I. Guías de ondas

¿Qué son las 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”.

En algunos 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. En altas frecuencias las líneas de

transmisión y los cables coaxiales tienen atenuaciones muy elevadas por lo que

impiden que la transmisión de la información sea la adecuada, son imprácticos para

aplicaciones en HF(alta frecuencia) o de bajo consumo de potencia, especialmente en

el caso de las señales cuyas longitudes de onda son del orden de centímetros, esto es,

microondas.

La transmisión de señales por guías de onda reduce la disipación de energía, es

por ello que se utilizan en las frecuencias denominadas de microondas con el mismo

propósito que las líneas de transmisión en frecuencias más bajas, ya que se presentan

poca atenuación para el manejo de señales de alta frecuencia.

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. Este sistema evita que existan interferencias en el campo por otros objetos, al

contrario de lo que ocurría en los sistemas de transmisión abiertos.

II. Tipos de guías de onda

En este trabajo solo se profundizara acerca de las guías de onda rectangulares,

circulares y elípticas, tomando mas como referencia las guías de ondas rectangulares

que es el análisis más práctico que hay, pero existen varios tipos de guías de onda,

entre los tipos de guías más importantes se encuentran:

Guía de onda rectangular (circular, elíptica): Son aquellas cuya sección transversal

es rectangular (circular, elíptica).

Guías

de

onda

a)

Rectangulares, b) Circulares y c) Elíptica

Guías de onda (línea de transmisión) de haz: Guía de onda (línea de transmisión),

constituida por una sucesión de lentes o espejos, capaz de guiar una onda

electromagnética.

Guía de onda con espejos para guiar una onda electromagnética

Guía de onda tabicada: formada por dos cilindros metálicos coaxiales unidos en

toda su longitud pro un tabique radial metálico.

Guía de onda tabicada

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 de las

paredes de mayor dimensión.

Guiada en V

Guía de onda dieléctrica: formada integra mente por uno o varios materiales

dieléctricos, sin ninguna pared conductora.

Sección transversal de una guía de onda dieléctrica

1.1.Guías de ondas rectangulares

Se considera la guía de onda rectangular de la figura siguiente:

Guía de ondas rectangular en el plano cartesiano

Se considera que dicha guía está llena de un material dieléctrico sin perdidas y

sin fuente y que sus paredes son perfectas conductoras, recordamos que para un

media sin perdidas la ecuaciones de Maxwell en forma fasoriar se convierten en:

∇2E s+k2 E s=0 (2.1)

∇2H s+k2 H s=0 (2.2)

En donde:

k=ω√µε (2.3)

Para obtener los campos E y H tenemos que resolver seis ecuaciones escalares,

para la componente z, la ecuaciones (2.1) quedaría como:

∂2E zs

∂ x2 +∂2 E zs

∂ y2 +∂2E zs

∂ z2 +k2E zs=0 (2.4)

Que es una ecuación diferencial parcial. Esta ecuación se puede resolver por

separación de variables por lo tanto hacemos:

E zs ( x , y , z )=X ( x )Y ( y ) Z( z) (2.5)

En donde X (x), Y (y) y Z (z) son funciones de x, y y z, respectivamente. Al

sustituir la ecuación (2.5) en la ecuación (2.4) y al dividir entre XYZ, se obtiene:

X´ ´

X+ Y ´ ´

Y+ Z ´ ´

Z=−k2 (2.6)

Como las variables son independientes, cada término de la ecuación (2.6) debe

ser constante, de manera que la ecuación puede escribirse en la forma

−k x2−k y

2+ϒ 2=−k 2 (2.7)

En donde –kx2, -ky

2 y ϒ2 son constantes de separación. En consecuencia, la

ecuación (2.6) se separa como:

X ´ ´+k x2 X=0 (2.8a)

Y ´ ´+k y2 Y=0 (2.8b)

Z´ ´−ϒ 2Z=0 (2.8c)

Se obtienen las soluciones de las ecuaciones (2.8)

X ( x )=c1 cosk x x+c2 sen kx x (2.9a)

Y ( y )=c3 cosk y y+c4 senk y y (2.9b)

Z ( z )=c5 eϒ z+c6 e

−ϒ z (2.9c)

Al sustituir la ecuación (2.9) en la ecuación (2.5), se obtiene

E zs ( x , y , z )=(c1 cosk x x+c2 sen kx x ) (c3 cos k y y+c4 sen k y y )

(c5 eϒ z+c6 e

−ϒ z) (2.10)

Se supone que la onda se propaga a lo largo de la guía de onda en dirección +z,

donde la constante de multiplicación es c5 = 0, porque la onda tiene que ser finita en el

infinito. Por lo tanto, la ecuación (2.10) se reduce a:

E zs ( x , y , z )=( A1cos kx x+A2 senk x x ) ( A3 cosk y y+A4 sen k y y )e−ϒ z (2.11)

En donde A1 = c1c6, A2 = c2c6, y así sucesivamente. Al seguir paso similares se

obtiene la solución de la componente z de la ecuación (2.2) como:

H zs ( x , y , z )=(B1cos k x x+B2 senk x x ) (B3cos k y y+B4 sen k y y )e−ϒ z (2.12)

En vez de resolver para otras componentes de campo eléctrico o magnético,

simplemente usamos las ecuaciones de Maxwell para determinar a partir de Ezs y Hzs.

De la expresión

∇ x E s=− jωµ H s

Y

∇ x H s= jω εEs

Obtenemos

∂ Ezs

∂ y−∂ Eys

∂ z=− jωµH xs (2.13a)

∂ H zs

∂ y−∂H ys

∂ z= jωε Exs (2.13b)

∂ Exs

∂ z−∂ E zs

∂x=− jωµH ys (2.13c)

∂ H xs

∂ z−∂ H zs

∂ x= jωε E ys (2.13d)

∂ Eys

∂x−∂ Exs

∂ y=− jωµ H zs (2.13e)

∂ H ys

∂ x−∂H xs

∂ y= jωε E zs (2.13f)

Mediante manipulaciones de la ecuación (2.13) se obtiene expresiones para Eys,

Hxs y Hys en términos de Ezs y Hzs, Así:

E xs=−ϒh2

∂ E zs

∂x− jωµ

h2

∂H zs

∂ y (2.14a)

E ys=−ϒh2

∂ E zs

∂ y+ jωµ

h2

∂ H zs

∂ z (2.14b)

H xs=jωεh2

∂ E zs

∂ y−ϒh2

∂ H zs

∂ x¿2.14c)

H ys=− jωεh2

∂ E zs

∂ x−ϒh2

∂ H zs

∂ y (2.14d)

En donde

h2=ϒ 2+k2=kx2+k y

2 (2.15)

Al estudiar las anteriores ecuaciones, se observa que hay diferentes tipos de

patrones o configuraciones de campo. Cada uno de estos patrones distintos se le llama

modos, en este trabajo solo se estudiaran dos tipos:

Modo transverso magnético (MT), también denominado modo E, en el cual las

soluciones se derivan a través de la componente del campo eléctrico Ez, con la

condición de que Hz = O, esto es, la componente axial del campo magnético es

cero, por lo cual se asegura la transmisión de la potencia en la dirección z que

es la que se ha seleccionado como la dirección de propagación de la línea.

Modo transverso eléctrico (ET) o modo H. En este caso las soluciones se

derivan de la componente del campo magnético Hz, con la condición Ez = O.

En el capitulo tres se explicara a mas detalle las ecuaciones de estos dos tipos

de modos.

1.2.Guías de ondas circulares

Las leyes que rigen la propagación de las ondas en las guías son

Independientes de la forma de la Sección transversal de la guía y de sus

dimensiones, debido a esto el concepto de campos eléctricos y magnéticos, así

como la frecuencia de corte y en general todos los parámetros presentados en

guías de onda rectangulares se cumplen también para guías de onda Circulares

exceptuando que et problema de los modos de transmisión para guías Circulares se

presentan en coordenadas cilíndricas

La guía de onda rectangular se utiliza en distancias cortas y debido a su rigidez

no se puede doblar, lográndose que la señal se refleje en otra dirección. La guía

circular es un dudo flexible de uno cuantos centímetros de diámetro, el cual puede

doblarse sin excesivas reflexiones. A continuación se muestra el sistema de referencia

de la guía.

Sistema de referencia de la guía

Las guías de ondas circulares tienen aplicaciones específicas las cuales son

muy importantes, se usan en radar y microondas terrestres, pues son útiles para

propagar ondas polarizadas tanto horizontalmente como verticalmente en la misma

guía. Además de la ventaja mencionada de la flexibilidad en su manejo, la guía de onda

circular es de fabricación más sencilla que la rectangular y sus conexiones son más

fáciles de realizar; sin embargo, éste tipo de guía presenta más área que la rectangular

que opera en la misma frecuencia

2.1.Guías de ondas elípticas

Es la recomendada para la mayoría de los sistemas de antenas en el rango de

frecuencia entre 3. 4 - 23 .6 GHz Largas, continuas, y flexible, resulta menos costosa y

mas fácil de instalar comparada con las guías rígidas. El ensamblaje se realiza

cortando la guía de onda a la longitud especificada y terminada con conectores.

Guía de onda elíptica

III. Modos magnéticos y eléctricos transversales

1.3.Guía de onda rectangulares

Las guías de onda rectangulares son una sección de tubo rectangular con lados

a y b, la cual se encuentra orientada a lo largo del eje y. Las guías de onda más

comunes son las guías con sección transversal rectangular, las cuales tienen varias

aplicaciones como en sistemas de radiofrecuencia, microondas terrestres y satelitales.

Son fáciles de fabricar y presentan varías ventajas puesto que poseen un gran ancho

de banda y presentan pocas pérdidas.

Como ya se dijo en el capitulo anterior en este capítulo se explicara con más

detalle el modo magnético y eléctrico transversal de la guía rectangular, explicando sus

formulas y como se propaga en el medio.

1.3.1. Modos Magnéticos Transversal (MT)

En este caso el campo magnético tiene sus componentes transversales (o

normales) a la dirección de propagación de la onda. Esto implica que hacemos Hz = 0 y

determinamos Ex, Ey, Hx y Hy por medio de las ecuaciones (2.11) y (2.14) vistas en el

capitulo anterior. Resolvemos para Ez y, posteriormente determinamos otras

componentes del campo a partir de Ez. en las paredes de la guía de ondas, las

componentes tangenciales del campo E deben ser continuas; es decir:

E zs=0en y=0 (3.1a)

E zs=0en y=b (3.1b)

E zs=0en x=0 (3.1c)

E zs=0en x=a (3.1d)

Las ecuaciones (3.1a) y (3.1c) requieren que A1 = 0 = A3 en la ecuación (2.11),

de modo que la ecuación (2.11) se convierte en:

E zs=E0 sen k x x senk y y e−ϒ z (3.2)

En donde E0 = A2A4. También, las ecuaciones (3.1b) y (3.1d), cuando se aplican

a la ecuación (3.2), requieren que:

senk xa=0 senk xb=0 (3.3)

Esto implica que:

k x a=mπ ,m=1,2,3 ,…. (3.4a)

k x b=nπ ,n=1,2,3 ,…. (3.4b)

O sea que:

k x=mπa

,k x=nπb

(3.5)

Si la ecuación (3.5) se sustituye en la ecuación (3.2), se obtiene:

E zs=E0 sen (mπxa )sen( nπyb )e−ϒ z (3.6)

Por medio de las ecuaciones (3.6) y (2.14), obtenemos otras componentes del

campo, teniendo presente Hzs = 0, así que:

E xs=−ϒ

h2 (mπa )E0 cos(mπxa )sen ( nπyb )e−ϒ z (3.7a)

E ys=−ϒ

h2 ( nπb )E0 sen (mπxa )cos ( nπyb )e−ϒ z (3.7b)

H xs=− jωε

h2 ( nπb )E0 sen (mπxa )cos ( nπyb )e−ϒ z (3.7c)

H ys=− jωε

h2 (mπa )E0cos (mπxa ) sen( nπyb )e−ϒ z (3.7d)

En donde:

h2=k x2+k y

2=[mπa ]2

+[ nπb ]2

(3.8)

Si se sustituye la ecuación (3.5) en la (2.15) se obtiene la constante de

propagación

ϒ=√[mπa ]2

+[ nπb ]2

−k 2 (3.9)

Existen tres posibilidades que dependen de k, pero solo estudiaremos una en

este documento, estudiaremos el caso con propagación que es cuando:

k 2=ω2µε>[mπa ]2

+[ nπb ]2

ϒ= jβ α=0

Es decir, de la ecuación (3.9) la constante de fase β se convierte en:

β=√k2−[mπa ]2

−[ nπb ]2

(3.10)

Este es el único caso con propagación que tiene lugar porque todas las

componentes del campo tendrán el factor e-ϒz = e-jβz

Así, para cada modo, caracterizado por un grupo de enteros m y n, existe una

frecuencia de corte fc correspondiente por debajo de la cual ocurre atenuación y por

arriba de la cual ocurre la propagación. La guía de ondas obtiene por la ecuación:

f c=u ´

2 √(ma )2

+( nb )2

(3.11)

Donde u´= 1/√µε que es la velocidad de fase de una onda plana uniforme en el

medio dieléctrico sin perdidas que llena la guía de ondas. La longitud de onda de corte

λc la da la expresión:

λc=2

√(ma )2

+( nb )2 (3.12)

La constante de fase β de la ecuación (3.10) puede escribirse en términos de fc

como:

β=β ´ √1−[ f cf ]2

(3.13)

En donde β´= ω/u´, que es la constante de fase de la onda plana uniforme en el

medio dieléctrico. Debe observarse que ϒ, para el modo evanescente, puede

expresarse en función de fc como:

ϒ=α=β ´√[ f cf ]2

−1 (3.14)

La velocidad de fase up y la longitud de onda en la guía es, respectivamente, las

expresiones:

up=ωβλ=2π

β=up

f (3.15)

La impedancia intrínseca de onda del modo se obtiene por medio de la ecuación

(3.7) como (ϒ= jβ)

ηTM=η´ √1−[ f cf ]2

(3.16)

En donde η´ = √µ /ε que es igual a la impedancia intrínseca de la onda plana

uniforme en el medio

1.3.2. Modos Eléctrico Transversal (ET)

En el modo ET, el campo eléctrico es transversal (o normal) a la dirección de

propagación de la onda. Hacemos Ez = 0 y determinamos las demás componentes del

campo Ex, Ey, Hx, Hy y Hz por medio de las ecuaciones (2.12) y (2.14) al igual que como

se analizo en el modo MT anteriormente visto.

Las componentes tangenciales del campo eléctrico deben ser continuas en las

paredes de la guía de ondas; es decir:

E xs=0en y=0 (3.17a)

E xs=0en y=b (3.17b)

E xs=0en x=0 (3.17c)

E xs=0en x=a (3.17d)

De las ecuaciones (2.14) y (3.17) las condiciones de frontera pueden escribirse

como:

∂ H zs

∂ y=0en y=0 (3.18a)

∂ H zs

∂ y=0en y=b (3.18b)

∂ H zs

∂x=0en x=0 (3.18c)

∂ H zs

∂x=0en x=a (3.18d)

Al imponer estas condiciones en la frontera en la ecuación (2.12), se obtiene:

H zs=H o cos(mπxa )cos( nπyb )e−ϒ z (3.19)

En donde H0 = B1B3. Las demás componentes del campo se obtienen fácilmente

por medio de las ecuaciones (3.19) y (2.14) como:

E xs=jωµ

h2 ( nπb )H o cos (mπxa ) sen( nπyb )e−ϒ z (3.20a)

E ys=− jωµ

h2 (mπa )H o sen(mπxa )cos( nπyb )e−ϒ z (3.20b)

H xs=ϒ

h2 (mπa )H o sen(mπxa )cos( nπyb )e−ϒ z (3.20c)

H xs=ϒ

h2 ( nπb )H o cos(mπxa )sen ( nπyb )e−ϒ z (3.20d)

En donde m= 0, 1, 2, 3…. y n=0, 1, 2, 3….; h y ϒ continúan como se definieron

para el modo MT. La frecuencia de corte fc, la longitud de corte λc, la constante de fase

β, la velocidad de fase up y la longitud de onda λ para el modo ET son las mismas que

para el modo MT (véanse ecuaciones (3.11), (3.12), (3.13) y (3.15))

La impedancia intrínseca para el modo ET no es la misma que para le modo MT

su ecuación es:

ηTE=η'

√1−[ f cf ]2 (3.21)

1.4. Guía de onda circulares

Pueden ocurrir varios modos TE, y TM diferentes en una guía de ondas circular,

según las veces que el campo eléctrico varié a lo largo de la circunferencia de la guía

de ondas, o a lo largo de un radio de la misma.

En la siguiente figura se muestra algunas configuraciones de campo (modos) en

guías de onda circulares y la correspondiente designación. Lo que se observa son

configuraciones de ondas estacionarias dentro de la guía de onda, con las líneas de

puntos representando las líneas de fuerza del campo magnético y las líneas continuas

al campo eléctrico.

Modo Eléctrico Transversal Modo Magnético Transversal

IV. Trasmisión de potencia y atenuación

Para determinar la potencia en la guía de onda, primero se determina el vector

de Poynting promedio:

Sprom=12

ℜ(E s x H s) (4.1)

En este caso el vector Poynting está a lo largo de la dirección z, de manera que:

Sprom=|E xs|

2+|Eys|2

2ηaz

(4.2)

En donde η = ηET para los modos ET, o η = ηMT para los modos MT. La potencia

media total transmitida por la sección transversal de la guía de onda es:

Pprom=∫x=0

a

∫y=0

b |Exs|2+|E ys|

2

2ηdy dx (4.3)

Es muy importante la práctica de la atenuación en una guía de onda disipativa.

En el análisis que hemos hecho, solo hemos supuesto guías de onda sin perdidas para

la cual α = 0, ϒ=jβ. Cuando el medio dieléctrico es disipativo y las paredes de la guía

no son perfectas conductoras, hay una perdida continua de potencia conforme una

onda se propaga a lo largo de la guía, el flujo de potencia en la guía es de la forma:

Pprom=P0e−2αz (4.4)

Para que se conserve la energía, la rapidez o razón de decrecimiento de Pprom

debe ser igual a la perdida promedio de potencia PL por unidad de longitud:

PL=−d Pprom

dz=2α Pprom (4.5)

Por lo tanto:

α=PL

2P prom (4.6)

En general la contante de atenuación tiene la forma:

α=αc+α d (4.7)

En donde αc y αd son constantes de atenuación debidas a pérdidas óhmicas o

por conducción y perdidas dieléctricas, respectivamente

El cálculo de αd es algo complejo, así que se omitirá como deducir la formula de

este, mostrando solo la formula que es:

α d=σ η'

2√1−[ f cf ]2 (4.8)

De la misma forma se omitirá la deducción de αc, sus formulas son:

α c¿ET=2 Rs

b η'√1−[ f cf ]2 [(1+ b

a ) [ f cf ]2

+

ba ( ba m2+n2)b2

a2 m2+n2

(1−[ f cf ]2

)] (4.9)

α c¿MT=2 R s

bη'√1−[ f cf ]2 [ ( ba )

3

m2+n2

( ba )2

m2+n2 ] (4.10)

En donde Rs es la parte real de la impedancia intrínseca ηc de la pared

conductora:

R s=1σc δ

(4.11)

En donde 𝛿 es la profundidad pelicular

La constante de atenuación total α se obtiene con la ecuación (4.7)

V. Ejemplos de guías de onda

2.2.Tubos laser de guías de onda

El láser de CO2 funciona cuando el gas CO2 en un tubo sellado se activa por la

energía de RF. El láser emite energía óptica en forma de un haz infrarrojo invisible que

puede ser utilizado para grabado, marcado y corte en una variedad de materiales.

Hay una gran diferencia en el haz creado por los diferentes tubos láser. Los

haces de forma oval, estabilidad de potencia incompatible y los cambios lentos

contribuyen a que las imágenes no sean tan nítidas y limpias como las imágenes

producidas por un sistema láser Epilog con tecnología láser de guía de ondas.

Los tubos láser de guías de onda utilizados en los sistemas láser Epilog

producen la mejor calidad del haz en la industria. Con mayor presión de gas CO2,

menos requisitos estrictos de alineación de espejo, tasas de cambio más rápidas y

orificios más pequeños, los tubos de láser Epilog proporcionan la más alta calidad de

grabado y corte disponibles.

Tubo de laser de guías de onda

2.3. Fibra óptica

La fibra óptica es el medio de transmisión en los sistemas de comunicaciones

ópticas. La importancia de los sistemas de comunicaciones ópticas se debe a:

Su baja atenuación, por ejemplo en 3ª ventana (1550nm) la atenuación es de

0.2dB/km. Esto permite emplear enlaces de forma que cada 80 o 100 km

coloquemos un amplificador o regenerador (por contra cuando se emplea un cable

coaxial se necesita un regenerador o amplificador cada 2km).

Su gran capacidad. En comunicaciones ópticas se pueden alcanzar tasas de

transmisión de 32Thz·km.

La fibra óptica es inmune a las interferencias electromagnéticas.

Son más seguras, pues la fibra óptica es más difícil de pinchar y no radia las

señales que transmite al exterior, como pasa con el coaxial.

Al menor tamaña y peso de la fibra óptica y su mayor flexibilidad que otros medios

como lo cables coaxiales.

El material con que se fabrica la fibra óptica, el SiO2 es el más abundante en la

tierra.

Los principales inconvenientes de la fibra óptica son: su elevado coste para

aplicaciones en las que no se necesita tanta capacidad, no son adecuadas para

sistemas de difusión y la gran delicadeza con la que hay que tratar la fibra óptica y

demás componentes ópticos, pues requieren una gran limpieza y los conectores son

muy sensibles.

La fibra óptica es una guía de ondas cilíndricas que consta de tres partes, como

se muestra en la siguiente figura.

Estructura de la fibra óptica

El núcleo (core), es la parte interior de la fibra, que está fabricado por un

material dieléctrico, normalmente, vidrio de sílice (SiO2) dopado con materiales como

B2O3, GeO2 o P2O5 para ajustar su índice de refracción, aunque también se encuentran

en el mercado fibras ópticas con el núcleo de plástico o cuarzo fundido.

El revestimiento (cladding), que envuelve al núcleo, fabricado con materiales

similares al núcleo pero con un índice de refracción menor, para que se produzca el

fenómeno de la reflexión total interna. Gracias a este fenómeno los rayos de luz que

entran en la fibra hasta, cierto ángulo, quedan confinados en el núcleo de ésta siendo

guiados por la fibra hasta el otro extremo.

La camisa o cubierta, generalmente fabricada en plástico que protege

mecánicamente a los dos anteriores.

2.4.Line Arrays

Los line arrays han sido especialmente diseñados para que, cuando

ensamblamos varias unidades, el conjunto se comporte como una única fuente sonora.

Esto es lo que los diferencia de los sistemas convencionales. El formato horizontal de

las cajas, la distancia entre altavoces, las frecuencias de corte y el diseño de la vía de

agudos son lo que posibilita este comportamiento.

En las vías de medios y graves de los line arrays hay dos características por las

cuales merece la pena comenzar. La primera es evidente a la vista, y es la disposición

en vertical de los transductores, muy próximos entre sí. La segunda no se puede ver,

pero se menciona en cualquier texto que hable sobre line arrays, y es la frecuencia de

corte superior de los altavoces, es parte importante del diseño del sistema y no puede

variarse sin afectar negativamente al comportamiento del equipo. Estas dos

características tienen más en común de lo que pudiera parecer en un principio y se

podrían explicar a la vez.

Características ideales de un equipo.

Hay dos características acústicas que sería conveniente que tuviera un equipo

de sonido. La primera sería la capacidad de controlar la directividad vertical, de forma

que se pudiera dirigir la energía acústica allí donde está el público, evitando que llegue

donde nos puede causar problemas (como los techos de los teatros) o que se

desperdicie cuando estamos al aire libre. La segunda característica sería que las

diferentes fuentes sonoras individuales se sumasen de forma coherente o eficaz,

actuando el conjunto como una única fuente sonora, obteniendo así una distribución de

presión uniforme con la distancia. A continuación explicaremos con más detalle por qué

estas dos características son convenientes y cómo se consigue.

Principales Características de los sistemas line array.

Como resumen es interesante mencionar las tres características que diferencian

a la mayoría de los line array (los que utilizan altavoces de radiación directa) de los

sistemas convencionales. Estas características son las siguientes:

1. Los altavoces de cono están montados formando una línea vertical, tan próximos

entre sí como es físicamente posible, lo cual contribuirá al control de la

directividad vertical.

2. La frecuencia más alta que cada altavoz de cono deberá reproducir (la

frecuencia de corte superior) será aproximadamente la que se corresponda con

la longitud de onda

3. La sección de agudos tendrá algún tipo de Guía de Ondas que producirá una

onda isofásica, o casi isofásica.

Line Arrays

2.5.Guías de onda ópticas en medicina

El tipo más común de guías de onda ópticas son fibras ópticas. Las fibras

ópticas se utilizan para todo, desde las telecomunicaciones para árboles de Navidad

artificiales. En la industria médica aunque la aplicación más importante de las fibras

ópticas son sistemas basados en fibra óptica a la entrega. Sistemas basados en fibra

óptica de entrega se usan para el transporte o la guía láser cuando se opera en los

seres humanos. En resumen, las guías de onda de fibra óptica se utilizan para la

cirugía láser.

La silicona es el material preferido para la toma de la base de guías de onda

ópticas en la industria médica (antes de guías de onda de silicona donde vidrio incluido

fue el material preferido). La razón de la preferencia de silicona de vidrio por paquete

es que las guías de onda de silicona son:

1) Resistente a la rotura, por lo tanto más segura,

2) Más flexible que el vidrio,

3) Cuesta aproximadamente lo mismo que las guías de onda de vidrio

4) Tiene un núcleo más alta / transmisión OD de la energía láser que paquetes de

vidrio.

Aparte de silicona otros materiales utilizados para guías de onda ópticas son las

fibras de zafiro, gafas de circonio fluoruro, guías de onda metálica hueca, hueca guías

de onda dieléctricas y guías de onda huecas de plástico para nombrar algunos.

Actualmente la investigación se está haciendo en todo el mundo en busca de mejores

materiales, tanto para el núcleo y revestimientos utilizados en la fabricación de guías de

onda.

Fibra óptica en medicina

VI. Ventajas y desventajas

1.1. 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

1.2. Desventajas

a) La instalación y la operación de un sistema de guías de ondas 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

VII. Conclusiones.

Las guías de ondas tienen numerosas aplicaciones en campos de las

microondas, telecomunicaciones, medicina y muchas otras más, las principales guías

de ondas ya mencionadas en la investigación son las rectangulares, circulares y

elípticas.

Aunque una de las guías de ondas más importante por así decirlo es la

rectangular por sus numerosas aplicaciones en sistemas de radiofrecuencia y en

microondas tanto terrestres como satelitales. Son fáciles de fabricar y proporcionan

ventajas en referencia a las demás por su gran ancho de banda y también por su poca

perdida.

Las guías de ondas son muy importantes tanto por sus aplicaciones ya

mencionadas, como también por los avances que han producido en las diferentes

aéreas donde se han aplicados, es muy importante saber el funcionamiento de las

guías de ondas para así poder generar o fabricar nuestros propios proyectos o

desarrollar nuevas tecnologías en un futuro.

VIII. Referencias

2.1. BibliografíasJohn A. Buck, William H. Hayt Jr. Teoría Electromagnética. Mc Graw Hill, 2006, Séptima Edición. 582p.

Matthew N. O. Sadiku. Elementos de Electromagnetismo. Compañía Editorial Continental, 2004, Segunda Edición. 825 p.

2.2. CibergrafíaCatarina. Guías de ondas. [Fecha de consulta: 28 de Mayo del 2010]. Disponible en:

<http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/loranca_r_ya/capitulo3.pdf>

Electromagnetic Problems. Introduction to Rectangular Waveguides. [Fecha de consulta: 28 de Mayo del 2010]. Disponible en: <http://www.ee.bilkent.edu.tr/~microwave/programs/magnetic/rect/info.htm>

Electrónica Unicrom. Guías de onda [Fecha de consulta: 28 Mayo 2010]. Disponible en: <http://www.unicrom.com/topic.asp?TOPIC_ID=1446&FORUM_ID=31&CAT_ID=11&Forum_Title=Otros+en+Telecomunicaciones&Topic_Title=Guias+de+Onda&whichpage=1&tmp=1#pid14704>.

Universidad Politécnica de Valencia. Modos en guía de ondas circular. [Fecha de consulta: 28 de Mayo del 2010]. Disponible en: <http://laboratoriosvirtuales.upv.es:8080/eslabon/Ejercicio?do=ModosGuiaCirc>

Wikipedía. Guía de onda. [Fecha de consulta: 28 de Mayo del 2010]. Disponible en: <http://es.wikipedia.org/wiki/Gu%C3%ADa_de_onda>

Epilog Laser. Tubos laser de guía de onda. [Fecha de consulta: 31 de Mayo del 2010]. Disponible en: <http://www.epiloglaser.com/sp/zing_waveguide.htm>

Tutorial de comunicaciones ópticas. La fibra óptica. [Fecha de consulta: 31 de Mayo del 2010]. Disponible en: <http://nemesis.tel.uva.es/images/tCO/contenidos/tema2/tema2_1_1.htm>

Sociedad mexicana de ciencias y tecnología de superficies y materiales. Fabricación de guías de ondas ópticas en silicio utilizando oxido de silicio y nitruro de silicio. [Fecha de consulta: 31 de Mayo del 2010]. Disponible en: <http://www.fis.cinvestav.mx/~smcsyv/supyvac/18_4/SV1842105.pdf >

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Medical applications. Optical waveguides. [Fecha de consulta: 31 de Mayo del 2010]. Disponible en: <http://www.lightwave-medical.com/2008/01/27/optical-waveguides/>