Guias de ondas

PROPAGAÇÃO EM GUIAS DE ONDA
Guias de onda são tubos metálicos ocos ou preenchidos com material dielétrico utilizados para a transmissão de energia em altas freqüências.
Utilização:

normalmente para freqüências acima de 1 GHz.

Vantagem: menor atenuação e maior capacidade de transmissão de potência do que as linhas de transmissão.
Comparação:

A transmissão é possível?
Linha de transmissão:

Sim, desde DC até altas freqüências.

DC (f = 0)

⇒ não;

Luz (1014 Hz < f < 1015 Hz)

Guia de onda:

⇒ sim.

Portanto, a transmissão num guia de onda só é possível para freqüências acima de uma certa freqüência (freqüência de corte do guia).

TIPOS DE ONDA (MODOS DE PROPAGAÇÃO) x direção de propagação z y
• Ondas TEM (Transverso-EletroMagnéticas):

Ez = 0

Hz = 0

• Ondas TE (Transverso-Elétricas):

Ez = 0

Hz ≠ 0

• Ondas TM (Transverso-Magnéticas ):

Ez ≠ 0

Hz = 0

1

ALGUNS TIPOS DE GUIAS DE ONDA

Guia Retangular

Guia Circular

Guia Torcido

Joelho (90°)

O GUIA DE ONDA RETANGULAR

Será considerado que o guia é sem perdas, ou seja, tem paredes perfeitamente condutoras
(σc = ∞;) e é preenchido com um dielétrico perfeito (σd = 0). Sua seção transversal é retangular de dimensões a × b.
A análise consiste em resolver as equações de Maxwell sujeitas às condições de contorno do problema, a saber, campo elétrico tangencial nulo nas paredes do guia, ou seja:
Ex = 0

em

y=0

e

y=b

Ey = 0

em

x=0

e

x=a

Ez = 0

em

x=0

,

x=a

,

y=0

e

y = b.

Como os campos variam senoidalmente no tempo, a análise será feita no domínio da freqüência (os campos serão representados por fasores).
Vetores de campo: E = E x i + E y j + E z k
Lei de Ampère:

Como

σ=0

Lei de Faraday:

H = H x i + H y j + H zk

∇ × H = σ E + jω ε E
⇒

∇ × H = jω ε E

(1)

∇ × E = − jω μ H

(2)

2

Para uma onda que se propaga na direção +z, tem-se:

E = E(x, y, z ) = E(x,