Componentes eletrônicos, Comunicações sem fio, Luz, Magnetismo, Telecomunicações

O que são guias de onda?

O que são, como funcionam e para que servem os guias de onda? É o assunto deste post. A matemática dos guias de onda é muito complexa e não será explicada neste post.

O que são?

Guias de onda são um meio de transportar ondas eletromagnéticas nas frequências de gigahertz (GHz), a faixa de frequência dos micro-ondas, de um ponto para outro. É feito de um material condutor oco com um dielétrico dentro, geralmente ar. A finalidade é transportar ondas eletromagnéticas de alta potência com mínimas perdas de irradiação, pois a propagação da onda é limitada pelo material condutor.

Dentro deste componente, a onda eletromagnética se propaga com reflexões nas paredes internas, semelhante à fibra ótica. Só podem transmitir ondas em uma faixa de frequências.

Modos transversais de propagação

Uma onda eletromagnética no ar se propaga no modo TEM (Transversal Eletromagnético), neste modo, os campos elétricos e magnéticos são perpendiculares à direção de propagação da onda. Dentro de um guia de onda, pode se propagar no modo transversal magnético (TM), modo transversal elétrico (TE) ou modo híbrido (HE). No TM, apenas o campo magnético é perpendicular à direção de propagação. Enquanto no TE, apenas o campo elétrico é perpendicular ao vetor de direção de propagação.

No modo HE, nem o campo elétrico e o magnético são perpendiculares à direção de propagação da onda. Todo vetor tem três componentes, cada um nos eixos x, y e z, geralmente considera-se a direção de propagação da onda no eixo z.

  • Em TE, a componente z do campo elétrico (E_{z}) é igual a zero;
  • No modo TM, a componente z do campo magnético (H_{z}) é igual a zero;
  • No modo TEM, E_{z}=H_{z}=0;
  • Em HE, E_{z}=H_{z}≠0.

Tipos de guias de onda

O tipo mais comum é o guia de onda retangular.

No guia retangular, a onda não pode propagar no modo TEM, apenas em TE ou TM. Abaixo é mostrado como uma onda eletromagnética se propaga nos dois modos, o vermelho é o campo magnético e o azul é o campo elétrico.

Este é um guia de onda circular. Neste tipo, se propagam apenas TM e TE, são usadas coordenadas cilíndricas e funções de Bessel para calcular as componentes dos campos dentro do guia. As ondas se propagam de modo diferente e é menos comum que a guia de onda retangular.

Existem guias de onda flexíveis, são usados em situações onde a flexibilidade é necessária, como ligar a antena ao transceptor quando não dá para fazer uma ligação direta. Em guias flexíveis, as paredes internas são corrugadas para facilitar a flexão.

Guias de onda elípticos também são flexíveis.

Existem vários outros tipos de guias de onda, mas estes são os mais conhecidos.

Algumas aplicações

Guias de onda são usados em fornos de micro-ondas para direcionar as micro-ondas para o alimento. Clique no botão abaixo para saber como este eletrodoméstico funciona.

Forno de micro-ondasClique aqui

São usados em dispositivos para circuitos de alta frequência em telecomunicações, como acopladores, atenuadores, isoladores, filtros, chaves, etc.

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About Pedro Ney Stroski

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