Practica 6 Micros

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ingeniería

Alumnas: Ana Paulina Ramírez Sierra. Marlen Georgina Gonzales Iglesias Práctica: Investigación de los modos de propagación en la guía de onda circular Simulación de la discontinuidad “tornillo resonante” en la guía de onda circular.  No. De Práctica: 6 Semestre: 2013-1 Fecha de Entrega: 17/11/12 Grupo de Lab: 5 Grupo de Teoría: 1     1    a    n    i    g     á     P

Objetivos: 1. Visualizar los modos de propagación en la guía de onda circular. 2. Conocer y entender las distribuciones de campos correspondientes a los diferentes modos de propagación. 3. Entender las propiedades de la discontinuidad “tornillo resonante”. 4. Aprender a desarrollar los circuitos equivalentes para las discontinuidades simples.

Introducción: Guía de onda circular.

Son estructuras que consisten de un solo conductor. Hay dos tipos usados comúnmente: de sección rectangular y de sección circular. También hay elípticas y flexibles. Sus pérdidas son menores que las de líneas de transmisión en las frecuencias usadas (arriba de 3 GHz); y también son capaces de transportar mayores potencias que una línea coaxial de las mismas dimensiones. La guía de onda circular es por mucho la más común, pero esta es más utilizada para radares y microondas. En guías de onda se utilizan cuando es necesario o ventajoso  propagar tanto ondas polar izadas 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 los cálculos se realizan diferentes. Tarea previa.

Calcular las frecuencias de corte de los primeros siete modos en la guía de onda circular de diámetro 4.19mm.

    

   

   

        

   

             2    a    n    i    g     á     P

P´nm 1.841

TE11 TM01 TE21 TE01 TM11 TE31 TM21

Pnm 2.405

3.054 3.832 3.832 4.201 5.135

Frecuencias [Hz] 41.96 54.81 69.60 87.33 87.33 95.74 117

1) Simular el comportamiento de la guía de onda circular según el número de brigada en CST Microwave Studio. 2) Revisar la distribución del campo de los primeros siete modos de propagación.

Frecuencia= 41.84

modo TE11

Campo eléctrico.

Campo magnético.

Frecuencia=54.82. TM01 Campo eléctrico.

Campo magnético.

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Frecuencia=69.4. TE21 Campo eléctrico

Campo magnético

Frecuencia=86.9. TE01 Campo eléctrico.

Campo magnético.

Frecuencia=95 TE31 Campo eléctrico

Campo magnético

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Frecuencia=87.1. TM 11 Campo eléctrico

Campo magnético

Frecuencia=116.2. TM21 Campo eléctrico.

Campo eléctrico.

Campo magnético.

Campo magnético.

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Corriente.

Potencia.

3) Comparar las frecuencias de corte calculadas por el CST Microwave Studio y calculadas en la tarea. Explicar las diferencias. Las frecuencias calculadas y las obtenidas no varían mucho esto se debe que al hacer los cálculos usamos la velocidad de la luz lo cual hace que varia un poco más. Ya que las formulas son aproximadas. 4) Simular el tornillo resonante con las dimensiones calculadas en la tarea.

La grafica obtenida al simular con el tornillo resonante.

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En donde se observa que la frecuencia de corte no es la que se quería ya que los cálculos fueron realizados para una frecuencia de corte de 54 GHz y se obtuvo de 58.758. En esta la grafica no  pudimos obtener en ancho de banda ya que en y en -25 no pasan los puntos de la recta.

5) Ajustar los tamaños del tornillo para obtener los parámetros especificador en la tarea. Para ajustar el tornillo resonante.

                l1* d1* Fc fmax fmin Dif. F% 1.13 3.29 54.098 55.688 52.789 5.36 Se alarga el tornillo porque nos pasamos de la frecuencia de corte que se quería y hacemos más ancho el tornillo para hacer menor el ancho de banda. La grafica obtenida.

Ancho de banda.

      Y con una frecuencia de corte de 54.068.

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6) Analizar el campo electromagnético en vecindad del tornillo resonante. Eléctrico. Modo horizontal.

Magnético. Horizontal.

Modo vertical.

Vertical.

Corriente.

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Potencia.

Conclusiones. González Iglesias Marlen Georgina. Se puede observar que con los cálculos de las frecuencias obtenidos nos ayudan a encontrar y diferenciar los modos de propagación, estos valores obtenidos son muy parecidos a las frecuencias obtenidas en la simulación, se puede observar que en el modo TE11 solo hay una columna vertical en el campo eléctrico y un renglón en el campo magnético. En TM01 se ve en campo eléctrico de adentro a fuera y la magnética forma círculos. En el TE21 aparecen más direcciones dentro de la guía de onda, en TE01 se comporta similar a TM01 solo que ahora el eléctrico hace círculos dentro de la guía de onda circular y el magnético va de afuera hacia adentro. En TE31 se observa mas direcciones de los dos campos, el campo eléctrico forma tres semicírculos a las orillas de la guía de onda circular. TM11 forma dos círculos dentro de la guía de onda en el campo magnético, y en TM21 se observa ahora 4 círculos en el campo magnético. Se observa que en toda la guía de onda circular fluye el campo magnético y el eléctrico de manera ortogonal, y la corriente fluye en el contorno de la guía, la potencia también se observa en toda la guía de onda pero más concentrada en el centro. Al simular el tornillo resonante se puede observar que no se obtiene lo que deseamos la frecuencia se pasa un poco y el ancho de banda no es el que se necesita esto se debe a que las formulas no son exactas, para poder ajustar el tornillo vimos que al hacerlo más ancho el ancho de banda, y se hace más largo para hacer menos la frecuencia de corte. Al ajustarlo se obtuvo lo que se deseaba lo cual se corroboro con los cálculos y la grafica.

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Al observar los campos se observa que deja pasar cuando están en modo horizontal y en vertical no los deja pasar aun teniendo la misma frecuencia.

Ana Paulina Ramírez Sierra Para esta práctica se analizó el comportamiento de la guía de onda tipo circular, en un  principio pudimos observar que para el primer modo de propagación es semejante al modo dominante de la guía de onda rectangular , solo que en este caso a las orillas de la guía de onda ocurría una ligera deformación tendiéndolo a ser circular .Para la primera imagen se  puede observar que para campo eléctrico como magnético se cumple que son ortogonales uno a otro, siendo el centro la única concentración de la intensidad de los mismos. Para el Campo magnético se puede observar que cuando existiera el modo de propagación Magnético podíamos hallar un peculiaridad al contrario de la propagación eléctrica se observa en los alrededores el incremento de la intensidad del campo magnético, alejándose en el centro. Y así pudimos observar que para la propagación de onda magnética se podía inferir a partir de los modos (en particular de sus coeficientes) como se iba a comportar dentro de la guía de onda, el coeficiente n definía las divisiones en que se iba a partir el circulo de la guía de onda y el coeficiente m definía los círculos internos que iba a tener cada una de estas divisiones. Para el comportamiento de la propagación eléctrica, fue un poco más difícil de descifrar pero se concluyó que el coeficiente n también divide el circulo de la guía de onda y el coeficiente m define cuantos medios círculos pueden ser contenidos en ella a excepción de la propagación donde el coeficiente n=0 y el coeficiente m es diferente de cero, en este caso se trazan círculos completos dependiendo del mismo coeficiente. Podemos agregar que se observó que tanto campo eléctrico y magnético no interfirieren el uno con el otro. Para el tornillo resonante podemos decir que se pueden utilizar este tipo de aparatos para hacer la guía de onda aún más selectiva en el tipo de modos (vertical u horizontal, dependiendo de dónde fuese la referencia) para dejar pasar las ondas y podemos ajustar las dimensiones del mismo para seleccionar el rango de frecuencias que puede dejar pasar, haciéndolo a este una especie de filtro. En cuanto a la vista en perspectiva de la guía de onda se puede observar por completo como la propagación de cada onda es ortogonal una respecto a la otra. La potencia podemos describirla como una energía que circula en el interior de guía de onda, siempre buscando avanzar y respecto a la corriente se puede decir que esta va a fluir alrededor de la guía de onda.

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