ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS GUIADAS Prof. Ing. Esteban Salvador Olivares López

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Objetivo general El alumno resolverá problemas básicos relacionados con la propagación de las ondas electromagnéticas en medios con frontera, tales como: líneas de transmisión coaxiales y bifilares, guías de onda rectangulares y circulares, fibras ópticas, capaces de confinar ondas electromagnéticas más usadas en las ramas de la Ingeniería Eléctrica y Electrónica. CONTENIDO SINTÉTICO: I Líneas de transmisión. II. Guías de onda. III. Líneas de cinta y microcinta. IV. Fibras ópticas. V. Cableado estructurado.

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UNIDAD II

Objetivos particulares de la unidad El alumno analizará la propagación de las ondas electromagnéticas en diferentes medios.

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Temario Unidad 1I: Guías de onda 2.0 Guías de onda rectangulares y circulares. 2.1 Modos de propagación en las guías de onda rectangular y cilíndrica. 2.2 Ecuaciones que definen el comportamiento de las Guías de Onda. 2.3 Parámetros de propagación. Atenuación, constante de fase, frecuencia de corte, longitud de onda, longitud de onda de corte, impedancia de onda, velocidad de grupo, velocidad de fase, pérdidas en la guía. Consideraciones de Diseño. 2.4 Formas de alimentación o excitación. 2.5 Aplicaciones.

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2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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“Es un medio limitado conductor (estructura hueca guiada) en el que se transmite energía o información entre dos o más puntos, con la menor pérdida posible.”

Para transmisión de energía se utilizan frecuencias bajas. Para transmisión de información se utilizan frecuencias altas.

2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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Las guías de onda presentan menor perdida que las líneas de transmisión, ya que la propagación de las ondas electromagnéticas se lleva a cabo en su interior.

Guía de onda

Cavidad

Cinta

Óptica

2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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Las guías de onda de cavidad más comunes son rectangulares o circulares, aunque podemos encontrar, por ejemplo la elíptica que tiene una sección transversal uniforme y es muy utilizada para radiocomunicaciones.

2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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Características Línea de transmisión Guía de onda

Modo de transmisión TEM Varios

Frecuencias 0 Hz a 3 GHz 3 GHz – 300 GHz

Potencia Menor a altas frecuencias

Mayor a altas frecuencias

2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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De la variedad de estructuras podemos encontrar: ◦ Rígida. ◦ Rígida torcida. ◦ Flexible. ◦ Accesorios: Codos, empalmes, transformadores, acopladores,

adaptadores, atenuadores, aisladores, circuladores, filtros, etc.

Para más ejemplos consulte: http://www.xianmicrowave.com/cp_e.asp?fh=1&dlid=22, http://es.commscope.com/Product-Catalog/Wireless/Product/Transmission-Line-Systems/Transmission-Lines/Rectangular-Waveguide/, http://es.commscope.com/catalog/wireless/2147485683/product.aspx?id=69.

2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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El análisis de las guías de onda rectangulares es más sencillo que el análisis de las guías de onda circulares, ya que para estas se requiere del conocimiento de las funciones de Bessel y su diseño es más complejo.

2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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Una guía de onda rectangular, con dimensiones de dos veces el ancho contra la altura, aproximadamente. Para el ancho se debe considerar una dimensión mínima de media longitud de onda. Esto es más fácil de comprender si miramos que una rebanada infinitesimal da la sección transversal de la guía de onda, es un par de líneas de transmisión de media longitud de onda terminadas en corto circuito y conectadas espalda a espalda. En los extremos tenemos una terminación en corto circuito, sin embargo en el centro (unión espalda con espalda) tenemos el equivalente de un circuito abierto, un lugar muy apropiado para la propagación de la onda EM, con una mínima atenuación. Ya considerando la profundidad, es necesario hace notar que las paredes deben representar bajas pérdidas, por lo que deben tener un acabado altamente pulido y buenas conductoras. Respecto al relleno, este debe ser lineal, homogéneo e isotrópico; de tal manera que el aire en su interior debe mantenerse seco, presurizado y deshumidificado.

2.0 Guías de onda rectangulares y circulares.

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(4EM1 y 4EM2) Tarea para completar esta sección: ◦ Resumen del capítulo 12 (Elementos de

electromagnetismo, Mattew N.O. Sadiku), págs. 542 a 562, en la libreta de apuntes. Mantener la continuidad del desarrollo de la ecuaciones. Elaborar o pegar las ilustraciones. Copiar los ejemplos y resolver todos los ejercicios.