Líneas de transmisión artificiales zurdas.

Se caracteriza por el hecho de que comprende un medio de transmisión planar de tipo microstrip,

coplanar o en cinta, o variantes de los mismos, y por el hecho de que comprende por lo menos una etapa consistente en un resonador de anillos abiertos y un elemento adicional para la obtención de un medio propagativo con ondas de retroceso conocido como medio zurdo.

También comprenden uniones metálicas entre la tira central conductora y el plano de masa.

Se obtienen líneas de transmisión artificiales zurdas con características controlables (longitud eléctrica e impedancia característica) basadas en resonadores de anillos abiertos y también una mayor flexibilidad que permite obtener una mayor controlabilidad de la respuesta frecuencial de la línea artificial

Líneas de transmisión artificiales zurdas.

La presente invención se refiere a líneas de transmisión artificiales planas con características controlables implementadas mediante resonadores de anillos abiertos y con características de propagación correspondientes a un medio que soporta ondas de retroceso, o medio zurdo.

Antecedentes de la invención

Son conocidas líneas de transmisión planares consistentes de un tira metálica conductora separada de una (o varias) superficies metálicas o planos de masa mediante un dieléctrico o combinación de varios dieléctricos. En tales líneas de transmisión se produce la propagación de señales electromagnéticas cuando se excita, mediante una señal de tensión o corriente, uno de los extremos de dicha tira conductora en referencia al plano de masa, propagándose la señal hacia el otro extremo de la línea de transmisión. Dentro de las líneas de transmisión conocidas, existen diversas configuraciones, dependiendo de la disposición relativa entre el o los dieléctricos, la tira conductora y los planos de masa, tales como la línea microtira, la línea coplanar (o guía de ondas coplanar) y línea stripline, entre otras.

También son conocidas líneas de transmisión artificiales basadas en líneas de transmisión planas convencionales (líneas host) cargadas con resonadores de anillos abiertos o con resonadores de anillos abiertos complementarios y topologías de ellos derivadas. En tales estructuras, los resonadores de anillos abiertos o los resonadores de anillos abiertos complementarios se disponen de manera tal que se produzca un determinado acoplamiento magnético y/o eléctrico entre dichos resonadores y la línea de transmisión host. Además son necesarios elementos adicionales para obtener las características de un medio propagativo en la vecindad de la frecuencia de resonancia de tales resonadores de anillos abiertos o resonadores de anillos abiertos complementarios. En el primer caso son necesarios elementos inductivos en derivación, que en la práctica se pueden implementar mediante uniones metálicas entre la tira conductora y los planos de masa. En el segundo caso son necesarios gaps capacitivos en configuración serie con la línea de transmisión. En ambos casos se consiguen medios propagativos con las características de una estructura zurda en una cierta banda de frecuencia alrededor de la frecuencia de resonancia.

Mediante las mencionadas estructuras basadas en resonadores de anillos abiertos o en resonadores de anillos abiertos complementarios, se obtienen medios propagativos artificiales con las características de un medio zurdo, pero en ningún caso se tiene control sobre los parámetros que caracterizan la línea de transmisión, esto es la constante de fase y la impedancia característica, o relación entre las ondas de tensión y corriente en la línea.

Una limitación de las líneas de transmisión convencionales anteriormente citadas concierne al limitado rango de impedancias características que se pueden obtener. Además, dichas líneas de transmisión tienen una longitud física que depende y es aproximadamente proporcional a la longitud eléctrica de la línea, o desfase entre la señal a la entrada y a la salida de la línea de transmisión. Tal longitud eléctrica puede ser pues considerable si se desean implementar líneas de transmisión con un desfase significativo.

Una limitación de las mencionadas líneas de transmisión artificiales basadas en resonadores de anillos abiertos o en resonadores de anillos abiertos complementarios, radica en el hecho de que mediante tales estructuras no se ha propuesto un método para controlar a voluntad las características eléctricas (impedancia característica y longitud eléctrica) de la línea artificial.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes antes mencionados, desarrollando líneas de transmisión artificiales zurdas con características controlables (longitud eléctrica e impedancia característica) basadas en resonadores de anillos abiertos o en resonadores de anillos abiertos complementarios.

De acuerdo con este objetivo, las líneas de transmisión artificiales zurdas de la presente invención se caracterizan por el hecho de que comprenden un medio de transmisión planar, por el hecho de que comprende al menos una etapa consistente en un resonador de anillos abiertos (o resonador de anillos abierto complementario) y un elemento adicional para la obtención de un medio propagativo con ondas de retroceso (medio zurdo), y por el hecho de que se puede controlar el valor de la impedancia característica y la longitud eléctrica de la línea a la frecuencia de operación deseada.

Estas características permiten realizar líneas de transmisión de reducidas dimensiones, debido a que las dimensiones de los resonadores de anillos abiertos son menores que la longitud de onda a la frecuencia de resonancia de los mismos. Además, se pueden implementar mediante esta técnica líneas artificiales con impedancias características que pueden variar en un amplio rango, típicamente muy superior a aquel que se puede alcanzar mediante líneas de transmisión planas convencionales.

Además, en la medida que los dieléctricos y metales utilizados para su fabricación tengan bajos niveles de pérdidas y resistividad, respectivamente, las líneas artificiales objeto de la presente invención presentan bajas pérdidas de inserción a las frecuencias de operación, su diseño es simple y su proceso de fabricación es compatible con las tecnologías de fabricación de circuitos impresos e integrados.

Preferiblemente los resonadores de anillos abiertos son complementarios, están grabados en el plano de masa metálico o bien en la tira central conductora y están acoplados eléctricamente a la línea de transmisión, y existe un gap capacitivo dispuesto en serie con la tira conductora. Dichos resonadores de anillos abiertos complementarios pueden ser de geometría circular o poliédrica en general, pueden tener uno o más cortes en cada anillo del par. Alternativamente, los resonadores se pueden implementar mediante espirales complementarias, igualmente gravadas en el plano de masa metálico. Además la línea de transmisión artificial requiere de un elemento adicional consistente de al menos un gap capacitivo gravado en la tira conductora y dispuesto encima de la zona ocupada por los resonadores de anillos abiertos o bien fuera de ella.

Adicionalmente, para incrementar el ancho de banda de la línea artificial se puede disponer un elemento metálico (o stub), conectado a masa mediante una via metálica, a modo de inducción en derivación entre la tira conductora y el plano de masa.

Según otra realización, los resonadores de anillos abiertos son metálicos (no complementarios), y están grabados de manera que se produzca acoplamiento magnético entre la tira conductora y tales resonadores de anillos abiertos metálicos existiendo uniones metálicas entre la tira conductora y el plano de masa. Dichos resonadores de anillos abiertos pueden ser de geometría circular o poliédrica en general, y pueden tener uno o más cortes en cada anillo del par. Alternativamente, los resonadores se pueden implementar mediante espirales metálicas, o bien mediante anillos grabados en diferentes niveles de metal para conseguir un mayor acoplo capacitivo entre los anillos que forman el resonador y por tanto un mayor nivel de miniaturización de tales resonadores. Según esta realización, para la obtención de una línea de transmisión artificial se requiere además de elementos adicionales, es decir de al menos un stub (a modo de inducción en derivación) entre la tira conductora y el plano de masa.

Preferiblemente, la línea de transmisión planar host es de tipo microtira, coplanar cinta, o variantes de las mismas. Gracias a esta característica, las líneas de transmisión artificiales se pueden implementar en cualquier tipo de tecnología planar, compatible con los procesos de fabricación de circuitos impresos o integrados. La línea de transmisión de cinta es conocida como "stripline".

Ventajosamente, mediante las líneas de transmisión artificiales zurdas de la presente invención se pueden obtener medios propagativos planares con impedancia característica controlable en un amplio margen, así como también se puede controlar la longitud eléctrica, y ello con tamaños reducidos gracias a las pequeñas dimensiones de los resonadores de anillos abiertos y de los resonadores de anillos abiertos complementarios.

Breve...

1. Línea de transmisión artificial planar para microondas y ondas milimétricas caracterizada por el hecho de que comprende un medio de transmisión planar de tipo microstrip, coplanar o en cinta, o variantes de los mismos, y por el hecho de que comprende por lo menos una etapa consistente en un resonador de anillos abiertos y un elemento adicional para la obtención de un medio propagativo con ondas de retroceso (medio zurdo).

2. Línea de transmisión artificial planar según la reivindicación 1 caracterizada por el hecho de que los resonadores de anillos abiertos son complementarios y están grabados en el plano de masa o bien en la tira central conductora, y por el hecho de que existe un gap capacitivo dispuesto en serie con la tira conductora.

3. Línea de transmisión artificial planar según la reivindicación 2 caracterizada por el hecho de que existen uniones metálicas entre la tira central conductora y el plano de masa, obteniéndose una mayor flexibilidad que permite obtener una mayor controlabilidad de la respuesta frecuencial de la línea artificial.

4. Línea de transmisión artificial planar según la reivindicación 1 caracterizada por el hecho de que los resonadores de anillos abiertos son metálicos y están grabados de manera que se produzca acoplamiento magnético entre la tira conductora y tales resonadores de anillos abiertos metálicos y por el hecho de que existen uniones metálicas entre la tira conductora y el plano de masa.

5. Línea de transmisión artificial planar según la reivindicación 4 caracterizada por el hecho de que existen gaps capacitivos en serie con la tira central conductora, obteniéndose una mayor flexibilidad que permite obtener una mayor controlabilidad de la respuesta frecuencial de la línea artificial.

6. Línea de transmisión artificial planar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que los anillos abiertos son de geometría circular o poliédrica, presentan una pluralidad de aberturas y o elementos metálicos grabados en uno o más niveles de metal.