Dispositivo (20) apto para la propagación de ondas electromagnéticas,

que comprende:

un sustrato (21), por lo menos una capa conductora (22), siendo modulada la constante dieléctrica efectiva de dichodispositivo mediante la anchura de dicha por lo menos una capa conductora, variando la anchura de dicha por lomenos una capa conductora sustancialmente de forma periódica a lo largo de una dirección predeterminada, de talmodo que dicha constante dieléctrica es modulada de forma sustancialmente periódica a lo largo de dicha direcciónpredeterminada,

caracterizado porque dicha por lo menos una capa conductora (22) no es continua a lo largo de dicha direcciónpredeterminada, estando interrumpida dicha por lo menos una capa conductora por unas bandas no conductoras(33) transversales a dicha dirección predeterminada.

Dispositivo para la propagación de ondas electromagnéticas con constante dieléctrica modulada.

La presente invención se refiere al campo de la propagación de ondas electromagnéticas. Más detalladamente, la presente invención se refiere a la propagación de ondas electromagnéticas a través de una estructura microbanda con una constante dieléctrica que varía en el interior de la estructura, En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo que se utiliza como soporte para la propagación de las ondas electromagnéticas y que comprende una capa de material dieléctrico y por lo menos una capa conductora o pista conductora, siendo modulada la constante dieléctrica relativa del dispositivo por la forma de dicha capa conductora o pista conductora. Más detalladamente, la presente invención se refiere a un dispositivo apto para la propagación de las ondas electromagnéticas en el cual la constante eléctrica es modulada periódicamente a lo largo de una dirección predeterminada mediante una variación periódica de la forma de dicha capa conductora a lo largo de la misma dirección predeterminada. Más detalladamente, la presente invención se refiere a un dispositivo que es apto para la propagación de las ondas electromagnéticas, cuya constante dieléctrica efectiva se modula sinusoidalmente a lo largo de una dirección predeterminada mediante una variación periódica de la forma de dicha capa conductora a lo largo de la misma dirección. Dicha variación periódica y/o sinusoidal puede tener en cuenta la anchura de dicha capa conductora, su grosor o dichas dos características.

Descripción del estado de la técnica

En los últimos años, se ha evidenciado un interés creciente por los materiales que presentan una estructura de bandas electromagnéticas (conocidos como materiales EBG) , lo cual significa que los materiales presentan una frecuencia selectiva y, por lo tanto, permiten la propagación de ondas electromagnéticas de una frecuencia determinada, mientras que bloquean la propagación de ondas de otras frecuencias. Este fenómeno presenta fuertes similitudes con la estructura de bandas de los materiales con estructura cristalina. Como es sabido por la física de estado sólido, existen materiales tales como los semiconductores que presentan una estructura de bandas de energía tal que un electrón puede tener sólo valores energéticos que correspondan a una banda de energía permitida y no puede tener valores que correspondan a una banda prohibida. Similarmente a los materiales semiconductores, que permiten la conducción de electrones con una energía comprendida en una banda de conducción, los materiales EBG permiten la propagación de ondas electromagnéticas con frecuencias comprendidas en bandas o intervalos determinados mientras que bloquean la propagación de ondas con frecuencias exteriores a dichas bandas o intervalos.

Los materiales EBG se han ido utilizando cada vez más ampliamente en aplicaciones de antena, por ejemplo en antenas de onda de fuga, antenas de lentes o también reducción de acoplamiento de ondas de superficie entre antenas, etc. (ver, por ejemplo: Fan, Y.; Rahmat-Samil, Y.; "Microstrip antennas integrates with electromagnetic band-gap (EGB) structures: low mutual coupling design for array applications" IEEE Trans. AP. pág. 2936-2946, Octubre 2003) .

El comportamiento EBG puede obtenerse de formas diferentes, por ejemplo disponiendo cargas reactivas, con parámetros concentrados o distribuidos, inferiores a la longitud de onda de la onda que se propaga en el dispositivo

o mediante modulación de las propiedades electromagnéticas de los medios de comunicación.

En particular, la modulación de las propiedades electromagnéticas de una estructura puede obtenerse utilizando diferentes técnicas, por ejemplo la modulación de sus características físicas, es decir, disponiendo materiales de constantes dieléctricas diferentes uno al lado de otro o uno sobre otro o utilizando materiales electroópticos, materiales que cambian sus propiedades dieléctricas al ser sometidos a la aplicación de campos magnéticos. Además, la modulación de los parámetros del material puede alcanzarse perforando agujeros en el material dieléctrico. Puede realizarse una caracterización completa del material EBG mediante un diagrama de dispersión, que representa el número de ondas en función de la frecuencia de las ondas electromagnéticas (ver, por ejemplo: Brillouin, L. "Wave Propagation in periodic structures", New York: Dover 1953.

Pueden encontrarse ejemplos de estructuras microbanda en:

LE ROY M ET AL: "Novel Circuit models of Arbitrar y -Shape Line: Application to Parallel Coupled Microstrip Filters with Suppression of Multi-Harmonic Responses" 2005 EUROPEAN MICROWAVE CONFERENCE CNIT LA DEFENSE, PARIS, FRANCE OCT. 4-6, 2005, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, 4 October 2005 (2005-10-04) , pages 921-924, XP010903914 ISBN: 2-9600551-2-8

KIANG J-F ET AL: "Transmission properties of microstrip lines with a periodical ground plane" MICROWAVE CONFERENCE, 2001. APMC 2001. 2001 ASIA-PACIFIC DECEMBER 3-6, 201, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, vol. 1, 3 December 2001 (2001-12-03) , pages 67-70, XP010578889 ISBN: 0-7803-7138-0

LE ROY M ET AL: "A new design of microwave filters by using continuously var y ing transmission lines" MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST, 1997., IEEE MTT-S INTERNATIONAL DENVER, CO, USA 8-13 JUNE 1997, NEW YORK, NY, USA, IEEE, US, vol. 2, 8 June 1997 (1997-06-08) , pages 639-642, XP010228412 ISBN: 0-7803-

NESIC D ET AL: "1-D microstrip PGB band-pass filter without etching in the ground plane and with sinusoidal variation of the characteristic impedance" TELECOMMUNICATIONS IN MODERN SATELLITE, CABLE AND BROADCASTING SERVICE, 2001. 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON 19-21 SEPTEMBER 2001, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, vol. 1, 19 September 2001 (2001-09-19) , pages 181-183, XP010560918 ISBN: 07803-7228-X

No obstante, aunque estas técnicas se utilizan ampliamente para obtener una estructura con comportamiento EBG, siguen presentando inconvenientes y/o problemas.

Por ejemplo, las técnicas de perforación (con o sin metalización) han demostrado no ser aptas para las microestructuras requeridas por la demanda de una reducción creciente de la escala de los circuitos y/o dispositivos; de hecho, se ha comprobado que resulta muy difícil, si no imposible, realizar microagujeros con dimensiones adecuadas para los circuitos actuales, por ejemplo circuitos integrados o similares.

Del mismo modo, se ha visto que las estructuras con capas diferentes no son competitivas debido a los costes.

Finalmente, el comportamiento de un material EBG y/o la estructura que puede realizarse con las técnicas conocidas con frecuencia han evidenciado ser muy inestables y/o sensibles a la influencia de factores ambientales.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención consiste en superar o reducir los inconvenientes de las técnicas conocidas anteriormente mencionadas.

En particular, el objetivo de la presente invención consiste en obtener estructuras o materiales adecuados para la propagación de ondas electromagnéticas con un comportamiento EBG estable y que no resulten influenciados por factores ambientales; además, dichos materiales y/o estructuras pueden realizarse con costes competitivos y presentar dimensiones adecuadas a la demanda siempre creciente de miniaturización de dispositivos y/o circuitos en general.

Por otra parte, al no presentar agujeros, la estructura propuesta es más fácil de realizar con costes bajos. Por la misma razón, también presenta una resistencia mecánica mayor.

Según un ejemplo, el sustrato puede ser multicapa, lo cual significa que la capa conductora se encuentra ubicada en una estructura multicapa realizada con materiales dieléctricos de constantes dieléctricas relativas diferentes. La capa conductora puede disponerse más cerca de la interfase con el aire, pero no necesariamente en la interfase airedieléctrico; esta solución permite tener un valor M (factor de modulación) que permite el control sobre la posición y la anchura de las bandas prohibidas.

Sumario de la invención

La presente invención se basa en la consideración de que puede obtenerse un dispositivo y/o una estructura aptos para la propagación de ondas electromagnéticas que presenten un comportamiento EBG mediante la modulación de por lo menos una de las propiedades electromagnéticas de dicha estructura y/o dispositivo. Además,... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (20) apto para la propagación de ondas electromagnéticas, que comprende:

un sustrato (21) , por lo menos una capa conductora (22) , siendo modulada la constante dieléctrica efectiva de dicho dispositivo mediante la anchura de dicha por lo menos una capa conductora, variando la anchura de dicha por lo menos una capa conductora sustancialmente de forma periódica a lo largo de una dirección predeterminada, de tal modo que dicha constante dieléctrica es modulada de forma sustancialmente periódica a lo largo de dicha dirección predeterminada,

caracterizado porque dicha por lo menos una capa conductora (22) no es continua a lo largo de dicha dirección predeterminada, estando interrumpida dicha por lo menos una capa conductora por unas bandas no conductoras

(33) transversales a dicha dirección predeterminada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la anchura de dicha por lo menos una capa conductora varía sustancialmente de forma sinusoidal a lo largo de dicha dirección predeterminada, de tal modo que dicha constante dieléctrica efectiva se modula siguiendo un perfil sustancialmente sinusoidal a lo largo de dicha dirección predeterminada.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la longitud de dichas bandas no conductoras (33) en dicha dirección predeterminada es constante a lo largo de todo dicho sustrato (21) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho dispositivo es una estructura microbanda.

5. Dispositivo para la propagación de ondas electromagnéticas según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la longitud de dichas bandas no conductoras (33) en la dirección longitudinal presenta un valor de 0, 2 mm.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sustrato está realizado en material dieléctrico.

7. Circuito apto para la propagación de ondas electromagnéticas, caracterizado porque dicho circuito comprende un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Circuito según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho circuito es un circuito integrado.