Ingeniería de microondas

La ingeniería de microondas se ocupa del estudio y diseño de circuitos, componentes y sistemas de microondas . En este campo, se aplican principios fundamentales a las técnicas de análisis, diseño y medición. Las longitudes de onda cortas involucradas distinguen esta disciplina de la ingeniería electrónica , ya que existen diferentes interacciones con los circuitos, transmisiones y características de propagación a frecuencias de microondas.

Algunas teorías y dispositivos relacionados con este campo son las antenas , el radar , las líneas de transmisión , los sistemas espaciales ( teledetección ), las mediciones, los riesgos de la radiación de microondas y las medidas de seguridad.

Durante la Segunda Guerra Mundial , la ingeniería de microondas desempeñó un papel fundamental en el desarrollo de radares capaces de localizar con precisión buques y aviones enemigos mediante un haz concentrado de radiación electromagnética . Los fundamentos de esta disciplina se encuentran en las ecuaciones de Maxwell y en la obra de Heinrich Hertz , la teoría de guías de onda de William Thomson , J. C. Bose , el klistrón de Russell y Varian Bross, así como en las contribuciones de Perry Spencer y otros. ^{[ 1 ]}

Microondas es un término utilizado para identificar ondas electromagnéticas superiores a 10³ ^megahercios (1 gigahercio) hasta 300 gigahercios debido a las cortas longitudes de onda físicas de estas frecuencias. La energía de longitud de onda corta ofrece ventajas distintivas en muchas aplicaciones. Por ejemplo, se puede obtener una directividad suficiente utilizando antenas relativamente pequeñas y transmisores de baja potencia. Estas características son ideales para su uso en aplicaciones de radar y comunicaciones tanto militares como civiles. Las aplicaciones de frecuencia de microondas permiten el uso de antenas pequeñas y otros componentes de tamaño reducido. La ventaja del tamaño puede considerarse parte de una solución a problemas de espacio, peso o ambos. El uso de frecuencias de microondas es significativo para el diseño de radares a bordo de buques, ya que permite la detección de objetivos más pequeños. Las frecuencias de microondas presentan problemas especiales en la transmisión, generación y diseño de circuitos que no se encuentran en frecuencias más bajas. La teoría de circuitos convencional se basa en voltajes y corrientes , mientras que la teoría de microondas se basa en campos electromagnéticos . ^{[ 2 ]}

Los aparatos y las técnicas pueden describirse cualitativamente como de "microondas" cuando las longitudes de onda de las señales son aproximadamente iguales a las dimensiones del equipo, por lo que el modelo de elementos concentrados resulta impreciso. En consecuencia, la técnica práctica de microondas tiende a alejarse de las resistencias , condensadores e inductores discretos utilizados con ondas de radio de baja frecuencia . En su lugar, el modelo de elementos distribuidos y la teoría de líneas de transmisión son métodos más útiles para el diseño y el análisis. Las líneas de transmisión coaxiales y de hilo abierto dan paso a las guías de onda y las líneas de banda , y los circuitos sintonizados de elementos concentrados se reemplazan por resonadores de cavidad o líneas resonantes. Los efectos de reflexión , polarización , dispersión , difracción y absorción atmosférica , generalmente asociados con la luz visible, tienen una importancia práctica en el estudio de la propagación de microondas . Las mismas ecuaciones de la teoría electromagnética se aplican a todas las frecuencias. ^{[ 1 ] [ 3 ]}

La disciplina de ingeniería de microondas ha cobrado relevancia a medida que el dominio de las microondas se introduce en el sector comercial, y ya no se limita solo a las tecnologías militares de los siglos XX y XXI . Los componentes económicos y las comunicaciones digitales en el dominio de las microondas han abierto áreas pertinentes para esta disciplina. Algunas de estas áreas son el radar, los satélites , la radio inalámbrica , las comunicaciones ópticas , los circuitos informáticos más rápidos y el radar de prevención de colisiones. ^{[ 4 ]}

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• Winston E. Kock

• Dong, Junwei (2009). Diseños de lentes de microondas  : optimización, algoritmos de simulación rápida y técnicas de escaneo de 360 ​​grados (tesis doctoral). Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia. hdl : 10919/29081 . OCLC 469368809. Docket etd-09242009-195704 . Recuperado el 26 de septiembre de 2020 .