Teoría de las guías de ondas - arturo lara morales

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Teoría de las guías de ondas
4.1 Introducción
El método matemático que se utiliza para analizar una determinada línea o ducto de transmisión depende fundamentalmente del tamaño eléctrico del espacio por el cual se propagan las ondas electromagnéticas. Todo es cuestión de escala.
Si el espacio es pequeño comparado con la longitud de onda característica, Xo, entonces se aplican la teoría de circuitos de corriente alterna y la teoría general de líneas de transmisión vistas en el capítulo 2.
Cuando dicho espacio (la sección de corte transversal de la línea o ducto) tiene dimensiones del mismo orden que el tamaño de la longitud de onda característica, ocurren efectos de propagación de la onda que pueden ser descritos resolviendo las ecuaciones de Maxwell y empleando campos electromagnéticos, en lugar de corrientes y voltajes como en el capítulo 2. Estos conceptos ya se plantearon de manera introductoria en las secciones 1.4 y 1.5.
En cambio, si el espacio (por ejemplo, el aire o “el espacio libre”) por el que una onda electromagnética viaja es grande comparado con la longitud de onda característica, es válido describir el comportamiento de propagación, en forma muy aproximada, por medio de una onda electromagnética plana. Mientras mayor sea el espacio de propagación en términos eléctricos, mejor será la aproximación usando una onda plana (Tabla 4.1).
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Tabla 4-1 Método de análisis según las dimensiones del espacio de propagación.
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Teoría de circuitos de c.a. y teoría
general de líneas de transmisión • ,
Campos electromagnéticos y modos
superiores de propagación
- Onda electromagnética TEM plana y
uniforme
Los efectos de propagación en las guías de ondas cuyas dimensiones transversales son comparables a Xo serán estudiados en este capítulo. Se verán las guías rectangulares y circulares, que son las de mayor uso en los sistemas prácticos de microondas terrestres y comunicaciones por satélite. También se estudiará el comportamiento de las placas paralelas y de la guía de ondas elíptica [véanse las Figs. 1-3 b), f), g) y h)]. Con la excepción de las placas paralelas, las demás guías son “huecas”, pues consisten de un solo conductor cerrado, en cuyo interior generalmente hay aire.
Con el ñn de entender mejor qué ocurre dentro de una guía hueca (rectangular, circular o elíptica), el presente análisis se iniciará con un recordatorio de las propiedades de una onda electromagnética plana; después se tratará el caso de las placas paralelas, que pueden conducir tanto una onda TEM como también modos superiores; y finalmente, se estará preparado para analizar las guías de un solo conductor o huecas.