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 a frecuencias de microondas.
Algunas teorías y dispositivos que pertenecen a este campo son antenas , radares , líneas de transmisión , sistemas basados en el espacio ( teledetección ), mediciones, peligros de radiación de microondas y medidas de seguridad.
Durante la Segunda Guerra Mundial , la ingeniería de microondas jugó 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 guías de ondas de William Thomson , JC Bose , el klystron de Russel y Varian Bross, así como las contribuciones de Perry Spencer, entre otros. [1]
El dominio de las microondas
Microondas es un término utilizado para identificar ondas electromagnéticas por encima de 10 3 megahertz (1 Gigahertz) hasta 300 Gigahertz debido a las cortas longitudes de onda físicas de estas frecuencias. La energía de longitud de onda corta ofrece distintas 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 radar tanto militares como civiles. Las aplicaciones de frecuencia de microondas hacen posibles antenas pequeñas y otros componentes pequeños. La ventaja de tamaño puede considerarse parte de una solución a 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 convencionales se basa en voltajes y corrientes, mientras que la teoría de microondas se basa en campos electromagnéticos . [2]
El aparato 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 , condensadores e inductores discretos que se utilizan 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 guías de ondas y líneas de banda , y los circuitos sintonizados de elementos agrupados son reemplazados 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]
Relevancia
La disciplina de la ingeniería de microondas se ha vuelto relevante a medida que el dominio de las microondas se mueve hacia el sector comercial y ya no solo se aplica 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 a esta disciplina. Algunas de estas áreas son el radar, el satélite , la radio inalámbrica , la comunicación óptica , los circuitos informáticos más rápidos y el radar para evitar colisiones. [4]
Educación
Muchas facultades y universidades ofrecen ingeniería de microondas. A continuación se presentan algunos ejemplos.
La Universidad de Massachusetts Amherst ofrece programas educativos y de investigación en sensores remotos de microondas, diseño de antenas y sistemas de comunicaciones. Se ofrecen cursos y trabajos de proyectos que conducen a títulos de posgrado. Las especialidades incluyen diseño de circuitos integrados de microondas y RF, ingeniería de antenas, electromagnetismo computacional, propagación de ondas de radio, radar y sistemas de detección remota, procesamiento de imágenes e imágenes de THz. [5] [6]
La Universidad de Tufts ofrece un programa certificado de ingeniería inalámbrica y de microondas como parte de sus programas de estudios de posgrado. Se puede aplicar a una maestría en ingeniería eléctrica. El estudiante debe tener una licenciatura adecuada para inscribirse en este programa. [4]
La Universidad de Auburn ofrece investigación para el campo de las microondas. El Centro de Educación e Investigación en Ingeniería Inalámbrica es uno de los tres centros de investigación. La universidad también ofrece una licenciatura en ingeniería inalámbrica con una especialización en ingeniería eléctrica inalámbrica. [7] [8] [9]
Bradley University ofrece una licenciatura y un posgrado en su Programa de Ingeniería Inalámbrica y de Microondas. Cuenta con un Laboratorio Avanzado de Microondas, un Laboratorio de Comunicaciones Inalámbricas y otras instalaciones relacionadas con la investigación. [10]
Sociedades
Existen sociedades profesionales pertinentes a esta disciplina:
La Sociedad de Teoría y Técnicas de Microondas de IEEE (MTT-S) "promueve el avance de la teoría de microondas y sus aplicaciones ...". La sociedad también publica revistas revisadas por pares y una revista. [11]
Revistas y otras publicaciones periódicas académicas
Hay revistas revisadas por pares y otras publicaciones periódicas académicas que cubren temas relacionados con la ingeniería de microondas. Algunos de estos son IEEE Transactions on Microondas Teoría y Técnica , IEEE microondas y componentes inalámbricos cartas , Microondas, Revista [12] IET Microondas, Antenas y Propagación, [13] y Microondas Diario. [14]
Ver también
- Dieléctricos artificiales
- Transmisión por microondas
- Ingeniería de radiofrecuencia
- Winston E. Kock
Referencias
- ^ a b Das, Annapurna; Sisir K. Das (2000-2009). Ingeniería de microondas . Conceptos básicos de McGraw-Hill en series de ingeniería eléctrica. (1ª ed.). Educación superior McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-352950-9.
- ^ "Módulo 11 - Principios de microondas" (Descarga gratuita de PDF) . Serie de capacitación sobre electricidad y electrónica de la Marina (NEETS) . Marina de los Estados Unidos . 1998. págs. 1–1 a 1–10 . Consultado el 4 de septiembre de 2011 . Preparado por FTCM Frank E. Sloan
- Este artículo incorpora material de dominio público de sitios web o documentos de la Marina de los Estados Unidos .
- ^ Este párrafo se copió directamente del artículo de Wikipedia titulado Microondas . (04 de septiembre de 2011). Sin embargo, este material está cubierto por la fuente confiable proporcionada en este artículo (Das, Annapurna; y Sisir K. Das. Ingeniería de microondas . McGraw-Hill Higher Education).
- ^ a b Ingeniería inalámbrica y de microondas (2011). "Programa de certificación" (página web en línea) . Universidad de Tufts . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "Research Center & Labs" (página web en línea) . Universidad de Massachusetts Amherst . 2011 . Consultado el 18 de octubre de 2011 .
- ^ "Grados de Posgrado" (página web en línea) . Universidad de Massachusetts Amherst . 2011 . Consultado el 18 de octubre de 2011 .
- ^ Investigación y divulgación (2011). "Resumen" (página web en línea) . Universidad de Auburn (Alabama) . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "Programas de pregrado" (página web en línea) . Universidad de Auburn (Alabama). 2011 . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "Opciones del programa de ingeniería inalámbrica" (página web en línea) . Universidad de Auburn (Alabama). 2011 . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "Programa de Ingeniería Inalámbrica y de Microondas" (página web en línea) . Universidad de Bradley (Illinois). 2011 . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "Acerca de MTT-S" (página web en línea) . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "Publicaciones MTT-S" (página web en línea) . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "IET Microondas, Antenas y Propagación" (página web en línea) . Institución de Ingeniería y Tecnología . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
- ^ "Microwave Journal" (página web en línea) . Publicaciones de Horizon House . Consultado el 12 de septiembre de 2011 .
Otras lecturas
- Dong, Junwei (2009). Diseños de lentes de microondas: optimización, algoritmos de simulación rápida y técnicas de escaneo de 360 grados (tesis doctoral). Instituto Politécnico de Virginia y Universidad Estatal. hdl : 10919/29081 . OCLC 469368809 . Expediente etd-09242009-195704 . Consultado el 26 de septiembre de 2020 .