Brida de guía de ondas

Una conexión de contacto se forma mediante la unión de cualquier combinación de juntas y bridas de cubierta, creando idealmente una superficie interna continua entre las guías de onda, sin fisuras en la unión que interrumpan las corrientes superficiales. La dificultad de este tipo de conexión radica en que cualquier imperfección de fabricación, suciedad o daño en las caras de las bridas provocará una fisura. El arco eléctrico a través de la fisura causará daños adicionales, pérdida de potencia y puede generar un arco eléctrico entre las guías, provocando así un cortocircuito .

Una conexión de estrangulamiento se forma al acoplar una brida de estrangulamiento y una brida de cubierta (o junta/cubierta). La región central de la cara de la brida de estrangulamiento está ligeramente rebajada para que no toque la cara de la brida de cubierta, sino que esté separada de ella por un pequeño espacio. La región rebajada está delimitada por una profunda ranura de estrangulamiento (o surco o hendidura ) cortada en la cara de la brida. Las bridas de estrangulamiento solo se utilizan con guías de onda rectangulares y son invariablemente presurizables, ya que tienen una ranura de junta que rodea ^{[ 3 ]} la ranura de estrangulamiento. La presencia de estas dos ranuras circulares concéntricas hace que las bridas de estrangulamiento sean fácilmente reconocibles. La brida de la izquierda en la figura  2 es una brida de estrangulamiento.

Se considera incorrecto unir dos bridas de estrangulamiento; la separación resultante entre las caras de las bridas es el doble de la prevista, y el efecto es similar al de tener dos uniones en la guía en lugar de una. En ausencia de bridas de estrangulamiento no presurizables, todas las bridas se clasifican en una de tres categorías: estrangulamiento, junta/tapa y tapa.

En la figura 3 se muestra una sección transversal en el plano E de una conexión de estrangulador ensamblada.  Este es el plano que corta cada una de las paredes anchas de la guía de ondas a lo largo de su eje central, que es donde las corrientes superficiales longitudinales —aquellas que deben cruzar la unión— son más intensas. La ranura del estrangulador y el espacio entre las caras de las bridas forman una ramificación lateral algo sinuosa del recorrido de la guía principal. Esta ramificación lateral está diseñada para presentar una baja impedancia de entrada donde se encuentra con las paredes anchas de la guía de ondas, ^{[ 3 ]} de modo que las corrientes superficiales en ese punto no se vean obstruidas por el espacio, sino que fluyan hacia y desde las caras separadas de las bridas. Por el contrario, en el borde exterior de la ranura del estrangulador, en el punto donde las dos bridas entran en contacto físico, la ranura presenta una alta impedancia en serie. De este modo, la corriente que pasa por el punto de contacto se reduce a un valor pequeño, ^{[ 3 ]} y el riesgo de que se produzca un arco eléctrico a través de cualquier grieta entre las bridas también se reduce.

Teoría

A la frecuencia operativa de la brida de estrangulamiento, la profundidad de la zanja es aproximadamente un cuarto ^{[ 3 ]} de longitud de onda. Esto es algo mayor que un cuarto de la longitud de onda en el espacio libre, ya que el campo eléctrico también varía al rodear la zanja, teniendo dos cambios de polaridad, o una onda completa en la circunferencia. La zanja constituye así un stub de cortocircuito resonante de un cuarto de onda y tiene una impedancia de entrada alta (idealmente infinita) en su boca. Esta alta impedancia está en serie con la conexión metal-metal entre las bridas y minimiza la corriente a través de ella. La distancia desde la guía de onda principal a través del espacio hasta la zanja es igualmente un cuarto ^{[ 3 ]} de longitud de onda en el plano E. El espacio forma así un transformador de un cuarto de onda , que transforma la alta impedancia en la parte superior de la zanja en una impedancia baja (idealmente cero) en la pared ancha de la guía de onda.

Las conexiones de choque pueden lograr una ROE de 1,01 ^{[ 13 ]} (un retorno de -46  dB) en un ancho de banda útil y eliminan el peligro de formación de arcos ^{[ 13 ]} en la unión. Sin embargo, es posible un mejor rendimiento con una conexión de contacto cuidadosamente realizada entre bridas lisas intactas. ^{[ 13 ]}

En el montaje pasante, el tubo de guía de ondas atraviesa completamente la brida hasta su cara frontal. Inicialmente, se permite que el tubo sobresalga ligeramente de la cara de la brida; luego, después de soldar o unir con latón las dos piezas, se mecaniza el extremo del tubo para que quede perfectamente nivelado con la cara. ^{[ 14 ]} Este tipo de construcción se puede observar en las figuras 1, 4 y 5.

En el montaje con zócalo, la abertura en la cara frontal de la brida coincide con las dimensiones internas de la guía de ondas. En la parte posterior, la abertura tiene una ranura que forma un zócalo que se ajusta al extremo del tubo de la guía de ondas. Ambas piezas se sueldan o se unen mediante soldadura fuerte para garantizar una trayectoria conductora ininterrumpida entre la superficie interna del tubo de la guía de ondas y la boca de la brida. Este tipo de construcción se puede observar en la figura  2 y se muestra esquemáticamente en la figura  3. Una variante es el montaje a tope , en el que el tubo de la guía de ondas se apoya contra la cara posterior de la brida. La parte posterior de la brida tiene varias protuberancias, suficientes para alinear el tubo, pero sin formar una pared de zócalo continua a su alrededor.

El montaje mediante encaje evita la necesidad de mecanizar la cara de la brida durante su fijación. En el caso de las bridas de estrangulamiento, esto significa que la profundidad del rebaje de la cara y el ancho del espacio resultante son fijos durante la fabricación de la brida y no cambian al fijarla. Las bridas de estrangulamiento con especificación militar se montan mediante encaje. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

MIL-DTL-3922 es una norma militar de los Estados Unidos que proporciona descripciones detalladas de estranguladores, juntas/cubiertas y bridas de cubierta para guías de onda rectangulares. MIL-DTL-39000/3 describe bridas para guías de onda de doble cresta ^{[ 15 ]} , y anteriormente ^{[ 16 ] [ 17 ]} también para guías de cresta simple.

Las bridas MIL-spec tienen designaciones de la forma UG-xxxx/U donde las x representan un número de catálogo de longitud variable, que en sí mismo no contiene ninguna información sobre la brida. ^{[ 2 ]}

Estas normas son obra del gobierno de los Estados Unidos y están disponibles gratuitamente en línea a través de la Agencia de Logística de Defensa de los Estados Unidos .

^{La norma IEC 60154 de la} Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) describe bridas para guías de onda cuadradas ^{[ 18 ]} y circulares, ^{[ 19 ]} así como para lo que denomina guías planas , ^{[ 20 ]} semiplanas , ^{[ 21 ]} y rectangulares ordinarias ^.

Las bridas IEC se identifican mediante un código alfanumérico que consta de: la letra U , P o C para no presurizable ^{[ 2 ]} (tapa lisa), presurizable ^{[ 2 ]} (con ranura para junta) y estrangulador ^{[ 2 ]} (con ranuras para juntas de estrangulamiento); una segunda letra que indica la forma y otros detalles de la brida y, finalmente, el identificador IEC para la guía de ondas. Para guías de ondas rectangulares estándar, la segunda letra es de la A a la E , donde A y C son bridas redondas, B es cuadrada y D y E son rectangulares. Por ejemplo, UBR220 es una brida cuadrada de tapa lisa para guía de ondas R220 (es decir, para WG20, WR42), PDR84 es una brida rectangular con junta para guía de ondas R84 (WG15, WR112) y CAR70 es una brida redonda con estrangulamiento para guía de ondas R70 (WG14, WR137).

La norma IEC cuenta con el respaldo de varias organizaciones europeas de normalización, como la British Standards Institution .

La Electronic Industries Alliance (EIA) es el organismo que definió las designaciones WR para las guías de onda rectangulares estándar. Las bridas EIA se designan como CMR (para conector, miniatura, guía de onda rectangular ^{[ 2 ]} ) o CPR ( para conector, presurizable, guía de onda rectangular ^{[ 2 ]} ), seguidas del número EIA (número WR) de la guía de onda correspondiente. Por ejemplo, CPR112 es una brida de junta para la guía de onda WR112 (WG15).

El Comité de Estandarización de Componentes de Radio (RCSC) es el organismo que originó las designaciones WG para las guías de onda rectangulares estándar. También definió bridas de estrangulamiento y de cubierta estándar con identificadores del tipo 5985-99-xxx-xxxx, donde las x representan un número de catálogo, que en sí mismo no contiene ninguna información sobre la brida. ^{[ 2 ]}