La ingeniería de microondas se refiere al estudio y diseño de circuitos, componentes y sistemas de microondas . Los principios fundamentales se aplican a las técnicas de análisis, diseño y medición en este campo. Las longitudes de onda cortas involucradas distinguen esta disciplina de la ingeniería electrónica . Esto se debe a que existen diferentes interacciones con los circuitos, las transmisiones y las características de propagación en las frecuencias de microondas.
Algunas teorías y dispositivos que pertenecen a este campo son antenas , radares , líneas de transmisión , sistemas basados en el espacio ( detección remota ), mediciones, riesgos de radiación de microondas y medidas de seguridad.
Durante la Segunda Guerra Mundial , la ingeniería de microondas desempeñó un papel importante en el desarrollo de radares que podían localizar con precisión barcos y aviones enemigos con un haz enfocado de radiación EM . Los fundamentos de esta disciplina se encuentran en las ecuaciones de Maxwell y el trabajo de Heinrich Hertz , la teoría de la guía de ondas de William Thomson , JC Bose , el klystron de Russel y Varian Bross, así como las contribuciones de Perry Spencer, entre otros. [1]
Microondas es un término utilizado para identificar ondas electromagnéticas por encima de 10 3 megahercios (1 Gigahercio) hasta 300 Gigahercios debido a las cortas longitudes de onda físicas de estas frecuencias. longitud de onda cortaLa energía ofrece claras ventajas en muchas aplicaciones. Por ejemplo, se puede obtener suficiente directividad utilizando antenas relativamente pequeñas y transmisores de baja potencia. Estas características son ideales para su uso en aplicaciones de comunicaciones y radares militares y civiles. Las antenas pequeñas y otros componentes pequeños son posibles gracias a las aplicaciones de frecuencia de microondas. La ventaja del tamaño puede considerarse como parte de una solución a los problemas de espacio, peso o ambos. El uso de la frecuencia de microondas es importante para el diseño de radares de a bordo porque hace posible 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 voltajesy corrientes mientras que la teoría de microondas se basa en campos electromagnéticos . [2]
Los aparatos y las técnicas pueden describirse cualitativamente como "microondas" cuando las longitudes de onda de las señales son aproximadamente las mismas que las dimensiones del equipo, de modo que el modelo de elementos agrupados es inexacto. Como consecuencia, la técnica práctica de microondas tiende a alejarse de las resistencias discretas , capacitores e inductores usados con ondas de radio de baja frecuencia . En cambio, el modelo de elementos distribuidos y la teoría de la línea de transmisión son métodos más útiles para el diseño y el análisis. Las líneas de transmisión de cable abierto y coaxial dan paso a las guías de ondas y stripline, y los circuitos sintonizados de elementos agrupados 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 son de 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 la ingeniería de microondas se ha vuelto relevante a medida que el dominio de microondas se traslada al sector comercial, y ya no solo es aplicable a las tecnologías militares de los siglos XX y XXI . Los componentes económicos y las comunicaciones digitales en el dominio de microondas han abierto áreas pertinentes a esta disciplina. Algunas de estas áreas son radar, satélite , radio inalámbrica , comunicación óptica , circuitos informáticos más rápidos y radar para evitar colisiones. [4]