Guias de onda

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

Aplicaciones

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 debanda 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.[editar]Tipos de Guías de Onda Existen muchos tipos de guías de onda, presentándoles aquí las más  importantes: Guía de onda rectangular (circular, elíptica): Son aquellas cuya sección transversal es rectangular (circular, elíptica).Guía de onda de haz: Guía de Onda constituida por una sucesión de lentes o espejos, capaz de guiar una onda electromagnética. Guía de onda tabicada: Formada por dos cilindros metálicos coaxiales unidos en toda su longitud por un tabique radial metálico. Guía de onda acanalada, guiada en V; guiada en H: Guía de onda rectangular que incluye resaltes conductores interiores a lo largo de una de cada una delas paredes de mayor dimensión. Guía de onda carga periódicamente: Guía de onda en las que la propagación viene determinada por las variaciones regularmente espaciadas de las propiedades del medio, de las dimensiones del medio o de las superficies de contorno. Guía de onda dieléctrica: Formada íntegramente por uno o varios materiales dieléctricos, sin ninguna pared conductora.

¿Qué son Guías de Onda?

Una guía de onda, es un tubo conductor hueco, que generalmente es de sección transversal rectangular, o bien circular o elíptica. Las dimensiones de esta de la sección transversal se seleccionan de tal forma que las ondas electromagnéticas se propaguen dentro del interior de la guía; cabe recordar que las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse. Las paredes de la guía de onda son conductores y por lo tanto reflejan energía electromagnética de la superficie. En una guía de onda, la conducción de energía no ocurre en las paredes de la guía de onda sino a través del dieléctrico dentro de la guía de onda. La energía electromagnética se propaga a lo largo de la guía de onda reflejándose hacia un lado y otro en forma de “zig-zag”.Sus pérdidas son menores que las de líneas de “Tx” y opera en un rango de frecuencia mayor a 1GHz (microondas) que es en la frecuencia donde las líneas de cables paralelos y coaxiales se vuelven inoperables

Guía de Onda Rectangular

Las guías de onda rectangulares son las formas más comunes de guías de onda. La energía electromagnética se propaga a través del espacio libre como ondas electromagnéticas transversales (TEM) con un campo magnético, un campo eléctrico, y una dirección de propagación que son mutuamente perpendiculares. Una onda no puede viajar directamente hacia abajo de una guía de onda sin reflejarse a los lados, por que el campo eléctrico tendría que existir junto a una pared conductiva. Si eso sucediera, el campo eléctrico haría un corto circuito por las paredes en sí. Para propagar una onda TEM exitosamente a través de una guía de onda, la onda debe propagarse a lo largo de la guía en forma de zig-zag, con el campo eléctrico máximo en el centro de la guía y cero en la superficie de las paredes.

 ƒc = c / 2a

Donde: 

ƒc : frecuencia de corte (Hz)

c = 3x108 (m/s) (velocidad de la luz del espacio libre)

 a : longitud en sección transversal (m)* Llamaremos “a” como la más anchas de las dos dimensiones

.En términos de longitud de onda:

λc = 2aλc : longitud de onda de cortea : longitud en sección transversal (m)

La velocidad de las ondas en una guía de onda, varía con la frecuencia .Existen dos tipos de velocidades:

Velocidad de Fase (velocidad a la que una onda cambia de fase)

Velocidad de Grupo (velocidad a la que se propaga una onda)

Guías de Onda Circulares

La guía de onda circular es por mucho la más común, pero esta es má sutilizada para radares y microondas. En guías de onda se utilizan cuando es necesario o ventajoso propagar tanto ondas polarizadas verticales como horizontales en la misma guía de onda .El comportamiento de las ondas electromagnéticas en la guía de onda circular es el mismo como en la guía de onda rectangular. Pero debido a la diferente geometría, algunos de lo cálculos se realizan diferentes. La longitud de onda de corte para una guía de onda circular es la siguiente:λ0 = 2π r / kr

Donde:

 λo : longitud de onda del espacio librer = radio interno de la guía de onda (m)

kr = solución de una ecuación de función Bessel

La longitud de onda para el modo TE1.1 se reduce a:

λ0 = 1.7dDonde: d = diámetro (m)kr = 1.7

La guía de onda circular es más fácil de construir que una guía de onda rectangular y más fácil de unir. Una de las desventajas es que la guía de onda circular tiene un área mucho más grande que una guía de onda rectangular y ambas llevan la misma señal.

Guía de Onda Acanalada

Este tipo de guías permite la operación a frecuencias más bajas para un tamaño determinado. Sin embargo, las guías de onda acanaladas son más costosas de fabricar que la guía de onda rectangular estándar. Una guía de onda acanalada tiene más pérdida por unidad de longitud que la guía de onda rectangular. Por este motivo y el alto costo es que este tipo de guía se limita a utilizarse sólo en aplicaciones especializadas. Guías de Onda Flexibles Las guías de onda flexibles consisten de listones envueltos en espiral de latón o cobre. La parte exterior está cubierta con una capa suave dieléctrica por lo general conformada de hule, para mantener la guía de onda hermética contra agua y aire. Pequeños pedazos de guía de onda flexible se utilizan en los sistemas de microondas cuando varios transmisores y receptores están interconectados a una unidad compleja para combinar o separar. La guía de onda flexible también se utiliza extensamente en equipo para pruebas de microondas.

Ventajas y Desventajas de una Guía de Onda

Las guías de onda presentan las siguientes ventajas y desventajas con respecto a las líneas de “Tx” y una línea coaxial.

Ventajas

a) Blindaje total, eliminando pérdidas por radiación

b) No hay pérdidas en el dieléctrico, pues no hay aisladores dentro

c) Las pérdidas por conductor son menores, pues solo se emplea un conductor

d) Mayor capacidad en el manejo de potencia

e) Construcción más simple que un coaxial

Desventajas.

a) La instalación y la operación de un sistema de Gd O son más complejas.

b) Considerando la dilatación y contracción con la temperatura, se debe sujetar mediante soportes especiales

c) Se debe mantener sujeta a presurización para mantener las condiciones de uniformidad del medio interior.