Modelo de parámetros concentrados

Líneas de transmisión:  abarcan todos los medios y estructuras que sirven para transferir energía o informaciòn entre dos puntos, incluídas las fibras nerviosas en el cuerpo humano, las ondas acústicas en los fluídos y las ondas de presión mecánicas en los sólidos. En nuestro caso trataremos con líneas de transmisión dedicadas a guiar señales electromagnéticas. Estas líneas de transmisión incluyen cables telefónicos, cables coaxiales que transportan audio e información de video en aparatos de TV o datos digitales a monitores de computadora y fibras ópticas que transportan ondas luminosas para la transmisión de datos a muy altas velocidades. En esencia, una línea de transmisión es una red de dos puertos, cada uno de los cuales se compone de dos terminales, como se muestra en la siguiente figura:

Las líneas de transmisión se clasifican en dos tipos básicos: líneas de transmisión transversales electromagnéticas (TEM) y líneas de transmisión de alto orden.

Líneas TEM: las ondas que se propagan a lo largo de estas líneas se caracterizan por campos eléctricos y magnéticos que son totalmente transversales a la dirección de propagación. Este modo de propagación se conoce como modo TEM. Un buen ejemplo es la línea coaxial que se muestra a continuación: 

En esta, las líneas de campo electrico están en la dirección radial entre los conductores interno y externo, el campo magnético forma circulos alrededor del conductor interno y, por consiguiente, ninguno tiene componentes a lo largo de la línea (La dirección de propagación de la onda). Otras líneas TEM incluyen la línea de dos conductores y la línea de placas paralelas que se representan en la siguiente figura:

Aunque los campos presentes en una línea de microfranja no se apegan a la definición exacta de un modo TEM, los componentes de campo no transversales son suficientemente pequeños en comparación con los componenes transversales como para ignorarse, lo cual permite la inclusión de líneas de microfranja en la clase TEM. Una característica común en las TEM es que se componen de dos superficies conductoras paralelas.

El tratamiento de las líneas TEM se inicia representando estas en función de un modelo de circuito concentrado y luego se aplican las leyes de voltaje y corriente de Kirchhoff para obtener dos ecuaciones rectoras conocidas como las ecuaciones del telegrafista. Al combinarlas se obtienen ecuaciones de onda para el voltaje y la corriente en cualquier punto de la línea. La solución de las ecuaciones de onda en el caso de estado estable sinusoidal conduce a un conjunto de fórmulas que sirven para resolver una amplia variedad de problemas prácticos. La Carta de Smith permite resolver problemas de líneas de transmisión sin necesidad de hacer cálculos laboriosos con números complejos.

Modelo de elemento concentrado: una línea de transmisión se representa mediante una configuración de alambres paralelos, sin importar la forma específica de la línea considerada. Así, una línea  puede representar una línea coaxial, una línea de dos alambres o cualquier otra línea TEM. 
El circuito de elementos concentrados consta de 4 elementos principales (parámetros de la línea de transmisión):

R': La resistencia combinada de ambos conductores por unidad de longitud, en Ohm/m
L': La inductancia combinada de ambos conductores por unidad de longitud, en H/m
G': La conductancia del medio aislante por unidad de longitud, en S/m
C': La capacitancia de los conductores por unidad de longitud, en  F/m 


Bibliografía:  Fawwaz T. Ulaby, Fundamentos de aplicaciones en electromagnetismo, Quinta edición, Pearson Prentice Hall