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Microondas-Introducción

Breve repaso histórico

Muchas de las aplicaciones históricas de las microondas, como el calentamiento de materiales, el radar, los radio enlaces terrestres o las comunicaciones vía satélite siguen hoy en día vigentes y operativas, pero ademas se han incorporado otras como la radionavegacion o la telefonía móvil.

En la actualidad el desarrollo de dispositivos MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) ha permitido el abaratamiento de circuiterıa y su reducción de tamaño.

los dispositivos semiconductores reemplazan a los tubos de vacío como fuentes para potencias medias y bajas, y en 1962 se fabrica por primera vez uno de los osciladores de baja potencia mas importantes: el diodo Gunn.

En los años 60 se desarrollan las primeras aplicaciones de comunicación por satélite,

Early Bird, 1965

Telstar, 1962

En la década de los cincuenta se desarrollaron los primeros dispositivos de ferrita, entre ellos el girador, el aislador y el circulador.

el gran avance en la teoría de microondas fue debido al desarrollo del radar durante la Segunda Guerra Mundial.

En paralelo al desarrollo del radar se crearon los primeros osciladores de microondas: el magnetron, el klystron o el tubo de ondas progresivas (TWT).

1897 Lord Rayleigh

demostró teóricamente la propagación en gulas de onda rectangulares y circulares. Sin embargo, la demostración experimental se retraso hasta 1936, cuando Barrow y Southworth, de modo independiente, comprobaron la propagación de energía en gulas..

Oliver Heaviside, quien entre 1885 y 1887

simplifica y hace mas practicas las ecuaciones de Maxwell, y Marconi, el primero en encontrar una aplicación practica a la transmisión vía radio..

1888 por Heinrich Hertz

demostró, ademas, el efecto resonante sintonizado tanto de un oscilador como de un detector.

1865 J. C. Maxwell.

la energía electromagnética se propaga en forma de onda en el espacio.

propiedades y aplicaciones

Transparencia parcial de la atmósfera y propagación en linea recta

los componentes atmosféricos y partículas en suspensión no afectan demasiado por debajo de 10 GHz. Por encima de esta frecuencia se producen picos de atenuación debidos a la resonancia de estas moléculas, lo que da lugar a valles o ventanas de transmisión.

Frecuencias de oscilación estables

En determinados materiales la oscilación producida permite la realización de osciladores atómicos con una elevada estabilidad.

Antenas con elevadas directividades

Cuanto mayor sea la frecuencia a la que trabaja la antena, menor sera su longitud de onda y mayor su tamaño eléctrico para un mismo tamaño físico, lo que repercute en un aumento de la directividad.

Radiación no ionizante

A frecuencias de microondas los fotones no cuentan con la energía suficiente para romper un enlace quimico y, por tanto, ionizar un material. Si son ionizantes las radiaciones por encima del espectro visible, como los rayos X o los rayos γ .

Interacción con la materia

Estas frecuencias dependen de la composición molecular del material. Esta capacidad de interacción onda-materia da lugar a aplicaciones de las microondas como el calentamiento o la detección y análisis de materiales..

Transparencia de la ionosfera

Aplicaciones como la comunicación vía satélite o la radioastronomia emplean fundamentalmente frecuencias de microondas

Seccion recta radar (RCS) grande

La sección recta radar depende del tamaño eléctrico del objeto y, por tanto, esta sera mayor cuanto menor sea la longitud de onda de trabajo, es decir, cuanto mayor sea la frecuencia.

Dispositivos con mayor ancho de banda

Para un determinado ancho de banda relativo, esto es, ancho de banda respecto a la portadora, el ancho de banda absoluto crece al aumentar la frecuencia de la portadora.

la teoría de microondas intenta reducir esta complejidad expresando las soluciones en términos de teoría de circuitos, no siendo necesaria toda la información de la teoría de campos electromagnéticos.

Es posible estudiar el problema mediante geometría óptica, o reduciendo la complejidad del análisis.

La banda del espectro cuyas longitudes de onda se encuentran entre 10 mm y 1 m .

La parte del espectro electromagnético comprendida entre 300 MHz y 300 GHz .

su longitud de onda λ hace referencia a la distancia que recorre la onda en un periodo de esta, y es inversamente proporcional a su frecuencia: λ = c/f donde c es la velocidad de propagación de la onda.

Aquella porción del espectro electromagnético donde las dimensiones de los circuitos son comparables a las longitudes de onda con que se trabaja..