Analisis de la programacion electromagnetica en guias de onda mediante el metodo de diferencias finitas en el dominio del tiempo

Abstract

Se presenta la conexión de dos métodos de estudio aplicados a estructuras en guía de ondas: una formulación fundamentalmente analítica, Análisis Modal, y otra, esencialmente numérica, Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo. Se comienza por un estudio detallado de la excitación numérica y su incorporación dentro del algoritmo FDTD, destacando los concepctos de "fuente ideal" y "fuente adaptada". Se estudian los aspectos teóricos fundamentales de la caracterización modal a partir de una simulación FDTD la determinación de las frecuencias de corte mediante la técnica de resonancia transversal y la construcción de diagramas de dispersión y distribuciones transversales de campo mediante el ajuste de los valores del campo a un desarrollo modal. Esta técnica se aplica a estructuras en guías de onda de sección rectangular, tanto homogéneas como cargadas con láminas dieléctricas en plano H, determinando las frecuencias de corte y construyendo sus diagramas de dispersión, analizando también medios materiales con pérdidas y determinando su constante de atenuación. La comparación de estos resultados numéricos con resultados analíticos permite la validación del método. Se analizan guías dieléctricas imagen, en las cuales se intentan caracterizar los modos complejos. Se obtienen las distribuciones transversales de campo y potencia asociadas a cada modo, encontrando que en estructuras con dieléctrico en plano H no es el modo fundamental el que transporta mayoritariamente la energía cosa que sí ocurre en plano E. El método FDTD también se aplica al diseño de estructuras de microondas, estableciendo la caracterización circuital de la red con una única la simulación FDTD, obteniendo el valor de la impedancia y los parámetros de scattering. Se propone como sistema de acople una "ranura en V", analizando sus características y la aplicación en sistemas de tres y cuatro puertas. Finalmen