Uma calculadora de guia retangular pode verificar frequência de corte, comprimento de onda de corte e comprimento de onda guiado. São necessários dimensões internas, frequência, modo e preenchimento. Esses dados não determinam automaticamente perda, potência admissível ou compatibilidade das flanges.
1. Escolher o modelo físico
As relações abaixo descrevem uma guia metálica retangular idealizada, preenchida com ar. Cristas, preenchimento parcial e seção variável exigem modelos diferentes.
Para a > b, TE10 é o modo fundamental habitual. Em TE os índices não podem ser ambos nulos; em TM ambos devem ser pelo menos 1. Selecionar TM10 nesse modelo não produz um modo físico válido.
2. Inserir dimensões e unidades
No WR-90, a = 22,86 mm e b = 10,16 mm, ou 0,02286 e 0,01016 m. 10 GHz equivalem a 10 × 109 Hz. Verifique quais conversões a calculadora faz.
Dimensões externas incluem paredes e não descrevem a cavidade útil. b também não é sempre a/2. Confundir mm com m altera o corte calculado por um fator de mil.
3. Calcular o corte
fc,mn = (c/2)√[(m/a)² + (n/b)²], com c ≈ 299 792 458 m/s. Para TE10, reduz-se a c/(2a).
Para WR-90 resulta aproximadamente 6,56 GHz. A correspondente onda livre de corte é λc = c/fc = 2a = 45,72 mm. Não é o comprimento de onda ao longo da guia operando em 10 GHz.
4. Calcular o comprimento guiado
Quando f > fc, λg = λ0/√[1−(fc/f)²], com λ0 = c/f.
| Grandeza | Valor aproximado |
|---|---|
| λ0 livre | 30,0 mm. |
| λc de corte | 45,72 mm. |
| λg guiado | 39,7 mm. |
No corte, o denominador ideal tende a zero. Abaixo dele, o modo é evanescente: não substitua o argumento negativo da raiz pelo módulo para obter um falso comprimento de propagação.
A atenuação abaixo do corte depende da frequência e da seção. Não existe um valor fixo de 30 dB/cm para toda situação WR-90. Uma seção finita conectada ainda requer a análise das duas interfaces.
5. Comparar com a banda prática
A banda habitual do WR-90 é 8,2–12,4 GHz; o corte TE20 é aproximadamente 13,11 GHz. Operar apenas um pouco acima do primeiro corte não garante perda e dispersão adequadas.
Acima de outros cortes, modos adicionais podem propagar. A intensidade com que são excitados depende da geometria e alimentação, não apenas da existência matemática do modo.
Para atenuação são necessários condutividade, frequência, seção e superfície. 0,02 dB/m não é uma propriedade universal do WR-90. Curvas, flanges e transições acrescentam efeitos próprios.
Potência e velocidade não saem do mesmo resultado
No modelo sem perdas, velocidade de fase pode superar c e a de grupo é menor que c, sem transporte de informação acima de c. Não confunda λg com comprimento de onda num material de índice constante.
A capacidade de potência exige condições térmicas, campos locais, pressão e carga. A geometria e o corte calculados não certificam operação de 1 MW nem imunidade a descargas.
Guardar entradas e hipóteses
Registre unidades, modo, preenchimento e resultados. Mantenha separadas as especificações de potência, interface e tolerância. Quando usar o cálculo para uma escolha de projeto, confronte equações, desenho e medida da montagem.
As relações estão na matemática de guias da Microwaves101. Para os componentes Dolph Microwave, informe a banda e as interfaces além do resultado numérico.
