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Calculadora de frequência de corte de guia de onda retangular

Calcule frequências de corte para os modos TE e TM de guia de onda retangular, comprimento de onda guia e velocidade de fase

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Fórmula

f_c(m,n) = (c/2)×√((m/a)²+(n/b)²)

Referência: Pozar, Microwave Engineering 4th Ed., Chapter 3

f_c — Cutoff frequency (Hz)
c — Speed of light (m/s)
a — Waveguide width (m)
b — Waveguide height (m)
m,n — Mode indices

Como Funciona

Guias de onda retangulares suportam a propagação de ondas eletromagnéticas com modos específicos caracterizados por suas configurações elétricas transversais (TE) ou magnéticas transversais (TM). A frequência de corte é a frequência mínima na qual um modo específico pode se propagar pelo guia de ondas sem atenuação significativa do sinal. Isso depende das dimensões da seção transversal do guia de ondas (a e b) e dos índices de modo (m e n). À medida que o comprimento de onda diminui em relação às dimensões do guia de onda, modos de ordem superior se tornam possíveis, com o modo TE10 fundamental normalmente sendo o modo de propagação de menor frequência em guias de onda retangulares.

Exemplo Resolvido

Considere uma guia de onda retangular com dimensões a = 22,86 mm e b = 10,16 mm, calculando a frequência de corte do modo TE10. Usando a fórmula f_c = c/(2 * sqrt ((m/a) ^2 + (n/b) ^2)), onde c é a velocidade da luz, encontramos: f_c = 3 * 10^8/(2 * sqrt ((1/0,02286) ^2)) ≈ 6,56 GHz. O comprimento de onda guia correspondente seria λg = c/sqrt (f_c^2 - f_cut^2), que é calculado em aproximadamente 45,6 mm.

Dicas Práticas

  • ✓Sempre verifique se as dimensões do guia de ondas correspondem à faixa de frequência necessária
  • ✓Considere possíveis interações no modo de ordem superior
  • ✓Use medições de precisão para cálculos de corte precisos

Erros Comuns

  • ✗Negligenciando as dependências do índice do modo
  • ✗Assumindo escala de frequência linear com dimensões de guia de ondas
  • ✗Ignorando as condições de limite eletromagnéticas

Perguntas Frequentes

A propagação do modo depende da geometria do guia de ondas, do comprimento de onda eletromagnético e das condições de contorno específicas. A frequência de corte marca o ponto de transição para a existência do modo.
Os modos TE não têm campo elétrico paralelo à propagação, enquanto os modos TM não têm campo magnético paralelo à propagação. Cada modo tem características de corte distintas.
Sim, quando a frequência de operação excede as frequências de corte para vários modos, vários modos podem se propagar simultaneamente pelo guia de ondas.
Dimensões menores do guia de ondas aumentam a frequência de corte, limitando efetivamente a propagação de baixa frequência.
Comunicações por micro-ondas, sistemas de radar, comunicações via satélite e transmissão de sinal de alta frequência dependem de uma análise precisa do modo de guia de ondas.

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