Magnetron
Páginas: 34 (8408 palabras)
Publicado: 12 de septiembre de 2012
Ondas Guíadas
Alfonso Zozaya
31 de julio de 2012
Índice
1. Introducción 1 2.
3. Resumen de fórmulas 17 4. Cable coaxial 17
1.1. Planteamiento del problema ideal, 3. Clasi cación de las soluciones 7 2.1. Ondas TEM, 7 2.1.1. Solución, 7 . 2.2. Ondas TE o H, 8 2.2.1. Solución, 8 . 2.3. Ondas TM o E, 9. 2.4. Solución, 10. 2.5. Estimación de la solución del problema real, 12. 2.6.Atenuación, 12. 2.7. Cálculo de la atenuación α por pérdidas en el conductor, 14. 2.8. Cálculo de la atenuación α por pérdidas en el dieléctrico, 16.
C D
5. 6.
A. Relación entre la densidad de corriente super cial Js de un conductor perfecto y la densidad de corriente J en un conductor real 33
4.1. Onda de voltaje, 19. 4.2. Onda de corriente, 19. 4.3. Impedancia característica, 19. 4.4. Atenuación del cable coaxial, 19 4.4.1. Atenuación debido al conductor, 20. 4.4.2. Atenuación debido al dieléctrico, 20. 4.4.3. Atenuación resultante, 20 . Guía de onda rectangular 21 5.1. Condición de propagación, 25. 5.2. Frecuencia de corte, 25. 5.3. Modo dominante, 25. Guía de onda circular 26 6.1. Ondas TE, 29. 6.2. Ondas TM, 29. 6.3. Modo dominante, 31.
1. Introducción
Unaguía de onda está hecha de uno o más materiales de propiedades electromagnéticas intrínsecas diferentes y consiste, en general, en una estructura con gran desarrollo longitudinal y una sección transversal uniforme. En la Figura 1 se muestran algunos tipos de guías de ondas. Una guía de onda puede tener la forma de una cañería, hecha de material conductor, rellena de aire, o vacía, como es el caso deuna guía de onda rectangular ver Fig. 1(a), o de una guía de onda circular; o podría consistir en dos regiones cilíndricas concéntricas hechas de materiales dieléctricos con distintos índices de refracción, como es el caso de la bra óptica ver Fig. 1(d); o de un par de conductores cilíndricos formando lo que se conoce 1
(a) Guía de onda rectangular (tomado de http://www.quinstar.com).(b) Cable coaxial (tomado de http://www.cybermarket.co.uk).
(c) Microcinta (tomado de http://www.eecs.umich.edu).
(d) Fibra óptica (tomado de http://www.drakausa.com).
Figura 1: Ejemplos de guías de onda.
como una línea bi lar. Existen otras estructuras de guíado, como el cable coaxial Fig. 1(b), la microcinta Fig. 1(c), etc. Normalmente se puede asumir que los campos se propaganen el interior de la guía1 en la dirección longitudinal, mediante múltiples re exiones en la super cie de separación de los materiales que conforman la estructura. Esto es intuitivamente cierto cuando uno cualquiera de los campos presenta una componente longitudinal (modos TE y TM), pero resulta muy difícil admitirlo cuanto los campos son completamente transversales (modo TEM). Si hacemos casoomiso de las fuentes impresas que pudieran excitar los campos dentro de la guía, lo cual se logra imponiendo la inexistencia de tales fuentes, los campos en la guía se pueden considerar libres, pero con nados, y su estructura estaría determinada por la solución de tantas ecuaciones homogéneas de Helmholtz como materiales distintos formen parte de la guía y de la conciliación de tales soluciones conlas condiciones de borde que las Ecuaciones
1 Se
entiende por interior de la guía la región ocupada por el material interno
2
de Maxwell imponen en todas las interfaces entre dichos materiales dentro de la guía. En este documento nos ocuparemos del estudio de las guías de onda constituidas por uno o dos conductores y rellenas de un dieléctrico homogéneo. En una guía de onda arbitraria,todos los campos que tienen alguna posibilidad de proCuadro 1: Clasi cacin de las ondas guiadas pagarse (en la dirección longitudinal) presenTEM TE TM tan, en general, una estructura que resulta de ez , hz = 0 hz = 0 ez = 0 cierta combinación lineal de tres familias distintas de estructuras posibles. Estas estructuras se denominan ver Cuadro 1:
TEM: ondas transverse electromagnetic : los...
Alfonso Zozaya
31 de julio de 2012
Índice
1. Introducción 1 2.
3. Resumen de fórmulas 17 4. Cable coaxial 17
1.1. Planteamiento del problema ideal, 3. Clasi cación de las soluciones 7 2.1. Ondas TEM, 7 2.1.1. Solución, 7 . 2.2. Ondas TE o H, 8 2.2.1. Solución, 8 . 2.3. Ondas TM o E, 9. 2.4. Solución, 10. 2.5. Estimación de la solución del problema real, 12. 2.6.Atenuación, 12. 2.7. Cálculo de la atenuación α por pérdidas en el conductor, 14. 2.8. Cálculo de la atenuación α por pérdidas en el dieléctrico, 16.
C D
5. 6.
A. Relación entre la densidad de corriente super cial Js de un conductor perfecto y la densidad de corriente J en un conductor real 33
4.1. Onda de voltaje, 19. 4.2. Onda de corriente, 19. 4.3. Impedancia característica, 19. 4.4. Atenuación del cable coaxial, 19 4.4.1. Atenuación debido al conductor, 20. 4.4.2. Atenuación debido al dieléctrico, 20. 4.4.3. Atenuación resultante, 20 . Guía de onda rectangular 21 5.1. Condición de propagación, 25. 5.2. Frecuencia de corte, 25. 5.3. Modo dominante, 25. Guía de onda circular 26 6.1. Ondas TE, 29. 6.2. Ondas TM, 29. 6.3. Modo dominante, 31.
1. Introducción
Unaguía de onda está hecha de uno o más materiales de propiedades electromagnéticas intrínsecas diferentes y consiste, en general, en una estructura con gran desarrollo longitudinal y una sección transversal uniforme. En la Figura 1 se muestran algunos tipos de guías de ondas. Una guía de onda puede tener la forma de una cañería, hecha de material conductor, rellena de aire, o vacía, como es el caso deuna guía de onda rectangular ver Fig. 1(a), o de una guía de onda circular; o podría consistir en dos regiones cilíndricas concéntricas hechas de materiales dieléctricos con distintos índices de refracción, como es el caso de la bra óptica ver Fig. 1(d); o de un par de conductores cilíndricos formando lo que se conoce 1
(a) Guía de onda rectangular (tomado de http://www.quinstar.com).(b) Cable coaxial (tomado de http://www.cybermarket.co.uk).
(c) Microcinta (tomado de http://www.eecs.umich.edu).
(d) Fibra óptica (tomado de http://www.drakausa.com).
Figura 1: Ejemplos de guías de onda.
como una línea bi lar. Existen otras estructuras de guíado, como el cable coaxial Fig. 1(b), la microcinta Fig. 1(c), etc. Normalmente se puede asumir que los campos se propaganen el interior de la guía1 en la dirección longitudinal, mediante múltiples re exiones en la super cie de separación de los materiales que conforman la estructura. Esto es intuitivamente cierto cuando uno cualquiera de los campos presenta una componente longitudinal (modos TE y TM), pero resulta muy difícil admitirlo cuanto los campos son completamente transversales (modo TEM). Si hacemos casoomiso de las fuentes impresas que pudieran excitar los campos dentro de la guía, lo cual se logra imponiendo la inexistencia de tales fuentes, los campos en la guía se pueden considerar libres, pero con nados, y su estructura estaría determinada por la solución de tantas ecuaciones homogéneas de Helmholtz como materiales distintos formen parte de la guía y de la conciliación de tales soluciones conlas condiciones de borde que las Ecuaciones
1 Se
entiende por interior de la guía la región ocupada por el material interno
2
de Maxwell imponen en todas las interfaces entre dichos materiales dentro de la guía. En este documento nos ocuparemos del estudio de las guías de onda constituidas por uno o dos conductores y rellenas de un dieléctrico homogéneo. En una guía de onda arbitraria,todos los campos que tienen alguna posibilidad de proCuadro 1: Clasi cacin de las ondas guiadas pagarse (en la dirección longitudinal) presenTEM TE TM tan, en general, una estructura que resulta de ez , hz = 0 hz = 0 ez = 0 cierta combinación lineal de tres familias distintas de estructuras posibles. Estas estructuras se denominan ver Cuadro 1:
TEM: ondas transverse electromagnetic : los...
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