Introducción a las Microondas, Diapositivas de Ingeniería de Microondas y Acústica

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INTRODUCION LAS

MICROONDAS

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Introducción Teórica Ondas microondas La existencia de ondas electromagnéticas fue predicha por Maxwell en 1864 apartir de las denominadas desde aquel entonces, Ecuaciones de Maxwell. Se presenta a continuación un breve repaso a estas ecuaciones. Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. En el dominio de la frecuencia se presentan asi,

INTRODUCION LAS MICROONDAS

INTRODUCION LAS MICROONDAS

• Donde D es la densidad de flujo eléctrica; ρ es la densidad de carga eléctrica;
• B es la densidad de flujo magnética;
• E r es la intensidad del campo eléctrico; ω es la frecuencia;
• H r es la intensidad del campo magnético;
• σ es la conductividad y
• ε es la permitividad dieléctrica. Estas cuatro ecuaciones junto con la fuerza de Lorentz, son las que explican cualquier fenómeno electromagnético. Las ondas electromagnéticas se originan debido a que un campo magnético variable genera un campo eléctrico y debido a que un campo eléctrico variable produce un campo magnético. La radiación electromagnética se puede ordenar en un espectro que se extiende desde ondas de frecuencias muy elevadas hasta frecuencias muy bajas.

INTRODUCION LAS MICROONDAS

• Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética

del conjunto de las ondas electromagnéticas. La energía

electromagnética referida a una determinada frecuencia, tiene una

longitud de onda λ correspondiente, mediante la siguiente relación,

λ = c/f (1.5)

INTRODUCION LAS MICROONDAS

• Se define como ondas microondas o microondas al rango de ondas

electromagnéticas situadas entre los 300 MHz y los 300 GHz, o lo que

es lo mismo para longitudes de onda entre 1mm y 1m.

• Sin embargo en la actualidad la palabra microondas en el campo de la

Ingeniería Electrónica se refiere a un rango de frecuencias superior a

1GHz

• Este rango esta incluido en las bandas de radiofrecuencia,

concretamente en las UHF (ultra-high frequency), SHF (super-high-

frequency) y EHF (extremely high frequency).

Líneas de transmisión

• Una línea de transmisión es una estructura material utilizada para dirigir la

transmisión de energía en forma de ondas electromagnéticas. Se conocen

como líneas de transmisión a todos los medios materiales capaces de guiar

las ondas electromagnéticas en modo TEM (modo transversal

electromagnético).

• Un modo TEM se caracteriza por el hecho de que tanto el campo eléctrico,

como el campo magnético que forman la onda son perpendiculares a la

dirección en que se propaga la energía.

• Para que existan propagación energética en modo TEM, es necesario que

existan al menos dos conductores eléctricos y un medio dieléctrico entre

ambos (que puede ser aire o incluso vacío).

• El ejemplo que interesa al proyecto es el de una línea microstrip.

Líneas de transmisión DE MICROONDAS La imagen muestra un ejemplo de línea de transmisión, donde se distinguen las dos zonas conductoras, la zona rectangular de color grisáceo junto con el plano de masa y el medio (sustrato dieléctrico) de altura h. En una línea de transmisión se pueden definir tensiones y corrientes mediante una representación circuital con parámetros distribuidos. El modelo circuital equivalente de un tramo de línea de transmisión ideal de longitud infinitesimal Δz, esta compuesto por una bobina serie que representa la autoinducción L de la línea de transmisión por unidad de longitud, y un condensador en paralelo para modelar la capacidad por unidad de longitud C, de dimensiones F/m

Líneas de transmisión

• Vz V z V-z Vo ・ e Vo- ・ e (1.7)
• Iz I z I-z Io ・ e Io- ・ e (1.8)

Líneas de transmisión

• La teoría de circuitos es una simplificación de la Teoría Electromagnética de

Maxwell, basadas en la consideración de corrientes cuasi estacionarias, lo

que implica que solo puede aplicarse cuando la longitud de onda de las

señales presentes en el circuito es mucho mayor (100 veces mas como

mínimo) que las dimensiones físicas de este.

• La propagación de las ondas es instantánea, a veces se les llama circuitos

de parámetros concentrados.

• En este caso la λ (~40mm) no tendrá tanta diferencia de dimensiones con

los parámetros del circuito (~4mm), por lo que la teoría clásica de circuitos

dejara de ser útil para la obtención de los resultados deseados

Líneas de transmisión

Líneas de transmisión