Mind map
TEO2 CAP4

Map content
TEO2 CAP4
1. Guías de ondas rectangulares modos TE
- La condición de contorno es que ??? ?? ⁄ = 0 en las paredes conductoras.
- Con lo que obtenemos
- Con
- Siendo m y n números enteros
- con lo que
- El resto de las componentes vienen dadas por
- Con lo que
- Con
- Con
- Con lo que
- El resto de las componentes vienen dadas por
- Con
- Con lo que obtenemos
- La condición de contorno es que ??? ?? ⁄ = 0 en las paredes conductoras.
3. Caracteristicas de propagación
- Expresiones de los campos son distintas para cada modo
- las características de propagación son iguales para modos del mismo orden
- Observamos en primer lugar que existe una doble infinidad de modos posibles de cada tipo correspondiendo a todas las combinaciones posibles de enteros m y n.
- Podemos notar que m y n corresponden al número de máximos de las ondas estacionarias puras correspondientes a las soluciones transversales
- Los modos transversales eléctricos pueden existir con m o n iguales a cero, pero no ambos
- En los modos TM no puede ser cero ninguno de los dos subíndices para que haya solución distinta de la trivial. Para ambos tipos de modos hemos obtenido
- con lo cual la longitud de onda de corte y la frecuencia de corte vienen dadas por
- La frecuencia de corte depende además del dieléctrico que rellena la guía.
- Muestra un diagrama indicando las frecuencias de corte de varios modos referidos a la frecuencia de corte del modo fundamental TE10, para una guía cuadrada (a = b) y para una guía rectangular de relación b/a = 1/2
- Normalmente interesa que la energía electromagnética se propague en la configuración de un solo modo
- Sabemos que solo pueden propagarse aquellos modos cuya frecuencia de corte sea inferior a la frecuencia de la onda, e interesa además que haya un cierto margen de frecuencias para el cual sólo se propague un solo modo
- Supuesta la guía ideal la constante de propagación es ? = ?? donde
- es real para frecuencias superiores a la de corte e imaginaria para frecuencias inferiores a la de corte, por lo que no habrá propagación para f < fc tal como se estudió
- Las velocidades de fase y de grupo, vienen representadas en la figura que pone de manifiesto que ambas tienden a la velocidad
- Es decir
- que demuestra que la longitud de onda en la guía es mayor que la longitud de la onda y se aproxima a ella para f >> fc
- La longitud de onda en la guía, ?? o distancia entre puntos cuya diferencia de fase es 2? radianes
- Es decir
- La onda TEM a medida que aumenta la frecuencia
- Potencia Transmitida. Pérdidas de Atenuación
- Para los modos TM podemos hallar la constante de atenuación debida a los conductores en función de la componente ??
- potencia trasmitida
- la potencia perdida por unidad de longitud
- siendo ? ̅?? el campo magnético en la superficie de los conductores que en este caso es trasversal
- ??? en función de ??
- siendo n la normal a las paredes de la guía y ??? ?? = 0 por ser ?? = 0 a lo lardo del contorno
- constante de atenuación viene dada por
- Sustituyendo ?? por su expresión general y realizando la operación indicada se llega a
- Para ello recordemos que la potencia trasmitida viene dada por
- Una la componente axial Hz y otra la componente transversal Ht que producen densidades superficiales de corriente Jt y Jz respectivamente. La potencia perdida en las paredes metálicas será
- la constante de atenuación vendrá dada por
- Para modos TE
- Atenuación en guía rectangular.
- Para modos TE
- Una la componente axial Hz y otra la componente transversal Ht que producen densidades superficiales de corriente Jt y Jz respectivamente. La potencia perdida en las paredes metálicas será
- De forma análoga podemos hallar, para los modos TE, una fórmula que expresa la atenuación en función de la componente Hz
- Para ello recordemos que la potencia trasmitida viene dada por
- Sustituyendo ?? por su expresión general y realizando la operación indicada se llega a
- la potencia perdida por unidad de longitud
- potencia trasmitida
- Para los modos TM podemos hallar la constante de atenuación debida a los conductores en función de la componente ??
- Modo Dominante TE10
- Este modo es el de frecuencia de corte más baja de todos los modos posibles en guía rectangular
- Caracteristicas
- Para un gruía normalizada (? ? = 1 2 ) la atenuación debida a los conductores es baja
- La frecuencia de corte del modo superior más próximo (? ? = 1 2 ) es el doble de su propia frecuencia de corte permitiendo una extensa banda de frecuencias en la que sólo puede propagarse el modo TE10
- Su frecuencia de corte es independiente de una de las dimensiones (altura de la guía). Esto puede ser importante para aplicaciones que requieran guías de altura reducida
- La polarización del campo eléctrico es fija en toda la guía, polarización lineal vertical entre la cara superior e inferior
- La excitación de este modo en la guía es muy sencilla
- dependencia con el tiempo
- La representación de las líneas de campos eléctricos y magnéticos en un instante en que ?? = 2?
- El campo eléctrico pasa de la cara inferior a la superior induciendo una densidad de carga superficial
- en dichas caras, que será máxima en el centro de la guía por serlo el campo eléctrico Ey
- La atenuación de los conductores viene dada por
- la potencia trasmitida por:
- La máxima potencia que puede trasmitir la guía supuesto dieléctrico aire es
- donde ?0 ??? es el campo de ruptura 30.000 volt /cm para el aire
- La máxima potencia que puede trasmitir la guía supuesto dieléctrico aire es
- la potencia trasmitida por:
- La atenuación de los conductores viene dada por
- en dichas caras, que será máxima en el centro de la guía por serlo el campo eléctrico Ey
- El campo eléctrico pasa de la cara inferior a la superior induciendo una densidad de carga superficial
- La representación de las líneas de campos eléctricos y magnéticos en un instante en que ?? = 2?
- Caracteristicas
- Este modo es el de frecuencia de corte más baja de todos los modos posibles en guía rectangular
- Supuesta la guía ideal la constante de propagación es ? = ?? donde
- Sabemos que solo pueden propagarse aquellos modos cuya frecuencia de corte sea inferior a la frecuencia de la onda, e interesa además que haya un cierto margen de frecuencias para el cual sólo se propague un solo modo
- Normalmente interesa que la energía electromagnética se propague en la configuración de un solo modo
- Muestra un diagrama indicando las frecuencias de corte de varios modos referidos a la frecuencia de corte del modo fundamental TE10, para una guía cuadrada (a = b) y para una guía rectangular de relación b/a = 1/2
- con lo cual la longitud de onda de corte y la frecuencia de corte vienen dadas por
- En los modos TM no puede ser cero ninguno de los dos subíndices para que haya solución distinta de la trivial. Para ambos tipos de modos hemos obtenido
- Observamos en primer lugar que existe una doble infinidad de modos posibles de cada tipo correspondiendo a todas las combinaciones posibles de enteros m y n.
- las características de propagación son iguales para modos del mismo orden
- Expresiones de los campos son distintas para cada modo
5. Guías de ondas circulares modos TM
- Dada la simetría cilíndrica, parece lógico usar coordenadas cilíndricas para la resolución de la ecuación de onda
- Observemos que los campos en el interior de la guía deben ser periódicos respecto a ?, con periodo de 2?. Por lo tanto, ? tiene que ser un entero n.
- escogiendo adecuadamente el origen de arcos se reduce a
- solución general será del tipo
- solución general será del tipo
- escogiendo adecuadamente el origen de arcos se reduce a
- MODOS TM
- La solución para la componente axial de ?? es
- La condición de contorno es ?? = 0 para r = a, siendo a el radio de la guía. Esto requiere que
- La función ??(?), tal como indica la figura.se comporta como una quasinusoide amortiguada y tiene infinitos valores de ? para los cuales ??(?) = 0
- Si designamos Pnl a la raíz de orden 1 de la función ??, las posibles raíces
- define una doble infinidad de valores para ??, cada uno correspondiendo a una combinación de valores de ?,?.
- A cada para de valores corresponde una solución o modo que denominaremos modo TM ??. El entero ? describe el número de variaciones circunferenciales; el entero ? describe el numero de variaciones radiales
- En la tabla se indica los valores de ??? para los modos TM más bajos
- En la tabla se indica los valores de ??? para los modos TM más bajos
- A cada para de valores corresponde una solución o modo que denominaremos modo TM ??. El entero ? describe el número de variaciones circunferenciales; el entero ? describe el numero de variaciones radiales
- define una doble infinidad de valores para ??, cada uno correspondiendo a una combinación de valores de ?,?.
- Si designamos Pnl a la raíz de orden 1 de la función ??, las posibles raíces
- El resto de los campos los obtenemos de las expresiones generales
- La longitud de onda y la frecuencia de corte viene dada por
- El valor más bajo de ??? es la primera raíz de la función de Bessel de orden cero, es decir ?01 = 2.405, por lo que el modo más bajo de los transversales magnéticos es el ??01
- La función ??(?), tal como indica la figura.se comporta como una quasinusoide amortiguada y tiene infinitos valores de ? para los cuales ??(?) = 0
- La condición de contorno es ?? = 0 para r = a, siendo a el radio de la guía. Esto requiere que
- La solución para la componente axial de ?? es
- Dada la simetría cilíndrica, parece lógico usar coordenadas cilíndricas para la resolución de la ecuación de onda
7. Guías superficiales
- Para ondas milimetricas y submilimetricas las guias convencionales rectangulares y circular poseen una atenuacion elevada, poca capacidad de transmision de potencia y sobre todo un tamaño tan pequeño que son muy dificiles de construir
- Consideremos una guia constituida por dos planos conductores perfectos semiinfinitos y paralelos separados por un dielectrico de ancho , esta estructura puede guiar modos TEM
- Linea biplaca
- Aplicando la ecuacion de onda es muy facil llegar a la solucion, por ejemplo para un modo TE del tipo
- Al mismo tipo de solucion se llega considerando la incidencia oblicua de una ojnda plana sobre conductor perfecto con el campo electrico polarizado en la direccion normal al plano de incidencia
- Reflexion oblicua en conductores perfectos
- Campo electrico total suma del incidente y el reflejado puede escribirse como
- Campo electrico total suma del incidente y el reflejado puede escribirse como
- En la placa superior (y=b) Ex debe ser tambien nulo para cualquier z lo que obliga a que
- Propagacion a traves de una lamina dielectrica
- Reflexion oblicua en conductores perfectos
- Con
- Al mismo tipo de solucion se llega considerando la incidencia oblicua de una ojnda plana sobre conductor perfecto con el campo electrico polarizado en la direccion normal al plano de incidencia
- Linea biplaca
- Consideremos una guia constituida por dos planos conductores perfectos semiinfinitos y paralelos separados por un dielectrico de ancho , esta estructura puede guiar modos TEM
- Para ondas milimetricas y submilimetricas las guias convencionales rectangulares y circular poseen una atenuacion elevada, poca capacidad de transmision de potencia y sobre todo un tamaño tan pequeño que son muy dificiles de construir
6. Guía coaxial. Modos superiores
- Como medio de transmision de ondas TEM, es el caso mas frecuente, como cualquier linea de transmision puede propagarse en modos TE y TM
- Estos suelen designarse entonces como modos superiores
- Su estudio es interesante para conocer como pueden evitarse y en caso contrario determinar su influencia
- El tipo de solucion para las componentes axiales es la solucion general de la ecuacion de onda en coordenadas cilindricas
- En este caso constante B no tiene porque ser nuala ya que el punto r=0 no esta incluido en la solucion posible de los campos
- Para los modos TM la solucion es
- Condicion de controno Ez=0 para r=a y r=b obliga a que
- Para modos TE la solucion para Hz y aplicando la condicion de contorno r=a y r=b
- Un diagrama que da las longitudes de onda de corte de algunos modos superiores en funcion de la relacion b/a
- Ecuacion radial
- El discriminante caracteristica es
- El discriminante caracteristica es
- Ecuacion radial
- Un diagrama que da las longitudes de onda de corte de algunos modos superiores en funcion de la relacion b/a
- Para modos TE la solucion para Hz y aplicando la condicion de contorno r=a y r=b
- Para los modos TM la solucion es
- En este caso constante B no tiene porque ser nuala ya que el punto r=0 no esta incluido en la solucion posible de los campos
- El tipo de solucion para las componentes axiales es la solucion general de la ecuacion de onda en coordenadas cilindricas
- Su estudio es interesante para conocer como pueden evitarse y en caso contrario determinar su influencia
- Estos suelen designarse entonces como modos superiores
- Como medio de transmision de ondas TEM, es el caso mas frecuente, como cualquier linea de transmision puede propagarse en modos TE y TM
4. Guías de ondas circulares modos TE
- MODO TE
- La solucion para la componente axial es
- Condicion de contorno
- Siguiendo una discusion analogica a la anterior, posibles valores de Kc
- Define una doble infinidad, de valores de Kc y por tanto una doble infinidad de soluciones que denominaremos modos TE nl
- El resto de los campos los obtenemos de las euaciones generales
- Con lo que
- La tabla indica los valores de P'nl para los modos TE mas bajos
- La longitud de onda de corte y la frecuencia de corte vienen dadas por
- El valor mas bajo de P'nl es P'11 = 1.84 por lo que el modo TE11 es el mas bajo de todos los transversales electricos y tambien el mas bajo de todos los posibles en una guia circular
- Diagrama de frecuencias de corte en guía circular
- Indica las posiciones de las frecuencias de corte de varios modos relativos a la frecuencia de corte del modo TE11
- Constante de atenuacion. Perdidas
- Obtendremos
- Por otra parte
- Con lo que
- En definitiva
- La atenuacion debida al dielectrico viene dada tanto para modos TE como para modos TM por
- La atenuacion debida al dielectrico viene dada tanto para modos TE como para modos TM por
- Con lo que
- Por otra parte
- Obtendremos
- Diagrama de frecuencias de corte en guía circular
- El valor mas bajo de P'nl es P'11 = 1.84 por lo que el modo TE11 es el mas bajo de todos los transversales electricos y tambien el mas bajo de todos los posibles en una guia circular
- La longitud de onda de corte y la frecuencia de corte vienen dadas por
- Con lo que
- Siguiendo una discusion analogica a la anterior, posibles valores de Kc
- Condicion de contorno
- La solucion para la componente axial es
- MODO TE
2. Guías de ondas rectangulares modos TM
- La condición de contorno es que la componente axial ?? sea cero en las paredes conductora
- Siendo m y n números enteros
- El número de onda de corte viene dado por
- El resto de las componentes se obtienen a partir de las ecuaciones generales
- Con lo que:
- Con:
- Con:
- Con lo que:
- El resto de las componentes se obtienen a partir de las ecuaciones generales
- La condición de contorno es que la componente axial ?? sea cero en las paredes conductora
Images and files in the map
Information
- Description
- Telecomunicaciones Mind Map on TEO2 CAP4, created by Stiven Salgado on 19/12/2021.
- Created by
- Stiven Salgado
- Views
- 14
- Rating































































