Guía de Onda

Algunos sistemas de telecomunicaciones utilizan la propagación de ondas electromagnéticas en el espacio libre, sin embargo, también se puede transmitir información mediante el confinamiento de estas ondas en cables o guías. En SHF, banda de frecuencia donde se encuentran las microondas, las líneas de transmisión u los cables coaxiales presentan atenuaciones muy elevadas, por lo que introducen mucha pérdida de voltaje y corriente de super alta frecuencia que viaja por ellos impidiendo que la onda llegue a su destino con un nivel de potencia apropiada para que la información que transporta sea extraída sin errores.

Mientras que en las guías de ondas lo que viaja es un voltaje y corriente de alta o muy alta frecuencia, por las guías de onda lo que viaja es un campo electromagnético cuya longitud de onda sea se encuentra en el orden de las microondas.

La transmisión de señales por guías de onda reduce la disipación de energía, es por ello que se utilizan en las frecuencias denominadas microondas con el mismo propósito que las líneas de transmisión en frecuencias más bajas ya que se presenta poca atenuación para el manejo de  señales de alta frecuencia. 

En las guías, los campos eléctricos y los campos magnéticos están confinados en el espacio que se encuentra en su interior, de este modo no hay pérdida de potencia por radiación y las pérdidas en el dieléctrico suelen ser muy bajas debido a que suele ser aire. Este sistema evita que existan interferencias en el campo por otros objetos, al contrario de lo que ocurría en los sistemas de transmisión abiertos.

Dependiendo de la frecuencia, se pueden construir con materiales conductores o dieléctricos. Generalmente, mientras más baja es la frecuencia, mayor es la guía de onda. 

Las guías de ondas electromagnéticas se analizan con las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones tienen soluciones múltiples o modos, que son los autofunciones del sistema de ecuaciones. Cada modo es caracterizado por un autovalor, que corresponde a la velocidad de propagación axial de la onda en la guía.

Los modos de propagación dependen de la longitud de  onda, de la polarización y de las dimensiones de la guía. El modo longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria formada por ondas confinadas en la cavidad. Los modos transversales se clasifican en tipos distintos:

• Modo TE (Transversal eléctrico), la componente del campo eléctrico en la dirección de propagación es nula.
• Modo TM (Transversal magnético), la componente del campo magnético en la dirección de propagación es nula.
• Modo TEM (Transversal electromagnético), la componente tanto del campo eléctrico como del magnético en la dirección de propagación es nula.
• Modo híbrido, son los que sí tienen componente en la dirección de propagación tanto en el campo eléctrico como en el magnético.

En guías de onda rectangulares el modo fundamental es el TE1,0 y en guías de onda circulares es el TE1,1.

El ancho de banda de una guía de onda viene limitado por la aparición de modos superiores. En una guía rectangular, sería el TE0,1. Para aumentar dicho ancho de banda se utilizan otros tipos de guía, como la llamada "Double Ridge", con sección en forma de "H".