Ondas Guiadas

Guia de onda

Es cualquier estructura fisica que guia ondas elctromagneticas
La primera guía de onda fue propuesta por Joseph John Thomson en 1893 y experimentalmente verificada por O. J. Lodge en 1894. El análisis matemático de los modos de propagación de un cilindro metálico hueco fue realizado por primera vez por Lord Rayleigh en 1897 .
Algunos sistemas de telecomunicaciones utilizan la propagación de ondas en el espacio libre, sin embargo 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 presentan 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 transmisiónen frecuencias más bajas, ya que se presentan poca atenuación para el manejo de señales de alta frecuencia.
Este nombre, se utiliza para designar los tubos de un material de sección rectangular, circular o elíptica, en los cuales la energía electromagnética ha de ser conducida principalmente a lo largo de la guía y limitada en sus fronteras. Las paredes conductoras del tubo confinan la onda al interior por reflexión, debido a la ley de Snell en la superficie, donde el tubo puede estar vacío o relleno con un dieléctrico. Eldieléctrico le da soporte mecánico al tubo (las paredes pueden ser delgadas), pero reduce la velocidad de propagación.
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 eldieléctrico 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.

Lineas de transmisión 

Una línea de transmisión es una estructura material utilizada para dirigir la transmisión de energía en forma de ondas electromagnéticas, comprendiendo el todo o una parte de la distancia entre dos lugares que se comunican.

En adelante utilizaremos la denominación de líneas de transmisión exclusivamente para aquellos medios de transmisión con soporte físico, susceptibles de guiar ondas electromagnéticas en modo TEM (modo transversal electromagnético). Un modo TEM se caracteriza por el hecho de que tanto el campo eléctrico, como el campo magnético que forman la onda son perpendiculares a la dirección en que se propaga la energía; sin existir, por tanto componente de los campos en la dirección axial (dirección en que se propaga la energía).

Para que existan propagación energética en modo TEM, es necesario que existan al menos dos conductores eléctricos y un medio dieléctrico entre ambos (que puede incluso ser aire o vacío). Ejemplos de líneas de transmisión son el cable bifilar, el cable coaxial, y líneas planares tales como lastripline.

Cuando el modo de propagación es TEM, se pueden definir, sin ambigüedad, tensiones y corrientes, y el análisis electromagnético de la estructura (estudio de campos) no se hace imprescindible, siendo posible una representación circuital con parámetros distribuidos, tal y como aquí se trata con posterioridad.

Así podemos decir que el modelo circuital equivalente de un tramo de línea de transmisión ideal de longitud infinitesimal dz está compuesto por una bobina serie que representa la autoinducción L de la línea de transmisión por unidad de longitud (medida en H/m), y un condensador en paralelo para modelar la capacidad por unidad de longitud C de dimensiones F/m.

 Filtro

Un filtro es un dispositivo electrónico que reduce la energía de una señal a una frecuencia específica. Un verdadero filtro siempre actúa como un dispositivo que reduce, y no añade nada a la señal.
Frecuentemente un amplificador es incorporado al circuito, permitiéndole al filtro atenuar o realzar la frecuencia(filtro activo). Este tipo de filtros a son combinados, cada uno a diferente frecuencia, para crear ecualizadores.

Frecuencia de corte

En un Filtro, la frecuencia de corte (En inglés "cutoff frequency" o solo "cutoff ") es el punto en el cual el filtro empieza a recortar frecuencias, esto tiene diferentes implicaciones dependiendo el tipo de filtro.
Por ejemplo, supongamos una frecuencia de corte situada en 5 KHz.
Si el filtro es Paso Alto, todas las frecuencias por debajo de 5 Khz serán atenuadas, y por encima de 5 Khz pasarán intactas:

Si el filtro es Paso Bajo, sucede lo contrario, todas las frecuencias por debajo de 5 Khz pasan intactas, y por encima de 5 Khz serán atenuadas:

Siendo técnicamente formales, la frecuencia de corte es el punto donde la señal ha sido atenuada 3 dB por el filtro. Esto está perfectamente ilustrado en la siguiente gráfica de wikipedia:

Es claro por la definición y la gráfica que el filtro empieza a actuar un poco antes de la frecuencia de corte.

Atenuacion

Se denomina atenuación de una señal, sea esta acústica, eléctrica u óptica, a la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar por cualquier medio de transmisión.

Así, si introducimos una señal eléctrica con una potencia P₂ en un circuito pasivo, como puede ser un cable, esta sufrirá una atenuación y al final de dicho circuito obtendremos una potencia P₁. La atenuación (α) será igual a la diferencia entre ambas potencias.

La atenuación del sonido es el reparto de energia de la onda entre un volumen de aire cada vez mayor.

No obstante, la atenuación no suele expresarse como diferencia de potencias sino en unidades logarítmicas como el decibelio, de manejo más cómodo a la hora de efectuar cálculos.

Longitud de onda

La longitud de onda se define como la distancia entre dos puntos sucesivos situados en la misma fase de un movimiento ondulatorio, por ejemplo, la distancia entre dos crestas o entre dos senos sucesivos de la onda, como en la radiación electromagnética.

La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia, es decir, el número de repeticiones por unidad de tiempo, generalmente por segundo.
Los diferentes tipos de radiación electromagnética que forman el espectro tienen diferentes longitudes de onda; en el caso de la luz visible, la longitud de onda determina el color.