tecnologia

Capítulo 0. INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE
MICROONDAS
0.1. La Ingeniería de Microondas
El término microondas se refiere a las señales de corriente alterna con
frecuencias comprendidas entre 300 MHz (3·108 Hz) y 300 GHz (3·1011 Hz),
con una longitud de ondas correspondiente entre λ = c/f = 1 m y λ = 1 mm,
respectivamente. Las señales con longitud de onda del orden de
milímetros se denominanondas milimétricas. En la figura se muestra la
localización de la banda de microondas en el espectro electromagnético.
Frecuencia (Hz)

103

102

10

3·1010

3·1011

Microondas

10-1

1

10-2

3·1012

3·1013

10-3

10-4

3·1014

Luz visible

3·109

Infrarrojo

3·108

Lejano infrarrojo

LTV VHF

Radio onda corta

3·107

LRadiodifusión FM

3·106Radiodifusión AM

Radio onda larga

3·105

10-5

10-6

Longitud de onda (m)

Frecuencias típicas

Designación de las bandas

Radiodifusión AM

535-1605 kHz

Banda-L

1-2 GHz

Radio onda corta

3-30 MHz

Banda-S

2-4 GHz

Radiodifusión FM

88-108 MHz

Banda-C

4-8 GHz

TV VHF (2-4)

54-72 MHz

Banda-X

8-12 GHz

TV VHF (5-6)

77-88 MHz

Banda-Ku12-18 GHz

TV UHF (7-13)

174-216 MHz

Banda-K

18-26 GHz

TV UHF (14-83)

470-890 MHz

Banda-Ka

26-40 GHz

Telefonía móvil GSM, DECT 900, 1800 MHz

Banda-U

40-60 GHz

Hornos Microondas (ISM)

2.45 GHz

Banda-V

60-80 GHz

LMDS

26-28 GHz

Banda-W

80-100 GHz

Debido a las altas frecuencias (y cortas longitudes de onda), la teoría de
circuitos convencionalgeneralmente no se puede utilizar en forma directa
para resolver problemas que involucren circuitos y redes de microondas.
0.1.1. Aplicaciones de las microondas
El interés científico por la banda de microondas recibió un importante
impulso durante la Segunda Guerra Mundial, con la invención del
magnetrón y el klystron, que mostraron ser eficientes osciladores de

0.1. La Ingeniería deMicroondas

2

microondas, y fundamentalmente con el desarrollo del radar, un sistema
capaz de detectar blancos enemigos.
El área efectiva de absorción de un blanco (sección radar) es
proporcional a la longitud eléctrica del blanco. Al mismo tiempo,
la ganancia de una antena es proporcional a su longitud eléctrica.
A mayores frecuencias, mayor ganancia de antena puede
conseguirse con el mismotamaño físico, y mayor sección radar.
Este hecho hace que la banda de microondas sea preferida para
aplicaciones radar.
El desarrollo de componentes de microondas, estimulado por los avances
en la tecnología radar, fue rápido, diverso y a menudo ingenioso. Las
aplicaciones militares se vieron acompañadas de una explosión en
aplicaciones comerciales, que incluyen radares para el control deltráfico
aéreo, radares para predicción meteorológica, telemedida, detectores de
intrusos, control del tráfico rodado, etc.
Pero el mayor impulso ha llegado procedente de la incipiente demanda de
la industria de telecomunicaciones. La transmisión económica de
información a través de un país, continente o entre continentes, ya sea
dicha información de voz (telefonía, radio), vídeo (televisión,fax) o datos,
requiere la posibilidad de modular un enorme número de canales sobre
una portadora y enviarla sobre un canal de comunicaciones.
Se dispone de mayor anchura de banda cuando la frecuencia es más
alta. Así, una anchura de banda relativa del 1 % a 600 MHz
representa 6 MHz (un canal de TV). La misma anchura a 60 GHz
ocupa 600 MHz (100 canales de TV). La banda de microondasproporciona casi 1000 veces los canales de voz y radio que se
pueden alojar en la banda de 0-300 MHz.
La introducción de portadoras de microondas para el transporte de
información ha creado otro problema. Las frecuencias de microondas
pueden penetrar la ionosfera, sin que resulten reflejadas hacia la Tierra
en su propagación. Por tanto, las transmisiones vía radio están limitadas
por la necesidad...