PROPAGACION Y ANTENAS

PROPAGACION Y ANTENASGUIA DE ONDAS

CONCEPTOS GENERALES

Al estudiar los fundamentos de la electrnica, nos ensearon a pensar en los movimientos de la energa elctrica en circuitos de baja frecuencia normales como en electrones que fluyen en una direccin, en un momento dado, por todo el circuito y despus invierten la direccin en todo el circuito un momento despus, de manera que todos los electrones se mueven en una sola direccin en un momento dado. Sin embargo este concepto no es vlido para circuitos elctricamente largos. Por ejemplo si la longitud fsica de una lnea bifilar es mayor que /4, los electrones pueden fluir en direcciones opuestas en el mismo instante en el mismo cable Este fenmeno ocurre cuando la lnea de transmisin no termina en una impedancia del mismo valor que la impedancia caracterstica de la lnea. Cuando esto sucede, no puede aplicarse la ley de Ohm para tensin, corriente e impedancia de lneas cortas, por lo que deben tratarse nuevos conceptos

En algunos sistemas de telecomunicaciones utilizan la propagacin de ondas en el espacio libre, sin embargo tambin se puede transmitir informacin mediante el confinamiento de las ondas en cables o guas. En

frecuencia" altas frecuencias las lneas de transmisin y los cables coaxiales presentan atenuaciones muy elevadas por lo que impiden que la transmisin de la informacin sea la adecuada, son imprcticos para aplicaciones en HF(

frecuencia" alta frecuencia) o de bajo consumo de potencia, especialmente en el caso de las seales cuyas longitudes de onda son del orden de centmetros, esto es, microondas.

Son estructuras que consisten de un solo conductor. Hay dos tipos usados comnmente: de seccin rectangular y de seccin circular. Tambin hay elpticas y flexibles.

Sus prdidas son menores que las de lneas de tx en las frecuencias usadas (arriba de 3 GHz); y tambin son capaces de transportar mayores potencias que una lnea coaxial de las mismas dimensiones.

Ventajas.-

Blindaje total, eliminando prdidas por radiacin.

No hay prdidas en el dielctrico, pues no hay aisladores dentro.

Las prdidas por conductor son menores, pues solo se emplea un conductor.

Mayor capacidad en el manejo de potencia.

Construccin ms simple que un coaxial

Desventajas.-

La instalacin y la operacin de un sistema de GO son ms complejas. Por ejemplo:

Los radios de curvatura deben ser mayores a una para evitar atenuacin.

Considerando la dilatacin y contraccin con la temperatura, se debe sujetar mediante soportes especiales.

Se debe mantener sujeta a presurizacin para mantener las condiciones de uniformidad del medio interior.

El tamao mnimo de la gua para transmitir una cierta frecuencia es proporcional a la de esa frecuencia.

Dicha proporcionalidad depende tanto de la forma de la gua como de la distribucin de los campos (modos de transmisin) dentro de ella. En cualquier caso, hay una frecuencia mnima que puede ser transmitida, denominada frecuencia de corte del modo principal.

Por ejemplo para una gua de onda rectangular, la dimensin mayor de la seccin rectangular se designa con la letra A, y la mnima requerida se da en la siguiente tabla para distintas frecuencias:

frecuenciaDimensin A

3 GHz5 cm.

300 MHz50 cm. !

30 MHz5 m. !!

Como se observa, los dos ltimos casos no son prcticos.

La Dimensin A equivale a una media longitud de onda de la frecuencia correspondiente en la tabla anterior. Con una determinada dimensin A, se podr propagar dicha frecuencia y frecuencias mayores.

La transmisin de seales por guas de onda reduce la disipacin de energa, es por ello que se utilizan en las frecuencias denominadas de microondas con el mismo propsito que las lneas de transmisin en frecuencias ms bajas, ya que se presentan poca atenuacin para el manejo de seales de alta frecuencia.

Este nombre, se utiliza para designar los tubos de un material de seccin rectangular, circular o elptica, en los cuales la direccin de la energa electromagntica de ser principalmente conducida a lo largo de la gua y limitada en sus fronteras. Las paredes conductoras del tubo confinan la onda al interior por reflexin, debido a la ley de Snell en la superficie, donde el tubo puede estar vaco o relleno con un dielctrico. El dielctrico le da soporte mecnico al tubo (las paredes pueden ser delgadas), pero reduce la velocidad de propagacin.

En las guas, los

elctrico" campos elctricos y los

magntico" campos magnticos estn confinados en el espacio que se encuentra en su interior, de este modo no hay prdidas de potencia por radiacin y las prdidas en el dielctrico son muy bajas debido a que suele ser aire. Este sistema evita que existan interferencias en el campo por otros objetos, al contrario de lo que ocurra en los sistemas de transmisin abiertos.

GUIA DE ONDA PROPIAMENTE DICHA

Las lneas de transmisin de cables paralelos incluyendo a los cables coaxiales, no pueden propagar eficazmente las ondas electromagnticas eficazmente arriba de los 1ghz,y en frecuencias arriba de los 15 GHz son inservibles para distancias mayores de una cuantas pulgadas. Eso es debido a la atenuacin causado por el efecto piel y por las prdidas de radiacin Adems las lneas de cables paralelos no pueden transmitir seales de alta potencia por el gran potencial asociado que hara que el dielctrico de rompiera, por lo que este tipo de lneas son imprcticas para transmisiones de UHF y microondas.

En su forma ms sencilla una gua de onda es un tubo hueco, por lo general de seccin transversal rectangular, pero pueden ser circulares o elpticas. Las dimensiones de la seccin transversal estn seleccionadas de tal forma qu las ondas electromagnticas se propagan dentro del interior de las mismas Una gua de onda no conduce corriente en un sentido real sino que sirve como soporte o lmite que confina la energa electromagntica: las paredes de la gua son conductoras y por lo tanto reflejan energa electromagntica en su superficie.si la pared de la gua es un buen conductor y muy delgado, fluye poca corriente en la pared de las paredes interiores y, en consecuencia, se disipa muy poca corriente. En una gua de onda la conduccin de energa no ocurre en las paredes de la gua de onda sino en el dielctrico dentro de la gua, que en general es aire deshidratado o gas inerte, por lo que la energa se propaga dentro de la gua con un patrn de zig-zag

Al discutir el comportamiento de una gua de onda se habla de campos magnticos y elctricos y no en corriente y voltaje como en los cables. El rea de la seccin transversal tiene que estar en el mismo orden de la longitud de onda de la seal que se propaga por lo que la gua de onda se destina a altas frecuencias

GUIA DE ONDA RECTANGULAR

La energa electromagntica se propaga a travs del espacio libre como ondas electromagnticas transversales (TEM) con un campo elctrico uno magntico y un sentido de propagacin perpendiculares entre s. El estudio matemtico de Maxwell para guas de onda limita el funcionamiento de la seal a transmitir en que esta onda TEM no puede tener una componente tangencial del campo elctrico en las paredes de la gua ya que en este caso, al ser conductoras las paredes, el campo s cortocircuitara.por lo que en este caso la onda debe propagarse a lo largo de la gua en forma de zigzag con el campo elctrico mximo en el centro de la gua y cero en la superficie de las paredes.

Hay un infinito nmero de formas en las cuales los campos elctricos y magnticos pueden organizarse en una gua de onda a frecuencias por encima de la frecuencia de corte. Cada una de esas configuraciones del campo se denomina modo. Los modos pueden separarse en dos grupos generales. Uno de ellos es el Transversal Magntico (TM por su sigla en ingls), donde el campo magntico es siempre transversal a la direccin de propagacin, pero existe un componente del campo elctrico en la direccin de propagacin. El otro es el Transversal Elctrico (TE por su sigla en ingls), en el que el campo elctrico es siempre transversal, pero existe un componente del campo magntico en la direccin de propagacin. El modo de propagacin se identifica por dos letras seguido por dos subndices numricos. Por ejemplo el TE 10, TM 11, etc. El nmero de modos posibles se incrementa con la frecuencia para un tamao dado de gua, y existe un modo, llamado modo dominante, que es el nico que se puede transmitir a la frecuencia ms baja que soporta la gua de onda. En una gua rectangular, la dimensin crtica es la X. Esta dimensin debe ser mayor que 0.5 a la frecuencia ms baja que va a ser transmitida. En la prctica, generalmente la dimensin Y es igual a 0.5 X para evitar la posibilidad de que se opere en otro modo que no sea el modo dominante. Se pueden utilizar otras formas adems de la rectangular, la ms importante es la de tubo circular. Para ste se aplican las mismas consideraciones que para el rectangular. La dimensin de la longitud de onda para las guas rectangulares y circulares se presenta en la siguiente tabla, donde X es el ancho de la gua rectangular y r es el radio de la gua circular. Todos los valores se refieren al modo dominante.

Tipo de gua Rectangular Circular

Longitud de onda de corte2X3,41r

Longitud de onda mxima transmitida con poca atenuacin1,6X3,2r

Longitud de onda mnima antes de que se transmita el modo siguiente1,1X2,8r

La energa puede introducirse o extraerse de una gua de onda por medio de un campo elctrico o magntico. Generalmente la transferencia de energa se da a travs de una lnea coaxial. Dos mtodos posibles para acoplar una lnea coaxial son utilizar el conductor interno de la lnea, o a travs de una espira. Se puede introducir una sonda, constituida por una pequea extensin del conductor interno de la lnea coaxial, orientada paralelamente a las lneas de campo elctrico. Tambin se puede colocar un lazo o espira que encierre algunas de las lneas de campo magntico. El punto en el cual obtenemos el acoplamiento mximo depende del modo de propagacin en la gua o en la cavidad. El acoplamiento es mximo cuando el dispositivo de acoplamiento est en el campo ms intenso. Si una gua de onda se deja abierta en uno de sus lados, puede radiar energa (es decir, puede ser usada como una antena en lugar de lnea de transmisin). Esta radiacin puede ser aumentada acampanando la gua de onda para formar una antena de bocina piramidal (horn). Ms adelante en este captulo veremos un ejemplo de una antena hecha con una gua de onda para WiFi.

Tipo de Cable Ncleo Dielctrico Pantalla Recubrimiento

RG-58 0,9 mm 2,95 mm 3,8 mm 4,95 mm

RG-213 2,26 mm 7,24 mm 8,64 mm 10,29 mm

LMR-400 2,74 mm 7,24 mm 8,13 mm 10,29 mm

3/8 LDF 3,1 mm 8,12 mm 9,7 mm 11 mm

En esta tabla se contrastan los tamaos de varios tipos de lneas de transmisin. Trate de elegir el mejor cable de acuerdo con sus posibilidades, de forma de tener la menor atenuacin posible a la frecuencia que vaya a utilizar para su enlace inalmbrico.

VELOCIDAD DE FASE Y DE GRUPO

En las lneas de transmisin la velocidad de las ondas es independiente de la frecuencia y para dielctrico como aire o vaco, la velocidad es igual a la velocidad en el aire libre. Sin embargo en las guas de onda la velocidad si depende de la frecuencia, adems se debe distinguir entre dos tipos de velocidades velocidad de fase y velocidad de grupo. La velocidad de grupo es la velocidad con que viaja la onda y la velocidad de fase es la velocidad a la que la onda cambia de fase.

La velocidad de fase es la velocidad aparente de una fase de la onda en particular (por ejemplo la intensidad mxima de la onda) La velocidad de fase es la velocidad con que una onda cambia de fase en una direccin paralela a la superficie conductora, como las paredes de una gua de onda.

La velocidad de grupo es la velocidad de un grupo de ondas. La velocidad de grupo es la velocidad en la que se propaga las seales de informacin de cualquier tipo, tambin es la velocidad con que se propaga la energa. La velocidad de grupo puede medirse determinando el tiempo que toma para que un pulso se propague en una direccin determinada de gua de onda.sin embargo, si estas dos velocidades se miden con la misma frecuencia, en la gua de onda, se encontrar que, generalmente, no son iguales. En algunas frecuencias son casi iguales y en otras muy distintas.

La velocidad de fase es siempre igual o mayor que la velocidad de grupo y su producto es igual al cuadrado de la velocidad de propagacin de espacio libre. Por tanto,

Vr.vph=c2C=3 x 108m/seg

La velocidad de fase puede ser mayor que la velocidad de la luz, y no contradice las leyes de la fsica ya que es una variacin de fase y no de energa

Frecuencia de corte y longitud de onda de corte

A diferencia de las lneas de transmisin que tienen una frecuencia mxima de transmisin, las guas de onda tienen una frecuencia mnima de operacin llamada frecuencia de corte La frecuencia de corte es una limitante absoluta, las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte no sern propagarse por la gua de ondas.

En forma contraria, las guas de onda tienen una longitud de ondas mnimas para poder propagarse, llamadas longitud de onda de corte. La longitud de onda de corte se define como la longitud de onda del espacio libre ms pequea incapaz de propagarse en la gua de onda.en otras palabras solamente las frecuencias con longitudes de onda menores a la longitud de onda de corte pueden propagarse a lo largo de la gua de onda. La frecuencia y a la longitud de onda de corte se determinan por las dimensiones de seccin transversal de la gua de onda.

La relacin matemtica entre la longitud de onda de la gua en una frecuencia determinada y la frecuencia de corte es

g=longitud de onda de la gua (m/ciclos)

f=frecuencia de operacin

fc= frecuencia de corte

c=velocidad de la luz

La ecuacin puede resolverse en trminos de longitud de onda del espacio libre

o= longitud de onda del espacio libre

Combinando las ecuaciones

En esta ecuacin si la frecuencia fc es menor que f, la raz ser imaginaria, lo que significa que no se propaga la onda Adems puede verse que conforme la frecuencia de operacin se acerca a la frecuencia de corte la velocidad de fase y la longitud de onda de la onda de la gua se vuelven infinito y la velocidad de grupo tiende a cero.

La figura muestra una vista de la seccin transversal de una parte de la gua de onda rectangular con dimensiones a y b, normalmente se designa como a la parte ms ancha de la gua, La dimensin a determina la frecuencia de corte de acuerdo con lo siguiente

fc=c/2a

O c=2a

La siguiente figura muestra la vista superior de una seccin de gua de onda rectangular e ilustra cmo las ondas electromagnticas se propagan a lo largo de la gua, para frecuencia por arriba de la frecuencia de corte (fig a, b y c) las ondas se propagan a lo largo de la gua de onda reflejndose de un lado a otro de las pares en varios ngulos y se ve en la figura lo que sucede en la frecuencia de corte.

ONDAS PROGRESIVAS

Puede resultar difcil imaginar la transferencia de energa de un extremo a otra de la lnea en condiciones de alta frecuencia en la que el flujo de electrones en diferentes tramos del mismo conductor va en direcciones opuestas en el mismo instante. Es ms fcil representarlo se pensamos en la energa como en una onda que avanza por la lnea, en la cual se produce un movimiento oscilatorio de electrones en los tramos a medida que avanza por la lnea.esta onda se conoce como onda progresiva que se desplaza aproximadamente a la velocidad de la luz a lo largo de la lnea de transmisin y estableciendo un flujo de electrones asociado en los tramos de los cables a medida que se desplaza a lo largo de los mismos.

Movindose a la velocidad de la luz, una onda viaja, desde la fuente a lo largo de la lineal hasta una distancia tal en el tiempo que tarda la fuente en producir una alternancia de la seal aplicada, o una distancia equivalente a la longitud de onda completa durante el tiempo que tarda la fuente en producir un ciclo completo de la seal aplicada. Por lo tanto, la onda y su lnea de corriente asociada en cualquier punto a lo largo de la lnea son los resultados de una transmisin de la seal de entrada aplicada a la lnea en cualquier instante anterior. La tensin de entrada aplicada a un cable determinado de la lnea es alternativamente positiva y negativa, por lo que la polaridad del flujo de electrones en el cable es opuesta para cada tramo sucesivo del cable, a lo largo de toda la longitud del cable. Por esta razn en cualquiera de los dos conductores, el flujo de electrones en cada tramo del semiciclo va en direccin opuesta al flujo de electrones en el tramo de semiciclos anterior o posterior de ese mismo conductor..

ONDAS ESTACIONARIAS

En una lnea resonante,(lnea no adaptada ,conectada a una impedancia distinta a la de ella ) parte de la energa que avanza por la lnea se reflejar de nuevo a la fuente dando como resultado ondas estacionarias. Cada a lo largo de una lnea resonante aparece puntos de alta tensin y baja corriente. A medio camino entre estos puntos se produce lo contrario, puntos de alta corriente y baja tensin: La relacin con los puntos de alta tensin y baja tensin se denomina relacin de onda estacionaria (ROET) La relacin de los puntos de alta corriente con los de baja corriente se conoce como relacin de onda estacionaria (ROE) En forma de ecuacin tenemos

ROET= Vmx/Vmn

ROE=Imx/Imn

La relacin de la tensin o corriente reflejada de vuelta hacia atrs a la lnea con respecto a la transmitida a la carga es el coeficiente de reflexin En forma de ecuacin tenemos

=Vt/Vi=It/Ii

En cuanto al ROE tenemos

=(ROE-1)/(ROE+1)

Los puntos en los cuales las ondas las dos ondas se suman o se oponen vienen determinada por la velocidad y la longitud de las ondas. Por lo tanto si la frecuencia (y por lo tanto la longitud de onda) de la energa de la fuente permanece constante los puntos en los cuales aparecen las corrientes (tensiones) mnimas o mximas a lo largo de la lnea, permanecen a distancias fijas a partir del extremo abierto de la lnea: Dicho de otra manera, estos puntos se estacionan en una posicin fija de ah el trmino de ondas estacionarias. Los puntos de mxima intensidad se denominan vientres y los puntos de mnima intensidad nodos

CARGA RESISTIVA INADECUADA

En las lneas de transmisin pueden producirse ondas estacionarias en condiciones distintas a los casos extremos de terminacin de lnea abierta o en corto. Solo hay un valor de resistencia que terminar adecuadamente una lnea o sea que no se producir onda estacionaria La resistencia ideal es la de la impedancia caracterstica de la lnea cualquier otro valor disipar solo parte de la energa transmitida y el resto se reflejar hacia la fuente. La amplitud de la onda estacionaria depender del porcentaje de la energa total de entrada con respecto a la reflejada En la practica es casi imposible eliminar las ondas estacionarias pero pueden reducirse a un valor despreciable.

MEDICIN DE ROE

La otra consecuencia de tener una carga desadaptada, es que la tensin de RF no ser la misma en todos los puntos de la lnea, y la corriente tampoco. Volviendo al caso exagerado del cortocircuito, es evidente que la tensin en este tipo de carga es cero. Si retrocedemos 1/4 de onda hacia el transmisor, recordando que ah tenemos reflejado un circuito abierto, encontraremos una tensin alta. Retrocediendo otro 1/4 de onda, volveremos a encontrar un corto con tensin cero, y as sucesivamente. Si hacemos un grfico de la tensin de cada punto versus la distancia a la carga, tendremos una onda que parece el oscilograma en un rectificador de onda completa sin capacitor.Reemplazando el cortocircuito del extremo por un circuito abierto, la curva ser parecida: slo cambiarn de lugar los mximos y los mnimos. En ambos casos, como los mnimos llegan a cero, al hacer la divisin para calcular la ROE (ya la veremos), da infinito.Si en vez de un corto o un abierto colocamos una carga ms realista (ROE menor que infinito), encontraremos que los mximos de tensin son ms bajos, y que los mnimos no son cero, y la graficacin se parecer a una senoidal deformada. Este dibujo es una "onda", pero ojo! su eje x es distancia en vez de tiempo: no es una tensin que vara en el tiempo. Por lo tanto, se la llama... ya lo adivin?, estacionaria.La figura {roe1} nos muestra una lnea de 3/4 longitudes de onda terminada en una carga que produce una ROE de 10:

A cada 1/4 de onda se incluye el oscilograma (tensin instantnea versus tiempo) que se encontrara en dicho punto, y sobre los conductores de la lnea se dibuj la onda estacionaria (tensin pico versus longitud).

* LA DEFINICIN DE ROESi dividimos la tensin de los mximos por la de los mnimos obtenemos la ROE, relacin de ondas estacionarias (en ingls se la puede encontrar como VSWR, voltage standing wave ratio, o simplemente SWR). Esto es la definicin histrica de la ROE, que desde luego slo es aplicable a lneas lo bastante largas como para que contengan por lo menos un mximo y un mnimo. Pero se demuestra matemticamente que este nmero coincide con la relacin entre la Z0 de la lnea, y la resistencia a la que est conectada. O bien, si esta cuenta da menor que 1, se invierten los operandos. Por eso, tanto una carga de 25ohm como una de 100 producen una ROE de 2 en un cable de 50 (esta cuenta sencilla vale slo para cargas puramente resistivas, sin reactancia). As, en la prctica, la idea que se busca expresar con la ROE es la de relacin de impedancias. Tanto es as, que en el llamado medidor de ROE (rometro para los amigos), lo que marca la aguja rigurosamente hablando no es necesariamente la ROE, sino la relacin entre el valor de lo que ve y la impedancia para la que est hecho el instrumento. Si un rometro diseado para lneas de 50ohm se coloca al final de un cable de, por ejemplo, 75, lo que se medir ser errneo: el instrumento no puede adivinar en cunto anda la verdadera relacin de mximos y mnimos dentro del cable.A propsito, es conveniente desterrar la costumbre de decir que la ROE es de, por ejemplo, "1,5 a 1", y en vez de ello especificar simplemente que es de "1,5". A diferencia de cuando se especifica una relacin de transformacin o la escala de un plano, aqu no interesa especificar un orden

La ROE en un cable o gua de onda puede medirse con un medidor de ROE o reflectmetro.

Tambin denominado acoplador direccional, medidor de potencia direccional, o monimatch, algunos reflectmetros se calibran en vatios directos y vatios reflejados

Un reflectmetro sencillo puede constar de una lnea coaxial corta con un trozo pequeo de cable situado en el interior conectado a travs de un acoplador direccional paralelo al conductor central Este cable alimenta a un medidor de ccc de ROE calibrado a travs de un diodo. Cuando la ROE esa 1:1 no hay deflexin en el medidor pero cuando ROE aumenta, la lectura aumenta. Debido a las ligeras variaciones en la frecuencia y a los cambios ambientales, en la prctica la mejor ROE que puede conseguirse es, mas o menos, 1,2:12 A partir de ah es necesario adaptar la impedancia. Un acoplador colocado en sentido contrario permite hacer lecturas de la seal reflejada. Si se colocan dos acopladores direccionales en oposicin pueden muestrearse el movimiento de la seal de avance y el de la seal reflejada. Las lneas discontinuas de la figura indican como se muestrea la seal reflejada. Si se calibra el mismo tipo de dispositivo en vatios y se facilita algunos medios para obtener un nivel de referencia puede utilizarse un vatmetro de RF.

MODOS DE PROPAGACIN

Las ondas electromagnticas viajan a lo largo de la gua de onda en diferentes configuraciones llamados modos de propagacin determinados por estndares designando los modos de propagacin para guas de ondas rectangulares como TE m, n para ondas elctricas transversales y TM m, n para ondas magnticas transversales. TE significa que las lneas de campo elctrico son transversales en todos los puntos (o sea perpendicular a l las paredes de la gua) y TM significa que las lneas de los campos magnticos son transversales en todos los puntos. En ambos casos m y n son enteros designando el nmero de medias longitudes de onda de intensidad elctrica o magnticas que existen entre cada par de paredes m se mide a lo largo del eje x de la gua de onda y n se mide a lo largo del eje y

La figura muestra el patrn de campo electromagntico para una onda de modo TE1, 0 al que se lo llama generalmente modo dominante por que es el modo ms natural Son posibles, sin embargo modos superiores pero no es deseable que as sea por que no acoplan bien a la carga y ocurren reflexiones crendose ondas estacionarias.

En la figura los vectores de campo elctrico (E) son paralelos entre s y perpendicular a la cara ancha de las guas amplitud es mayor a mitad de camino entre las paredes angostas y se reduce a cero l las paredes. Los vectores de campo magntico H (lneas punteadas) tambin son paralelos entre s y perpendiculares a los vectores de campo elctrico. La intensidad magntica es constante en la direccin vertical a travs de la seccin de la gua. La onda se propaga en la direccin longitudinal de la gua, en forma perpendicular a los vectores E y H

Las guas de onda electromagnticas se analizan resolviendo las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones tienen soluciones mltiples, o modos, que son los autofunciones del sistema de ecuaciones. Cada modo es pues caracterizado por un autovalor, que corresponde a la velocidad de propagacin axial de la onda en la gua.

Los modos de propagacin dependen de la

onda" longitud de onda, de la polarizacin y de las dimensiones de la gua. El modo longitudinal de una gua de onda es un tipo particular de

estacionaria" onda estacionaria formado por ondas confinadas en la cavidad. Los modos transversalesse clasifican en tipos distintos:

modo TE (Transversal elctrico), la componente del campo elctrico en la direccin de propagacin es nula.

modo TM (Transversal magntico), la componente del campo magntico en la direccin de propagacin es nula.

modo TEM (Transversal electromagntico), la componente tanto del campo elctrico como del magntico en la direccin de propagacin es nula.

modo hbrido, son los que s tienen componente en la direccin de propagacin tanto en el campo elctrico como en el magntico.

En guas de onda rectangulares el modo fundamental es el TE1,0 y en guas de onda circulares es el TE1,1.

El

de banda" ancho de banda de una gua de onda viene limitado por la aparicin de modos superiores. En una gua rectangular, sera el TE0,1. Para aumentar dicho ancho de banda se utilizan otros tipos de gua, como la llamada "Double Ridge", con seccin en forma de "H".

IMPEDANCIA CARACTERSTICAEs anloga a la zo de las lneas de transmisin de cables paralelos. La impedancia caracterstica de una gua de onda tiene el mismo significado que la impedancia caracterstica de una lnea de transmisin, con relacin al acoplamiento de la carga, reflexiones de la seal y ondas estacionarias. Se expresa matemticamente de la siguiente forma

zo= impedancia caracterstica

fc=frecuencia de corte

f=frecuencia de operacin

Zo es por lo general mayor que 377 Ohm En la frecuencia de corte zo tiende al infinito y a una frecuencia igual al doble de fc zo=435 Ohm Dos guas de onda con la misma dimensin b de longitud tendr igual frecuencia de corte y el mismo valor de impedancia caractersticas sin embargo si estas dos guas se conectan juntas extremo con extremo y se propaga la onda a lo largo de ellas ocurrir una discontinuidad en el punto de unin y ocurrirn reflexiones aunque su impedancia sean iguales. Se utilizan para solucionar los inconvenientes adaptadores especiales.

OTROS TIPOS DE GUAS DE ONDA

Gua de onda circular

Es la ms comn y se utiliza para radar y microondas, cuando es necesario o ventajoso propagar tanto ondas polarizadas verticalmente como horizontalmente en la misma gua de ondas. La figura muestra dos partes de la gua de onda circular unidas por una junta de rotacin.

El comportamiento de una gua de onda circular es igual al de una gua de onda rectangular pero los clculos se hacen de manera distinta, la longitud de onda de corte para una gua de onda circular se calcula

o= /kr

o= longitud de onda de corte

r= radio interno de la gua de onda

kr=Solucin de la ecuacin de Bessel

Debido a que el modo de propagacin con la longitud de onda ms grande es la que tiene el valor ms pequeo para kr el modo TE 1,1 es dominante para guas de ondas circulares. La longitud de onda de corte para este modo se reduce a

o=1,7 d

d= dimetro de la gua de onda

La gua de onda es ms fcil de fabricar que una gua de onda rectangular. Sin embargo la gua de onda circular tiene un rea mucho mayor que la gua rectangular correposdiente para la misma seal. Otra desventaja de la gua de onda circular es que el plano de polarizacin puede rotar mientras que la onda se propaga a lo largo de l(o sea que la onda polarizada horizontalmente puede volverse polarizada verticalmente)

Gua de onda acanalada

La figura muestra dos tipos de ondas acanaladas en ms costosa de fabricar sin embargo permite la operacin a frecuencias ms bajas para un tamao determinado Una gua de onda acanaladas tiene ms prdidas por unidad de longitud que la gua rectangular Estas caractersticas limitan su uso.

Guas de ondas flexiblesLa figura muestra una longitud de onda rectangular flexible, que consiste de listones envueltos en espiral de latn o cobre La parte superior est cubierta con una capa suave dielctrica (hule) para mantener la gua de onda hermtica contra el aire y el agua: Pequeos pedazos de gua de ondas flexibles se utilizan en los sistemas de microondas cuando varios transmisores y receptores estn interconectados a una unidad compleja para combinar o separar, la gua de onda flexible se utiliza extensamente para pruebas de microondas

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