Experiencias con instrumentacin para campos em Gua virtual

Experiencias con instrumentación para campos em: Guía virtual de un Laboratorio de Microondas CARACTERIZACIÓN DE COMPONENTES REACTIVOS EN GUÍAS DE ONDA Proyectos de Innovación Educativa y Mejora de la Calidad Docente

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Ø Elementos basados en discontinuidades para obtener desfases o acoplar cargas Ø Una discontinuidad Ø Genera reflexiones en la guía Ø Genera acumulaciones locales de campo por generación modos orden superior Ø Discontinuidades almacenamiento de E o H se obtienen capacidades o inductancias Ø Diseño de elementos reactivos es sencillo en guías rectangulares DIAFRAGMAS O IRIS

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Ø Los obstáculos en forma de diafragmas en el interior de la guía de ondas cambian la distribución de los campos Ø Estos componentes se llaman reactivos y afectan a las líneas de campo E y H Ø Pueden generar un efecto inductivo, capacitivo o resonante. Ventanas inductivas, capacitivas o resonantes Ø Se pueden comprobar sus propiedades reactivas con argumentos cualitativos sencillos Ø Resulta complicado resolver las ecuaciones de Maxwell para distribución campo en proximidades discontinuidad Ø Se pueden analizar cómo se ve afectado el modo fundamental

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Guía de ondas Rectangular WR 90 Modo Fundamental TE 10 Campo eléctrico paralelo lado estrecho guía

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris capacitivo / Ventana capacitiva Lámina conductora con espesor muy pequeño en comparación con lg Vista frontal en la guía Vista lateral en la guía ( Plano E ) Se colocan donde E es máximo y H es mínimo Como el iris es muy delgado se produce una fuerte acumulación de campo eléctrico en el borde El borde del iris es perpendicular a las líneas de campo eléctrico Así la configuración natural del campo eléctrico es similar a la que debe adoptar para cumplir condición contorno en el borde El iris se comporta como un condensador

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Guía de ondas Rectangular WR 90 Modo Fundamental TE 10 Campo magnético Hy se anula

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris inductivo / Ventana inductiva Constituido por dos placas conductoras infinitamente delgadas Vista lateral en la guía ( Plano H ) Vista frontal en la guía Se acumulan localmente líneas de campo magnético Se colocan donde H es máximo y E es mínimo El borde del es paralelo al campo eléctrico dellamodo fundamental lo de quecorriente impide acumulación local de campo en el borde El iris ofrece un soporte adicional para circulación de líneas El iris se comporta como una inductancia En presencia del iris se reconfiguran las componentes Hx y Hz para satisfacer las condiciones de contorno en las paredes H siempre es tangencial y es este campo tangencial el que induce localmente la corriente en el iris especialmente en el borde

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Modelo equivalente de las discontinuidades Ø Método variacional desarrollado por Schwinger Permite obtener la susceptancia equivalente Ø Comprobación experimental de las expresiones teóricas Se mide el coeficiente de reflexión en un sistema WR-90 terminando el iris en una carga adaptada

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris capacitivo / Ventana capacitiva Circuito equivalente Simétrico Asimétrico Susceptancia normalizada a impedancia característica unidad

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris inductivo / Ventana inductiva Circuito equivalente Simétrico Asimétrico Susceptancia normalizada a impedancia característica unidad

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Iris resonante / Ventana resonante Ø Se comportan como circuitos resonadores Vista frontal en la guía Circuito equivalente

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Otras geometrías Susceptancia normalizada a impedancia característica unidad

Caracterización de componentes reactivos en guía rectangular WR 90 Verificación experimental de la susceptancia y circuito equivalente del iris en un sistema experimental de WR-90 Ø Se conecta una carga adaptada a una cara del iris Ø Se mide el coeficiente de reflexión en la otra cara Ø El coeficiente de reflexión medido corresponde al de una carga con una impedancia normalizada Z = 1 + j. B iris

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Montaje experimental

Caracterización de componentes reactivos en guía de ondas Procedimiento 1. Medida de la longitud de onda con la guía ranurada 2. Comprobar la medida de la longitud de onda con el ondámetro 3. Medida de la posición de un mínimo y de VSWR Posición mínimo VSWR 4. Comprobación de que Z corresponde a Z = 1 + j. Biris

BIBLIOGRAFÍA J. M. Miranda “Ingeniería de Microondas”. Prentice-Hall 2001. R. E. Collin, “Foundations for Microwave Engineering”. Mc Graw Hill, 1992 D. M. Pozar, “Microwave Engineering”. John Wiley, 1998. N. Marcuvitz, “Waveguide Handbook”, vol. 10 MIT, Mc. Graw-Hill 1950