DISPOSITIVO DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DIFERENCIALES CON SUPRESIÓN DE MODO COMÚN.

Dispositivo de líneas de transmisión diferenciales con supresión de modo común.

Comprende:

- un medio de transmisión planar diferencial que incluye dos líneas conductoras de transmisión (L1, L2), un plano de masa metálico (M), y un substrato dieléctrico, y

- un filtro formado por uno o más resonadores de anillos abiertos (R) grabados en el plano de masa (M), configurados, dimensionados y dispuestos simétricamente para suprimir la propagación de señales en modo común en una o más frecuencias determinadas y permitir la transmisión de señales en modo diferencial a dichas una o más frecuencias determinadas.

Dispositivo de líneas de transmisión diferenciales con supresión de modo común Sector de la técnica La presente invención concierne, en general, a un dispositivo de líneas de transmisión diferenciales con supresión de modo común, que incluye un filtro formado por uno o más resonadores grabados en el plano de masa para suprimir la propagación de señales en modo común, y más particularmente a un dispositivo donde dicho resonador es un resonador de anillos abiertos complementarios (CSRR) . Este resonador no perturba de forma significativa el modo diferencial

Estado de la técnica anterior

Es bien conocido que los resonadores de anillos abiertos complementarios (CSRRs) grabados en el plano de masa de una línea de transmisión de microcinta, debajo de la tira conductora, son capaces de inhibir la propagación de señales electromagnéticas en dicha línea de transmisión. Ello es consecuencia de que tales resonadores de anillos abiertos complementarios introducen ceros de transmisión debido al acoplo eléctrico entre tales resonadores y la línea de transmisión, impidiendo la propagación de señales a frecuencias alrededor de la frecuencia de resonancia del resonador. Así pues, grabando una cadena de resonadores de anillos abiertos complementarios en el plano de masa, debajo de la tira conductora, es posible conseguir una banda de frecuencias de rechazo de anchura controlable, mediante el grabado de resonadores con distinta frecuencia de resonancia, acoplando los resonadores por aproximación de los mismos, diseñando los resonadores para que tengan un ancho de banda significativo, o una combinación de las anteriores.

Los CSRRs fueron presentados por primera vez en [1 ], donde se demostró que estos elementos son útiles para el diseño de estructuras de permitividad negativas en tecnología de microcinta.

Los resonadores de anillos abiertos complementarios grabados en el plano de masa de una línea de microcinta, por debajo de la tira conductora, suprimen eficientemente la transmisión de señales en las inmediaciones de sus frecuencias de resonancia. Este resultado puede ser interpretado como debido a la permitividad efectiva negativa de la línea, pero también puede ser explicado en términos de teoría de circuitos, como resultado del acoplamiento capacitivo entre la línea y el CSRR.

En la Fig. 1 (a) se representa la topología y el modelo circuital de una línea de microcinta cargada con un CSRR.

Como se indicó en [2], L modela la inductancia de la línea, C el acoplamiento eléctrico

entre la línea y el resonador, y el CSRR es modelado por el tanque resonante paralelo,

Le-Ce.

La solicitud EP1855348A 1 propone un filtro pasa banda formado por una línea

5 de transmisión y una o más células de filtro, cada una de ellas formada por uno o más

resonadores de anillos abiertos complementarios, un elemento inductivo y un elemento

capacitivo.

La solicitud EP1675212A 1 describe un filtro para microondas y ondas

milimétricas que comprende un medio planar de transmisión con una tira conductora, un

1 O plano metálico de masa y un substrato dieléctrico, y que también incluye un resonador

de anillos abiertos

Por otra parte, son bien conocidas las líneas de transmisión diferenciales

consistentes en un par de líneas acopladas sobre un plano de masa, separado de las

líneas mediante un substrato dieléctrico. Estas líneas diferenciales tienen, como

15 características claves, una alta inmunidad al ruido, un nivel de interferencias mutuas

bajo y unas interferencias electromagnéticas bajas, lo que las hace muy interesantes

para circuitos digitales de alta velocidad.

En las aplicaciones de tales líneas diferenciales es necesario eliminar el ruido en

modo común a aquellas frecuencias en que la línea debe transmitir las señales en el

20 modo diferencial. Sin embargo, la presencia de ruido en modo común en las líneas

diferenciales es inevitable en los circuitos prácticos. Este ruido no deseado es causado

principalmente por un desequilibrio en amplitud o un desfase temporal de las señales

diferenciales y debe ser reducido tanto como sea posible para evitar radiación en modo

común que provoque interferencias electromagnéticas (EMI) .

25 Por lo tanto, el diseño de líneas diferenciales capaces de suprimir el ruido en

modo común, manteniendo la integridad de la señales diferenciales es de suma

importancia.

Las estructuras con ranuras en el plano de tierra (DGS) consisten en

practicar un defecto, ya sea una o varias figuras geométricas simétricas o

30 asimétricas, en el plano de tierra justamente debajo de la línea de microcinta.

En [3], se utilizaron patrones periódicos con forma de mancuerna grabados en el

plano de masa, en la forma de una estructura DGS, por debajo de las líneas

diferenciales, con el fin de suprimir el modo par mediante la apertura del camino de

retorno de corriente a través del plano de masa. Esta disposición tiene un efecto

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densidad de corriente

En [4], los autores logran una amplia banda de eliminación para el modo común

mediante el uso de resonadores acoplados en forma de U y de H simétricamente

grabados en el plano de masa, también implementando una estructura DGS.

5 REFERENCIAS

[1] F. Falcone, T. Lopetegi, J.D. Baena, R. Marqués, F. Martín and M. Sorolla,

"Effective negative-E stop-band de microcinta lines based on complementar y split

ring resonators", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 14, pp.

280-282, June 2004.

1O [2] J.D. Baena, J. Bonache, F. Martín, R. Marqués, F. Falcone, T. Lopetegi, M.A.G.

Laso, J. García, 1 Gil, M. Flores-Portillo and M. Sorolla, "Equivalent circuit models

for split ring resonators and complementar y split rings resonators coupled to

planar transmission lines", IEEE Transactions on Microwave Theor y and

Techniques, vol. 53, pp. 1451-1461, April 2005.

15 [3] W.T. Liu, C-H. Tsai, T-W. Han, T-L. Wu, "An embedded common-mode

suppression filter for GHz differential signals using periodic defected ground

plane", IEEE Microw. Wireless Comp. Lett., vol. 18, no. 4, pp. 248-250, April2008.

[4] S-J. Wu, C-H. Tsai, T-L. Wu, T. ltoh, "A novel wideband common-mode

suppression filter for gigahertz differential signals using coupled patterned ground

20 structure", IEEE Trans. Microw. Theor y Techn., vol. 57, no.4, pp. 848-855, April

2009.

[5] F. Falcone, T. Lopetegi, M.A.G. Laso, J.D. Baena, J. Bonache, R. Marqués, F.

Martín, M. Sorolla, "Babinet principie applied to the design of metasurfaces and

metamaterials", Phys. Rev. Lett., vol. 93, paper 197401, November 2004.

25 [6] F. Aznar, M. Gil, J. Bonache and F. Martín, "On the effects of resonator's

electrical size on bandwidth in resonant-type metamaterial transmission lines",

Microwave and Optical Technology Letters, vol. 52, no.?, pp. 1526-1530, July

2010.

[7] J. Bonache, M. Gil, l. Gil, J. García-García and F. Martín, "On the electrical

30 characteristics of complementar y metamaterial resonators", IEEE Microwave and

Wireless Components Letters, vol. 16, pp. 543.545, October 2006.

[8] C-H. Tsai, T-L. Wu, "A broadband and miniaturized commonmode filter for

gigahertz differential signals based on negative permittivity metamaterials", IEEE

[9] B.C. Tseng, L. K. Wu, "Design of miniaturized common-mode filter by multilayer

low-temperature co-fired ceramic", IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 46,

no.4, pp. 571-579, Nov. 2004.

5 Explicación de la invención

La presente invención constituye una alternativa a las propuestas hechas en [3]

y [4], ofreciendo otro enfoque para el diseño de líneas diferenciales con supresión de

modo común.

Para ello, la presente invención concierne a un dispositivo de líneas de

1 O transmisión diferenciales con supresión de modo común, que comprende, de manera

en sí conocida:

- un medio de transmisión planar diferencial que incluye al menos dos líneas

conductoras de transmisión, un plano de masa metálico, y un substrato dieléctrico,

y

15 -un filtro formado por al menos un resonador grabado en dicho plano de masa

para suprimir la propagación de señales en modo común.

A diferencia de las propuestas conocidas, en el dispositivo de la presente

invención el resonador es un resonador de anillos abiertos configurado, dimensionado y

dispuesto para suprimir la propagación de señales en modo común en como mínimo

20 una frecuencia determinada y permitir...

1. Dispositivo de líneas de transmisión diferenciales con supresión de modo común, del tipo que comprende:

-un medio de transmisión planar diferencial que incluye al menos dos líneas conductoras de transmisión (L 1, L2) , un plano de masa metálico (M) , y un substrato dieléctrico,

y

-un filtro formado por al menos un resonador (R) grabado en dicho plano de masa metálico (M) para suprimir la propagación de señales en modo común;

donde el dispositivo está caracterizado porque dicho resonador (R) , que es al menos uno, es un resonador de anillos abiertos configurado, dimensionado y dispuesto de forma simétrica para suprimir la propagación de señales en modo común en al menos una frecuencia determinada y permitir la transmisión de señales en modo diferencial a dicha frecuencia determinada, que es al menos una.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho resonador (R) , que es al menos uno, es un resonador de anillos abiertos complementarios.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque las aberturas de cada anillo de dicho resonador de anillos abiertos complementarios (R) , que es al menos uno, están dispuestas en el plano de simetría longitudinal de dichas líneas conductoras de transmisión diferenciales (L 1, L2) , que son al menos dos.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la distancia entre bordes internos de la tira conductora que conforma cada anillo de dicho resonador de anillos abiertos complementarios (R) , que es al menos uno, es superior a la distancia de separación (S) entre dichas líneas conductoras de transmisión diferenciales (L 1, L2) , que son al menos dos, más el ancho (W) de cada una de las dos líneas conductoras de transmisión diferenciales (L 1, L2) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque los anillos del resonador de anillos abiertos complementarios (R) , que es al menos uno, se encuentran dispuestos centrados, por debajo de las líneas conductoras de transmisión diferenciales (L1, L2) , que son al menos dos, de manera que su centro geométrico común queda ubicado en dicho plano de simetría longitudinal.

6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada anillo de dicho resonador de anillos abiertos complementarios (R) , que es al menos uno, tiene una forma circular.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado

porque cada anillo de dicho resonador de anillos abiertos complementarios (R) , que es

al menos uno, tiene una forma cuadrada, rectangular o poliédrica.

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

5 caracterizado porque dicho filtro comprende una pluralidad de dichos resonadores de

anillos abiertos (R) configurados, dimensionados, dispuestos y relacionados entre sí

para suprimir la emisión en modo común en una banda de frecuencias de rechazo.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha pluralidad

de resonadores de anillos abiertos (R) tienen unas dimensiones ligeramente diferentes

1 O entre sí y están altamente acoplados, para ampliar la banda de frecuencias de rechazo

de los resonadores individuales.

10. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque las dimensiones

referidas en dicho dimensionado son relativas a: ancho de cada anillo, distancia entre

anillos, distancia entre bordes internos de la tira conductora que conforma cada anillo y

15 separación entre resonadores individuales.

11. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho filtro

comprende, en combinación con dichos resonadores de anillos abiertos (R) , al menos

un resonador eléctrico de otro tipo.