Guía de onda
El significado original y más común[1] es un tubo metálico conductor hueco que se usa para transportar ondas de radio de alta frecuencia, particularmente microondas.
Estas guías se basan en la anulación del campo eléctrico en el conductor.
Sin embargo existen guías de ondas basadas en otros principios, como la refracción en dieléctricos.
Algunas estructuras naturales también pueden actuar como guías de ondas.
Las ondas se propagan en todas direcciones en el espacio abierto como ondas esféricas (si bien, estrictamente, no existe tal cosa como un emisor isotrópico de radiación electromagnética).
Una guía de ondas confina la onda para que se propague en una dimensión, de modo que, en condiciones ideales, la onda no pierde potencia mientras se propaga.
Investigaciones prácticas reanudadas en la década de 1930 por George C. Southworth en Bell Labs y Wilmer L. Barrow en el MIT.
estaba en el Laboratorio de Radiación (Rad Lab) del MIT, pero muchos otros participaron en los EE. UU.
El jefe del Grupo de Desarrollo Fundamental en Rad Lab fue Edward Mills Purcell.
Sus investigadores incluyeron a Julian Schwinger, Nathan Marcuvitz, Carol Gray Montgomery y Robert H. Dicke.
- H. Mayer, vicepresidente en tiempo de guerra de Siemens & Halske Incluso se permitió a los académicos alemanes continuar publicando sus investigaciones en este campo porque no se consideraba importante.
También se puede utilizar un conductor rectangular blindado, que tiene ciertas ventajas de fabricación sobre el cable coaxial y puede considerarse el precursor de las tecnologías planas (stripline y microstrip).
Sin embargo, las tecnologías planas realmente comenzaron a despegar cuando se introdujeron los circuitos impresos.
Las paredes conductoras del tubo confinan la onda al interior por reflexión, debido a la ley de Snell en la superficie, donde el tubo puede estar vacío o relleno con un dieléctrico.
El dieléctrico le da soporte mecánico al tubo (las paredes pueden ser delgadas), pero reduce la velocidad de propagación.
En las guías, los campos eléctricos y los campos magnéticos están confinados en el espacio que se encuentra en su interior, de este modo no hay pérdidas de potencia por radiación y las pérdidas en el dieléctrico son muy bajas debido a que suele ser aire.
Dependiendo de la frecuencia, se pueden construir con materiales conductores o dieléctricos.
Generalmente, cuanto más baja es la frecuencia, mayor es la guía de onda.
Por ejemplo, el espacio entre la superficie terrestre y la ionosfera, la atmósfera, actúa como una guía de onda.
, y que transporta una onda monocromática (es decir, de frecuencia angular constante
Si en el interior de la guía no hay cargas ni corrientes libres, las ecuaciones de Maxwell que relacionan a un campo respecto al otro, tomarán la forma: donde el símbolo
El sistema consiste en una región que se extiende simétricamente a lo largo del eje
limitada por un material conductor de espesor despreciable (un ejemplo de esto sería un cilindro hueco cuyos radios interior y exterior son prácticamente iguales).
Al margen de lo anterior, la corriente producida es lo suficientemente pequeña como para no invalidar el desarrollo empleado.
Las guías de onda son muy adecuadas para transmitir señales debido a sus bajas pérdidas.
En práctica, el límite superior es la frecuencia a la cual modos más grandes pueden propagarse.
Los cables coaxiales pueden transmitir señales de altas frecuencias y tener distintas impedancias internas dependiendo del material con el cual están compuestos, tanto los conductores, como el dieléctrico.
Otra observación a realizar es como distintas guías coaxiales que poseen distintos factores de impedancias, producen reflexiones no deseadas en las uniones de las líneas.
Un ducto para la propagación sónica también se comporta como una línea de transmisión.
El ducto contiene algún medio, como aire, para soportar la propagación del sonido.
