GUÍA DE ONDA RECTANGULAR

7/16/2019 GUA DE ONDA RECTANGULAR

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GUA DE ONDA RECTANGULAR

GUA DE ONDA RECTANGULAR

Las guas de onda rectangulares son las formas ms comunes de guas de onda.La energa electromagntica se propaga a travs del espacio libre como ondaselectromagnticas transversales (TEM) con un campo magntico, un campoelctrico, y una direccin de propagacin que son mutuamente perpendiculares.Una onda no puede viajar directamente hacia abajo de una gua de onda sinreflejarse a los lados, porque el campo elctrico tendra que existir junto a unapared conductiva. Si eso sucediera, el campo elctrico hara un corto circuito porlas paredes en s. Para propagar una onda TEM exitosamente a travs de unagua de onda, la onda debe propagarse a lo largo de la gua en forma de zig-zag,con el campo elctrico mximo en el centro de la gua y cero en la superficie de

las paredes.

c = c / 2a

Donde:

c : frecuencia de corte (Hz)

c = 3x108 (m/s) (velocidad de la luz del espacio libre)

a : longitud en seccin transversal (m)*

Llamaremosa como la ms anchas de las dos dimensiones

En trminos de longitud de onda:

c = 2a c : longitud de onda de corte

a : longitud en seccin transversal (m)

La velocidad de las ondas en una gua de onda, vara con la frecuencia Existendos tipos de velocidades:

Velocidad de Fase (velocidad a la que una onda cambia de fase)

Velocidad de Grupo (velocidad a la que se propaga una onda)


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Tomaremos el eje Z como direccin de propagacin de las ondas en el interior dela gua de onda rectangular. Las direcciones X y Y sern direcciones transversalesa la propagacin.

FRECUENCIA DE CORTE

La frecuencia de corte de una gua de ondas electromagnticas es la frecuenciams baja para que un modo se propagan en la misma.Las frecuencias por debajode la frecuencia de corte no sern propagadas por la gua de onda.

En la fibra ptica, es ms comn tener en cuenta la longitud de onda de corte (es

la longitud de onda mnima que puede propagarse en una gua de onda) que sepropaga en una fibra ptica o gua de ondas.

La frecuencia de corte se encuentra con la ecuacin caracterstica de la ecuacinde Helmholtzpara las ondas electromagnticas, que se deriva de la ecuacin deonda electromagntica.
http://3.bp.blogspot.com/-1eLae6WEFZ0/UL0x32QOi3I/AAAAAAAAACs/Gr5TtIdZ2Ek/s1600/onda+rect.jpg


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Por lo tanto, cualquier frecuencia de excitacin ms baja que la frecuencia de corte se atena, envez de propagar.

La frecuencia y la longitud de onda de corte se determinan por las dimensiones deseccin transversal de la gua de onda.

La frecuencia de corte de los modos TEM (transversal electromagnticos) es cero.

Los modos TE y TM que aparecen en guas de ondas (formadas por dielctrico homogneo lineal eistropo y conductores perfectos) tienen frecuencias de corte no nulas que dependen no slo delas caractersticas del dielctrico por el que se propaga la energa, sino de la geometra de la guade ondas que soporta el modo.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UNA GUA DE ONDA

Las guas de onda presentan las siguientes ventajas y desventajas con respecto a

las lneas de Tx y una lnea coaxial.

Ventajasa) Blindaje total, eliminando prdidas por radiacin

b) No hay prdidas en el dielctrico, pues no hay aisladores dentro

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

d) Mayor capacidad en el manejo de potencia

e) Construccin ms simple que un coaxial

Desventajas.

a) La instalacin y la operacin de un sistema de Gd O son ms complejas.

b) Considerando la dilatacin y contraccin con la temperatura, se debe sujetarmediante soportes especiales

c) Se debe mantener sujeta a presurizacin para mantener las condiciones deuniformidad del medio interior.

MODO DE PROPAGACION

Las ondas electromagnticas viajan a travs de las guas por medio de diversasconfiguraciones a las que llamamos nodos de propagacin.


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Un modo es la manera en la que la energa se puede propagar a lo largo de lagua de onda, cabe aclarar que todos modos deben satisfacer ciertas condicionesde frontera para que se puedan dar.

Los modos de propagacin dependen de la longitud de onda, de la polarizacin yde las dimensiones de la gua.

El modo longitudinal de una gua de onda es un tipo particular de ondaestacionaria formado por ondas confinadas en la cavidad.

Los modos transversales se 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 ladireccin de propagacin es nula.

Modo TEM (Transversal electromagntico), la componente tanto del campo elctricocomo del magntico en la direccin de propagacin es nula.

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

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

Ondas electromagnticas

Las radiaciones electromagnticas son las generadas por partculas elctricas ymagnticas movindose a la vez (oscilando). Cada partcula genera lo que sellama un campo, por eso tambin se dice que es una mezcla de un campoelctrico con un campo magntico. Estas radiaciones generan unas ondas que sepueden propagar (viajar) por el aire e incluso por el vaco.

Imaginemos que movemos de forma oscilatoria (de arriba a bajo) una partculacargada elctricamente (o magnticamente), se crea una perturbacin a sualrededor, que es lo que llamamos una onda. Si la partcula tiene un componenteelctrico, pero tambin uno magntico ya tenemos generada una radiacinelectromagntica, con su onda electromagntica.
http://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Polarizaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Modo_longitudinal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Modo_transversal_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Modo_fundamental&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Modo_fundamental&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Modo_transversal_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_estacionariahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Modo_longitudinal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Polarizaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_onda


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Una onda electromagntica no se genera por una sola partcula, sino que son dospartculas diferentes, una elctrica y otra magntica. Adems su movimiento esperpendicular, lo que hace la onda sea una mezcla de dos ondas perpendiculares,una elctrica y otra magntica.

Aqu vemos en la figura las dos ondas generadas por las dos partculas a la vez.Una movindose sobre el eje Z y la otra sobre el eje Y.

Las ondas electromagnticas se usan en la radio, la televisin, internet, etc.,y sediferencia por su frecuencia.

Frecuencia:nmero de veces que se repite la onda durante un segundo detiempo.

Frecuencia grande = Longitud de onda pequea

Frecuencia pequea = longitud de onda grande.

Se ha creado una escala para clasificarlas, por orden creciente de longitudes deonda

( o decreciente por su frecuencia) llamada Espectro Electromagntico.

Espectro electromagntico: es un conjunto de ondas electromagnticas queabarcan un amplio rango de frecuencias desde la luz visible, infrarroja, ultravioleta,

rayos X, rayos gama, Radiofrecuencia y Microondas.
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Modo dominante. Potencia transmitida por cada modo.

El modo con la frecuencia de corte ms baja se denomina el modo dominantedela gua. Es habitual para seleccionar el tamao de la gua de tal manera que sloeste modo uno puede existir en la banda de frecuencias de operacin.

En rectangulares y circulares (tubo hueco) guas de onda, los modos dominantesse designan el modo TE 1,0 y 1,1 TE modos, respectivamente.

Los modos pueden separarse en dos grupos generales:

Transversal Magntico (TM) donde el campo magntico es siempretransversal a la direccin de propagacin, pero existe un componente delcampo elctrico en la direccin de propagacin.

Transversal Elctrico (TE)en el que el campo elctrico es siempre transversal,

pero existe un componente del campo magntico en la direccin depropagacin.
http://3.bp.blogspot.com/-QqTht5Rb8Qc/UL3-Kt1mNhI/AAAAAAAAAEM/XPMt6d1sPSk/s1600/ESPECTRO.png


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El modo de propagacin se identifica por dos letras seguido por dossubndices numricos.

Por ejemplo el TE 10, TM 11, etc.

El nmero de modos posibles se incrementa con la frecuencia para un tamaodado de gua, y existe un modo, llamado modo dominante, que es el nico quese 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 laprctica, generalmente la dimensin Y es igual a 0.5 X para evitar laposibilidad de que se opere en otro modo que no sea el modo dominante.

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 res el radio de la gua circular. Todos los valores se refieren al mododominante.

Tipo de gua Rectangular Circular

Longitud de onda de corte 2X 3,41r

Longitud de onda mxima transmitida con poca atenuacin 1,6X 3,2r

Longitud de onda mnima antes de que se transmita el modo

siguiente1,1X 2,8r

ONDA ESTACIONARIA

Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamadosnodos, permanecen inmviles.

Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igualamplitud, longitud de onda (o frecuencia) que avanzan en sentido opuesto a travs de un medio.

Se producen cuando interfieren dos movimientos ondulatorios con la misma frecuencia, amplitudpero con diferente sentido, a lo largo de una lnea con una diferencia de fase de media longitud deonda.

Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio que puede ser: cuerda, tubo conaire, membrana, etc.


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La amplitud de la oscilacin para cada punto depende de su posicin, la frecuencia es la mismapara todos y coincide con la de las ondas que interfieren. Tiene puntos que no vibran (nodos), quepermanecen inmviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con unaamplitud de vibracin mxima, igual al doble de las ondas que interfieren, y con una energamxima. El nombre de onda estacionaria proviene de la aparente inmovilidad de los nodos. Ladistancia que separa dos nodos o dos antinodos consecutivos es media longitud de onda.

Se puede considerar que las ondas estacionarias no son ondas de propagacin sino los distintosmodos de vibracin de la cuerda, el tubo con aire, la membrana, etc. Para una cuerda, tubo,membrana,... determinados, solo hay ciertas frecuencias a las que se producen ondasestacionarias que se llaman frecuencias de resonancia.

La ms baja se denomina frecuencia fundamental, y las dems son mltiplos enteros de ella(doble, triple).

Ejemplo de onda estacionaria:

Publicado porMarcos Sanchezen10:08

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Atenuacin

La Atenuacin es la disminucin del nivel de una seal cuando pasa a travs de un

elemento de un circuito, o bien se define como la diferencia entre la potencia transmitida y

la potencia recibida, debido a la prdida en los medios de transmisin. Se mide en

Decibles o porcentajes. Por lo general, la atenuacin depende de la frecuencia, eso es la

cantidad de atenuacin vara en funcin de la frecuencia.

Las prdidas en una gua de paredes conductoras se deben a dos causas: al hecho de

que el dielctrico interior no es perfecto, y a que el conductor tiene una conductividad

finita.
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Por ejemplo, la luz solar es atenuada por gafas oscuras, los rayos X son atenuadas por el

plomo, y la luz y el sonido son atenuadas por el agua.

Publicado porMarcos Sanchezen10:11

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