La ingeniería de microondas se ocupa del estudio y diseño de circuitos, componentes y sistemas de microondas . En este campo se aplican principios fundamentales a las técnicas de análisis, diseño y medición. Las longitudes de onda cortas implicadas distinguen a esta disciplina de la ingeniería electrónica . Esto se debe a que existen diferentes interacciones con circuitos, transmisiones y características de propagación en frecuencias de microondas.
Algunas teorías y dispositivos que pertenecen a este campo son las antenas , el radar , las líneas de transmisión , los sistemas espaciales ( teledetección ), las mediciones, los peligros de la radiación de microondas y las medidas de seguridad.
Durante la Segunda Guerra Mundial , la ingeniería de microondas jugó un papel importante en el desarrollo de un radar que podía localizar con precisión los barcos y aviones enemigos con un haz enfocado de radiación electromagnética . Los fundamentos de esta disciplina se encuentran en las ecuaciones de Maxwell y el trabajo de Heinrich Hertz , la teoría de guía de ondas de William Thomson , JC Bose , el klistrón de Russel y Varian Bross, así como las contribuciones de Perry Spencer y otros. [1]
Microondas es un término utilizado para identificar ondas electromagnéticas por encima de 10 3 megahertz (1 Gigahertz) hasta 300 Gigahertz debido a las longitudes de onda físicas cortas de estas frecuencias. La energía de longitud de onda corta ofrece claras ventajas en muchas aplicaciones. Por ejemplo, se puede obtener suficiente directividad utilizando antenas relativamente pequeñas y transmisores de baja potencia. Estas características son ideales para su uso tanto en aplicaciones de radar y comunicación militares como civiles. Las antenas pequeñas y otros componentes pequeños son posibles gracias a las aplicaciones de frecuencia de microondas. La ventaja del tamaño puede considerarse como parte de una solución a los problemas de espacio, peso o ambos. El uso de frecuencias de microondas es significativo para el diseño de radares de a bordo porque hace posible la detección de objetivos más pequeños. Las frecuencias de microondas presentan problemas especiales en la transmisión, generación y diseño de circuitos que no se encuentran en frecuencias más bajas. La teoría de circuitos convencional se basa en voltajes y corrientes , mientras que la teoría de microondas se basa en campos electromagnéticos . [2]
Los aparatos y técnicas pueden describirse cualitativamente como "microondas" cuando las longitudes de onda de las señales son aproximadamente las mismas que las dimensiones del equipo, de modo que el modelo de elementos concentrados es inexacto. Como consecuencia, la técnica práctica de microondas tiende a alejarse de las resistencias discretas , los condensadores y los inductores utilizados con ondas de radio de frecuencia más baja . En cambio, el modelo de elementos distribuidos y la teoría de líneas de transmisión son métodos más útiles para el diseño y el análisis. Las líneas de transmisión de cable abierto y coaxial dan paso a las guías de onda y las líneas de banda , y los circuitos sintonizados de elementos concentrados son reemplazados por resonadores de cavidad o líneas resonantes. Los efectos de reflexión , polarización , dispersión , difracción y absorción atmosférica generalmente asociados con la luz visible son de importancia práctica en el estudio de la propagación de microondas . Las mismas ecuaciones de la teoría electromagnética se aplican en todas las frecuencias. [1] [3]
La disciplina de ingeniería de microondas ha cobrado relevancia a medida que el dominio de las microondas se traslada al sector comercial y ya no es aplicable únicamente a las tecnologías militares de los siglos XX y XXI . Los componentes económicos y las comunicaciones digitales en el dominio de las microondas han abierto áreas pertinentes para esta disciplina. Algunas de estas áreas son el radar, los satélites , la radio inalámbrica , la comunicación óptica , los circuitos informáticos más rápidos y el radar anticolisión. [4]
Muchas universidades ofrecen ingeniería de microondas. A continuación se ofrecen algunos ejemplos.
La Universidad de Massachusetts Amherst ofrece programas de investigación y educación en teledetección por microondas, diseño de antenas y sistemas de comunicaciones. Se ofrecen cursos y proyectos de posgrado. Las especialidades incluyen diseño de circuitos integrados de microondas y RF, ingeniería de antenas, electromagnetismo computacional, propagación de ondas de radio, sistemas de radar y teledetección, procesamiento de imágenes y obtención de imágenes en THz. [5] [6]
La Universidad Tufts ofrece un programa de certificación en Ingeniería de Microondas e Inalámbrica como parte de sus programas de estudios de posgrado. Puede aplicarse a una maestría en ingeniería eléctrica. El estudiante debe tener una licenciatura apropiada para inscribirse en este programa. [4]
La Universidad de Auburn ofrece investigación en el campo de las microondas. El Centro de Investigación y Educación en Ingeniería Inalámbrica es uno de los tres centros de investigación. La universidad también ofrece una licenciatura en Ingeniería Inalámbrica con especialización en Ingeniería Eléctrica Inalámbrica. [7] [8] [9]
La Universidad Bradley ofrece una licenciatura y un posgrado en su Programa de Ingeniería de Microondas e Inalámbrica. Cuenta con un Laboratorio Avanzado de Microondas, un Laboratorio de Comunicación Inalámbrica y otras instalaciones relacionadas con la investigación. [10]
Existen sociedades profesionales pertinentes a esta disciplina:
La Sociedad de Teoría y Técnicas de Microondas del IEEE (MTT-S) "promueve el avance de la teoría de microondas y sus aplicaciones...". La sociedad también publica revistas revisadas por pares y una revista. [11]
Existen revistas revisadas por pares y otras publicaciones académicas periódicas que cubren temas relacionados con la ingeniería de microondas. Algunas de ellas son IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques , IEEE Microwave and Wireless Components Letters , Microwave Magazine, [12] IET Microwaves, Antennas & Propagation, [13] y Microwave Journal. [14]
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