pueden trabajar sus
o
ra´ces. Luego de tener las ra´ces para la gu´a de onda
ı
ı
ı
circular, se encuentra que la m´ s peque˜ a se encuentra en
a
n
el Modo T E11 ,el cual es el modo fundamental para la
propagaci´ n de la l´nea, posteriormente, se encuentra el
o
ı
modo de propagaci´ n T M01 , y as´ sucesivamente.
o
ı
Algunas otras caracter´sticas que no se ven en los
ı
c´ lculos, son las formas de propagaci´ n de las ondas seg´ n
a
o
u
su modo de propagaci´ n, ya que aunque sea la misma
o
onda, como se sabe el trabajo en alta frecuencia delas
gu´as de onda hace que a diferentes frecuencias las ondas
ı
no se comporten de igual manera. La propagaci´ n en
o
el primer modo se produce de manera el´ptica entre un
ı
extremo del cilindro y el otro, mientras que su propagaci´ n
o
transversal, es una espirar rectangular que viaja a lo largo
de la gu´a. El segundo modo de propagaci´ n el T M01,
ı
o
se propaga de manera radial encuanto a su propagaci´ n
o
transversal, mientras que su propagaci´ n longitudinal, son
o
“semiespirales” que tienden a viajar por el extremo de la
gu´a, es decir, se concentra en las paredes.
ı

que existe con este tipo de configuraci´ n es que la Cross
o
polarizaci´ n en la l´nea no es controlable, y es inherente a la
o
ı
aplicaci´ n. En la actualidad tambi´ n se est´ utilizando para
oe
a
la condensaci´ n de Bose-Einstein, al interior de la misma
o
gu´a.
ı
II.

´
D ESCRIPCI ON DE SIMULACIONES

Las dimensiones para las gu´as de onda que se presentan
ı
en este informe fueron escogidas de las p´ ginas web de
a
Millimeter Wave Technology And Solutions REFERENCIA
y de Electronic Research Inc REFERENCIA. Ambas
empresas recomiendan utilizar aluminio para una gu´a deı
onda de 200mm de longitud y un di´ metro de 15,08mm.
a
Para las dos simulaciones se utiliz´ la estructura que se
o
observa en la Figura 1 en la cual se observa una gu´a de
ı
onda circular dise˜ ada en aluminio con p´ rdidas, con un
n
e
grosor de 0, 5mm, un radio de 7, 04mm y una longitud
de 200mm. Ambos extremos se encuentran limitados por
secciones circulares (“tapas”) del mismomaterial, di´ metro
a
y grosor que la gu´a. Para las mediciones se utilizaron
ı
monopolos, ubicados en cada extremo de la gu´a a una
ı
G
distancia de λ4 y una longitud de λ ; los monopolos est´ n
a
4
dise˜ ados en cobre de grosor 0, 5mm y flotando a 0, 4mm
n
de la pared de la gu´a. Como se pretende realizar una
ı
simulaci´ n con respuesta mono-modo, trabajamos entre
o
en la banda...