INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ

ING. ELECTRÓNICAMC. SUSANA MÓNICA ROMÁN NÁJERA

VIII - C

LINEAS DE TRANSMISIÓN Y ANTENASAPLICACIÓN DE GUÍAS DE ONDA

GIRON ESCOBAR MISAELGOMEZ LOPEZ LUIS ALBERTOHDEZ. TORAL JAMIR JHOSET

JACINTO TRAPAGA MARIO ALBERTO LOPEZ ESPINOZA EDGAR

LOPEZ MENDOZA SAMUELMENDEZ VAZQUEZ FRANCISCO JAVIERQUINTAS VALLES ANTONIO DE JESUS

SIMOTA GUILLEN JOSE ALFREDO 

APLICACIONES DE LAS GUÍAS DE ONDAS

La guía de onda es otro medio de comunicación también muy usado, el cual opera en el rango de las frecuencias comúnmente llamadas como microondas (en el orden de GHz). Su construcción es de material metálico por lo que no se puede decir que sea un cable.

.El ancho de banda es extremadamente grande y es usada principalmente cuando se requiere bajas perdidas en la señal bajo condiciones de muy alta potencia como el caso desde una antena de microondas a el receptor/transmisor de radio frecuencia.

Las aplicaciones típicas de este medio es en las centrales telefónicas para bajar/subir señales provenientes de antenas de satélite o estaciones terrenas de microondas.

No todas las guias de onda son duras, también existen guías de onda más flexibles, existe un tipo de guía de onda que fabrica una compañía que se llama ANDREW, y a este tipo de guía de onda flexible se le conoce como Heliax

Las guías de onda son muy adecuadas para transmitir señales debido a su bajas pérdidas. Por ello, se usan en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y volumen, mayor que el de líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia. También se realizan distintos dispositivos en guías de onda, como acopladores direccionales, filtros, circuladores y otros .

Actualmente, son especialmente importantes, y lo serán más en el futuro, las guías de onda dieléctricas trabajando a frecuencias de la luz visible e infrarroja, habitualmente llamadas fibra óptica, útiles para transportar información de banda ancha, sustituyendo a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en general, las redes de datos.

Tipos de Guías de Onda Existen muchos tipos de guías de onda, presentándoles aquí las más  importantes: Guía de onda rectangular (circular, elíptica), Guía de onda de haz, Guía de onda tabicada: Guía de onda acanalada, guiada en V; guiada en H. Guía de onda carga periódicamente, Guía de onda dieléctrica:, Formada íntegramente por uno o varios materiales dieléctricos, sin ninguna pared conductora.

Transiciones guía de onda – coaxial

El conductor interno del coaxial se interna en la guía de onda para excitar el modo fundamental.

Transiciones guía de onda – guía de onda

• Pueden servir para cambiar la sección transversal de una guía (rectangular-rectangular o cilíndrica-cilíndrica) o para variar el tipo de guía de onda (rectangular-cilíndrica)

• Adaptación entre modos guía rectangular – guía cilíndrica

Atenuadores

Los atenuadores son componentes que reducen la potencia de la señal, en una cantidad previamente prefijada, absorbiendo o reflejando parte de su energía y disipándola en forma de calor.

• Existen dos tipos de atenuadores: fijos y variables.• Los atenuadores que reducen la potencia por efecto

Joule se conocen como atenuadores disipativos.

Atenuadores fijos para cable coaxialAtenuadores variables para cable coaxial

Atenuadores rotatorios

Desfasadores Coaxiales

Desfasadores en guía de onda

Varían el dieléctrico que rellena la guía o su sección transversal para variar la velocidad de propagación y, por tanto, el desfase que sufre la señal. También se construyen mediante híbridos y cortocircuitos móviles.

Guía de onda ranurada

Se emplea como antena para aplicaciones de radar en frecuencias de microondas. Antes de que se introdujese en radares superficiales de búsqueda, estos sistemas empleaban reflectores parabólicos. Una guía de onda ranurada no tiene reflector alguno, sino que emite directamente a través de las ranuras.

APLICACIÓN DE GUIAS DE ONDA

Una guía de onda ranurada no tiene reflector alguno, sino que emite directamente a través de las ranuras. El espaciado entre estas es crítico y debe ser múltiplo de la longitud de onda que se está usando para transmitir/recibir.

Entre los entornos de aplicación de estos dispositivos :

• Los radares de los aeropuertos

• Los sistemas que permiten que los trenes se detengan en el momento adecuado en las estaciones con mampara de seguridad.

ALGUNA APLICACIONES

Sistemas de telecomunicaciones

Utilizan la propagación de ondas en el espacio libre, pero también se puede transmitir información mediante el confinamiento de las ondas en cables o guías.

Actualmente, son especialmente importantes para transportar información de banda ancha, sustituyendo a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en general, las redes de datos.

Satélites

Están constituidos por uno o más dispositivos receptor-transmisores, cada uno de los cuales cubre una franja lo suficientemente ancha de la superficie terrestre obteniendo de esta manera una cobertura global.

Radar

El radar es un sistema que usa ondas electromagnéticas para medir distancias, altitudes, direcciones y velocidades de objetos estáticos o móviles como aeronaves, barcos, vehículos motorizados, formaciones meteorológicas y el propio terreno.

Microondas

La guía de onda es más comúnmente utilizada como una línea de transmisión de señales de microondas que se mueven entre transmisores o receptores y antenas. La guía de onda es un tubo hueco, y las señales de microondas se transmiten en el interior del tubo para mover la potencia de RF desde el punto A al punto B.

La tecnología de guía de onda es aún la principal elección para el diseño de elementos de alto rendimiento en sistemas de ondas milimétricas. Sin embargo, ésta no es muy adecuada para producción en masa de bajo costo debido a la necesidad de caros y tediosos procesos de calibración de los dispositivos finales.

Por otro lado, en la realización de circuitos integrados de bajas pérdidas se suelen encontrar algunos problemas relacionados principalmente con las limitaciones en rendimiento de la tecnología planar; en muchos casos, estructuras no planares como las guías de onda clásicas son necesarias. Es por este motivo que esquemas híbridos de estructuras planares y no planares resultan alternativas interesantes para el desarrollo de sistemas en microondas y ondas milimétricas.

En los últimos años se han propuesto algunas soluciones que permiten esta integración, la más utilizada es la que se basa en Substrate Integrated Waveguide (SIW). Esta tecnología permite implementar componentes utilizando todas las técnicas tradicionales de modelado y diseño desarrolladas para dispositivos en guía de onda rectangular.

En una guía de onda rectangular tradicional las ondas son confinadas dentro de ella y al estar rellena de dieléctrico aire, las pérdidas presentes en estas guías son mínimas, pero con desventajas como la dificultad de integración con otro medio, el peso y el tamaño.

A inicios de los años 90 surge una nueva tecnología denominada Substrate Integrated Waveguide (SIW) que consiste en sintetizar una guía de onda dentro de un substrato dieléctrico; habitualmente, esto se consigue creando paredes eléctricas artificiales utilizando vías metalizadas .

Esta tecnología permite el diseño y construcción de guías en el rango de microondas y ondas milimétricas. Se pueden diseñar resonadores, diplexores, filtros y otros circuitos usando una técnica de fabricación de bajo coste completamente compatible con técnicas PCB (Printed Circuit Board) y LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramic) .

La tecnología SIW se ha utilizado principalmente para la implementación de osciladores, filtros, divisores de potencia , acopladores direccionales, antenas , etc.

Asu vez, esta tecnología permite la fácil integración de dispositivos realizados en SIW con otros circuitos planares. Adicionalmente, la síntesis de una guía de onda rectangular en un substrato, permite la realización de transiciones eficientes de banda ancha entre esta guía y circuitos integrados planares.

La tecnología SIW se ha utilizado principalmente para la implementación de osciladores, filtros, divisores de potencia, acopladores direccionales, antenas, etc.

La guía SIW se construye colocando dos filas de agujeros metalizados en el substrato, como se muestra en la Fig. 1. La diámetro d de los agujeros, el espacio b entre ellos y la separación W entre las filas, son los parámetros físicos necesarios para el diseño de la guía.

Los principales parámetros que se deben considerar en un diseño con SIW son la altura del sustrato, su permitividad, y principalmente el radio y la separación de los postes, ya que con estos parámetros aseguramos que las paredes laterales de la guía tengan un comportamiento conductor y que no se presenten grandes pérdidas; sin embargo al tratarse de una estructura periódica, su análisis es más complicado comparado con la guía tradicional, por lo cual se utiliza una analogía con la guía rectangular clásica.

Por la forma en la que se construye una guía SIW, su excitación da lugar a una nueva transición que debe cumplir con buenas condiciones de adaptación para conseguir que toda la potencia que se suministre sea transferida a la guía y se garantice un nivel de pérdidas aceptable.

La línea microstrip es adecuada para excitar la guía de onda ya que los campos eléctricos de las dos estructuras están orientados aproximadamente en la misma dirección y comparten el mismo perfil. En la Figura No. 2 se visualizan las transiciones implementadas:

Utilizando acoplo por ranura

Este tipo de transición permite conectar dos guías SIW mediante una ranura situada entre dos caras adyacentes de las guías, como se indica en la Fig. 3

GUIA DE ONDA EN RADIOTERAPIA

El acelerador lineal utiliza tecnología de microondas (similares a la que se usa para radar) para acelerar los electrones en la parte del acelerador llamada "guía de ondas", y luego permite que estos electrones choquen contra un blanco de metal pesado. Como resultado de estos choques, los rayos X de alta energía son producidos del blanco. Estos rayos X de alta energía se dirigen al tumor del paciente y se conforman al salir de la máquina para formar un haz que corresponde con el tumor del paciente.

La guía de onda consta de una serie de discos con separaciones crecientes entre ellos que forman las cavidades de la estructura aceleradora en la que se aplicó alto vacío. El tamaño de las cavidades y la frecuencia de microondas deben ser tales que el electrón es acelerado en el espacio entre cavidades; o sea que el campo eléctrico tiene la dirección correcta cuando el electrón sale de la cavidad.