Universidad Fermín Toro. 

Vicerrectorado Académico. 

Facultad de Ingeniería. 

Cabudare – Edo. Lara. 

 

 

 

 

   Guías De Ondas Rectangulares Y Atenuadores 

 

 

 

 

                                   

 

                                                                             Jhoan Manuel Mota Perez  

                                                                             CI: 21.459.666 

                                                                              Diego Alberto Gentile Delgado 

                                                                              CI: 21.243.660 

                                                                              Maria Victoria Hernández Liporacci  

                                                                              CI: 24.393.674 

 

 

                                      Cabudare, Septiembre de 2014. 

 

Diseño De Guías de Ondas Rectangulares 

Guía de onda que opere en modo TE 1,0 de frecuencia de corte 1 GHz: 

El modo TE 1,0 es el modo  principal  de propagación  y en este modo existe una sola constante de propagación, es decir que la guía tendrá una sola velocidad de propagación específica y por lo tanto en este modo la 

señal a trasmitir no se dispersa. 

El modo TE 1,0 es el que  establece el ancho de banda teórico de la guía a diseñar y este depende a su vez en las dimensiones físicas de la guía rectangular. Dicho rango de ancho de banda va desde la frecuencia de corte TE 1,0 hasta  la frecuencia de corte TE 2,0 ó frecuencia de corte TE 0,1.Sabiendo esto, se estableció, a nuestro criterio, un  ancho de banda teórico de 1GHz. Se tomo la frecuencia de corte TE 1.0 como límite 

superior de frecuencia, de modo tal que se uso, en totalidad, el ancho de banda teórico de la guía. Entonces, esto se logro que la frecuencia de corte TE 0,1 sea mayor que frecuencia de corte TE 2,0 pero de un valor cercano (2GHz), para evitar atenuación exagerada en la guía. 

     Lo dicho anteriormente es la condición de máximo ancho de banda y para ello se debe cumplir que las dimensiones físicas de la guía se rijan por la siguiente relación:  

      A>2B 

     Cálculos de la dimensiones de la guía:    

 

 

 

     Luego con:  m=1 y n=0 (modo TE 1,0), se tiene: 

            ,                    Con:  m=2 y n=0 (modo TE 2,0), se tiene: 

            ,                   

 

 Con:  m=0 y n=1 (modo TE 0,1), se tiene: 

       ,     2              De lo anterior se obtiene que: 

A= (300 Mm/s) / (2GHz)= 0.15m=15cm 

 Por lo tanto: 

B<7.5cm. 

     Entonces se escoge B=7.5cm ó menor. 

 

Figur1: Dimensiones de la guía rectangular: A=15cm y B=7.5cm. 

 

Longitud de onda vs frecuencia( Tabla y grafica):  

 La longitud de onda se calcula como sigue:  

 

  

 

 

Done fc es la frecuencia de corte del modo TE 1,0  que es 1GHz, y f es la frecuencia de la señal transmitida. 

 

 

De la ecuación anterior obte 

 

Figur2: Tablaalores de guía

rectangular con frecuencia de corte de 1 

TE 1,0. 

         cm 

  GHz 

ud de onda de operación vs frecuencia para la guía rectangular en modo TE 0,1 

Guía de onda que opere en modo TE 2,0 de frecuencia de corte 1 GHZ: 

 Para este diseño solo hay que considerar que la frecuencia de corte TE 0,1 sea, mayor que  la frecuencia de corte TE 2,0. Así se tendrá dos modos de propagación.  

Cálculos de la dimensiones de la guía:    

Con m=2 y n=0 (modo TE 2,0), se tiene: 

       ,              Luego con m=1 y n=0 (modo TE 1,0), se tiene: 

       ,            .       (Esto es dado a que la frecuencia de corte en el modo principal es la mitad de la del modo TE 2,0). 

Suponiendo un ancho de banda de 1GHz, se tiene que la frecuencia de corte del modo TE 0,1>1.5GHz: 

Con m=0 y n=1 (modo TE 0,1), se tiene: 

       ,     1.5              De lo anterior se obtiene que: 

 A= (300 Mm/s) / (1.5GHz)= 0.2m=20cm 

Por lo tanto: 

 B<10cm. 

Entonces se escoge B=10cm ó menor. 

 

Figur4: Dimensiones de la guía rectangular: A=20cm y B=10cm. 

 

Figur5: Tabla de valores de guía rectangular con frecuencia de corte de 1GHz  

modo TE2,0. 

      cm 

 Ghz 

Figura 6: Grafica de longitud de onda de operación vs frecuencia para la guía rectangular en modo TE 0,1  de fc= 1GHz (Escala cm Vs GHz) 

Comparación entre los  modos de operación TE 1,0  y TE 2,0. 

 

Figura7: Tabla de valores de comparación de los dos diseños ( Escala dm Vs GHz). 

  dm 

GHz 

Figura 8: Grafica de longitud de onda de operación vs frecuencia, color azul modo TE2,0, color verde modo TE1,1, fc=1GHz  (Escala dm Vs GHz). 

 

                                   Conclusión 

 

De las figuras anteriores podemos notar que la longitud de onda operativa frecuencia es muy parecida a altas frecuencias en ambos casos, pero que para una frecuencia de corte de 1GHz para cada modo se obtienen modos principales de operación diferentes. En nuestro caso utilizamos un ancho de banda de 1GHz  para ambos diseños,  la frecuencia de operación del modo principal cambio de 1GHz  a 500MHz.Esto se puede constatar en la figura8, donde se observa los valores de las asíntotas verticales de cada grafica. 

 

Cabe destacar que para el modo TE 2,0 se obtendrá dos modos de propagación si la frecuencia de la señal de entrada a la guía supera 1GHz, además que para este modo se usará una guía de área de sección trasversal mucho ms grande que la implementada en el modo TE 1,0.Asi que si se usa esta guía en la práctica para trasmitir datos, entonces el ancho de banda teórico de la guía es la mitad del valor que se obtuvo en el diseño de guía con el modo TE 1,0. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Atenuadores 

Parámetros de atenuadores en configuración Pi: 

Implementando el software Rfsim99 se obtuvo los siguientes circuitos para los distintos niveles de atención: 

Atención de 1dB: 

Diagrama circuital: 

 

 

 

 

 

     

Para 4 dB: 

El circuito es el siguiente: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para 7 dB: 

El circuito es el siguiente: 

 

 

 

Se observo que para cualquiera de los casos la frecuencia no afecta de manera alguna el nivel de atención  dado por la topología Pi ( Para cualquier valor de frecuencia la curva de atenuación es lineal). 

 

 

 

 

 

 

                Parámetros de atenuadores en configuración T: 

Para 1 dB: 

El circuito es el siguiente: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para 4 dB: 

El circuito es el siguiente: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para 7 dB: 

El circuito es el siguiente: 

 

 

 

Se observo que para cualquiera de los casos la frecuencia no afecta de manera alguna el nivel de atención  dado por la topología T (Para cualquier valor de frecuencia la curva de atenuación es lineal). 

 

 

 

 

                              Conclusión 

     Como se puede constatar en las graficas obtenidas para los circuitos atenuadores con topología PI y T, las respuestas de los circuitos son idénticas. Esto quiere decir que los circuitos son equivalentes. Esto es de esperarse, pues las topologías son configuraciones de resistencias en delta y estrella, y una se puede sustituir por la otra, y como cada configuración de resistencia debe atenuar la entrada de la misma forma se puede demostrar fácilmente que cada topología es la equiválete de la otra. 

     La curva de atenuación es una línea recta, y esto se debe a la propiedad de linealidad que conocemos de las redes resistivas puras. Es por ello que la respuesta del atenuador es independiente del valor de la frecuencia de la señal de entrada. En todo caso seria dependiente de otro tipo de variable como lo es el calor, que es disipado por o son sometidas las resistencias.