ES2336093T3 - Linea de trasnmision. - Google Patents
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Abstract
Un método, para una línea de transmisión que tiene una impedancia característica que comprende una parte de inductancia característica y una parte de capacitancia característica, para determinar dicha impedancia característica, la línea de transmisión tiene una extensión longitudinal y comprende una cinta de señal (510; 510) que lleva una corriente longitudinal (560) a lo largo de la extensión longitudinal de la cinta (510; 510) de señal y un conductor (575; 594) de retorno, que lleva una corriente longitudinal (566) en sentido opuesto, habiendo una distancia mínima entre las corrientes longitudinales a lo largo de la cinta (510; 510) de señal y las corrientes longitudinales a lo largo del conductor (575; 594) de retorno, la cinta (510; 510) de señal y el conductor (575; 594) de retorno están separados una distancia predeterminada, en el que la parte de inductancia característica depende de la distancia mínima entre dichas corrientes longitudinales (560) llevadas a lo largo de la cinta de señal y las corrientes longitudinales (566) llevadas a lo largo del conductor de retorno, en el que el conductor (575; 594) de retorno comprende una pluralidad de discontinuidades (580; 582) no conductoras que se extienden desde partes del conductor (575; 594) de retorno más cercanas a la cinta (510; 510) de señal y separándose de la cinta de señal y de forma que se permitan corrientes transversales entre las discontinuidades (580; 582), y la parte de capacitancia característica depende de corrientes transversales perpendiculares a dichas corrientes longitudinales en zonas efectivas que se miran de la cinta de señal y el conductor de retorno, en el que caracterizado porque el método comprende las etapas de: para la distancia predeterminada entre la cinta (510; 510) de señal y el conductor (575; 594) de retorno, disponer y distribuir la pluralidad de discontinuidades (580; 582) no conductoras para tener una longitud adaptada para cortar las corrientes longitudinales en el conductor (575; 594) de retorno más cerca de la cinta (510; 510) de señal, dejando sólo corrientes longitudinales más alejadas, aumentando así dicha distancia mínima, y por tanto variando la parte de inductancia característica, mientras que se mantiene la parte de capacitancia característica, las discontinuidades (580; 582) no conductoras tienen una anchura y están separadas de centro a centro una distancia tal que se evitan o minimizan las pérdidas debidas a radiación a través de las discontinuidades no conductoras, las discontinuidades no conductoras son más anchas más cerca de las corrientes longitudinales del conductor de retorno, la impedancia característica de la línea de transmisión se da por las anchuras (570; 572) de las discontinuidades (580; 582) no conductoras más cercanas a las corrientes longitudinales (566) del conductor de retorno.
Description
Línea de transmisión.
Este invento se refiere a líneas de transmisión
y, más particularmente, está dirigido a un método para determinar
una impedancia característica y para determinar la longitud
eléctrica de una línea de transmisión, y una línea de transmisión y
un componente basado en línea de transmisión que incorporan el
método.
Los circuitos de alta frecuencia, en el
intervalo de microondas y mayores, usan convenientemente líneas de
transmisión y componentes basados en líneas de transmisión tales
como resonadores, redes de adaptación y divisores de potencia.
Cuando se diseña un circuito basado en líneas de transmisión,
parámetros importantes de la línea de transmisión son la impedancia
característica y la longitud eléctrica de la línea de transmisión.
La longitud eléctrica se da por la longitud física y la
permitividad eléctrica de los materiales implicados, normalmente el
substrato. Se desea poder ser capaces de cambiar la longitud
eléctrica sin tener que cambiar la longitud física o el material de
sustrato usado. Un método para obtener esto es conectar
condensadores agrupados periódicamente para aumentar por tanto la
permitividad efectiva de la línea de trasmisión. El conectar
condensadores agrupados desafortunadamente provocará que la
impedancia de la línea de transmisión caiga, ya que la impedancia
característica de una línea de transmisión es inversamente
proporcional a la capacitancia característica de la línea de
transmisión, es decir cuando la capacitancia característica aumenta
entonces la impedancia característica disminuye. Para contrarrestar
esto, y en casos en los que un sustrato hace difícil conseguir
niveles arbitrarios de impedancia característica, la anchura de la
cinta de señal se puede disminuir para aumentar la inductancia
característica y por tanto aumentar la impedancia característica.
Sin embargo, puede haber problemas por tener que disminuir la
anchura de la cinta de señal. Por ejemplo puede ser necesario
disminuir la anchura hasta anchuras que sean imposibles de
fabricar. Las cintas de señal más estrechas tendrán también mayores
pérdidas, que en la mayoría de los casos es muy indeseado. En
algunas líneas de transmisión la impedancia característica se puede
aumentar al disminuir la distancia entre una cinta de señal y un
plano de masa/conductor de retorno. Esto no cambiará la longitud
eléctrica de la línea de transmisión. Desafortunadamente, en la
mayoría de los casos, esto influirá también de una manera negativa
en la inductancia característica y otras características de la línea
de trasmisión.
El documento
GB-A-2 229 322 muestra también una
línea de cinta en la que la impedancia característica se aumenta al
proporcionar discontinuidades en un plano de masa o ambos, para
permitir la producción de placas delgadas usando dialécticos
convencionales de fibra de vidrio que tienen mayor impedancia.
El documento
US-A1-2000084876 describe un plano
de masa con ranuras para controlar la impedancia de señales de alta
velocidad en placas de circuito impreso.
Las soluciones descritas en estos documentos
también adolecen de inconvenientes como se ha descrito antes, y por
tanto parece que hay sitio para la mejora de cómo determinar una
longitud eléctrica y una impedancia característica de una línea de
transmisión.
Un objeto de la invención es definir un método y
una línea de trasmisión que supere los inconvenientes mencionados
antes.
Otro objeto de la invención es definir un método
y una línea de transmisión que puede determinar una impedancia
característica y una longitud eléctrica.
Un objeto adicional de la invención es definir
un método y una línea de transmisión que pueda determinar una
inductancia característica una capacitancia característica
independientemente en gran medida uno de otro.
Los objetos mencionados antes se consiguen de
acuerdo con la invención con un método, para una línea de
transmisión que tiene una impedancia característica que comprende
una parte de inductancia característica y una parte de capacitancia
característica, para determinar dicha impedancia característica. La
línea de transmisión tiene una extensión longitudinal y comprende
una cinta de señal que lleva una corriente longitudinal a lo largo
de la extensión longitudinal de la cinta de señal y un conductor de
retorno, que lleva una corriente longitudinal en sentido opuesto,
habiendo una distancia mínima entre las corrientes longitudinales a
lo largo de una cinta de señal y las corrientes longitudinales a lo
largo del conductor de retorno. La cinta de señal y el conductor de
retorno están separados una distancia predeterminada.
La parte de inductancia característica depende
de la distancia mínima entre dichas corrientes longitudinales
llevadas a lo largo de la cinta de señal y las corrientes
longitudinales llevadas a lo largo del conductor de retorno.
\newpage
El conductor de retorno comprende una pluralidad
de discontinuidades no conductoras que se extienden desde partes
del conductor de retorno más cercanas a la cinta de señal y lejos de
la cinta de señal y de tal forma que permite corrientes
transversales entre las discontinuidades, y la parte de capacitancia
característica depende de corrientes transversales perpendiculares
a dichas corrientes longitudinales en áreas efectivas que se miran
de la cinta de señal y del conductor de retorno.
El método comprende las etapas de, para la
distancia predeterminada entre la cinta de señal y el conductor de
retorno, disponer y distribuir la pluralidad de discontinuidades no
conductoras para que tengan una longitud adaptada para cortar las
corrientes longitudinales en el conductor de retorno más cerca de la
cinta de señal, dejando sólo corrientes longitudinales más
alejadas, aumentando así dicha distancia mínima, y por tanto
variando la parte de inductancia característica, a la vez que se
mantiene la parte de capacitancia característica, teniendo las
discontinuidades no conductoras una anchura y estando separadas una
distancia de centro a centro de forma que se evitan o minimizan las
pérdidas debido a radiación a través de las discontinuidades no
conductoras. Las discontinuidades no conductoras son más anchas más
cerca de las corrientes longitudinales del conductor de retorno, y
la impedancia característica de la línea de transmisión se da por
las anchuras de las discontinuidades no conductoras más cerca de
las corrientes longitudinales del conductor de retorno.
El método acorde con la invención no está
dirigido a la radiación a través de las disponibilidades no
conductoras o los efectos que serían el resultado de dicha
radiación. La invención está dirigida a disminuir pérdidas, y por
tanto disminuir o evitar completamente cualquier radiación a través
de las discontinuidades no conductoras. El intervalo utilizable de
anchuras entre las discontinuidades no conductoras y distancias
entre ellas dependerá del intervalo de frecuencia usado, el tamaño
de la cinta de señal y el conductor de retorno y la distancia entre
ellos.
En las mismas realizaciones las discontinuidades
no conductoras son ranuras que son al menos parcialmente paralelas
a las corrientes transversales. La invención proporciona también un
método para determinar una longitud eléctrica de una línea de
transmisión, comprendiendo la línea de trasmisión una cinta de señal
y un conductor de retorno separados una distancia predeterminada.
El método comprende determinar una impedancia característica de la
línea de trasmisión como en cualquiera de las realizaciones a las
que se ha hecho referencia antes, para determinar por tanto la
longitud eléctrica de la línea de transmisión.
Los objetos mencionados antes se consiguen
también de acuerdo con la invención con una línea de transmisión
con una extensión longitudinal y que tiene una impedancia
característica. La línea de transmisión comprende una cinta de
señal que lleva una corriente longitudinal a lo largo de la
extensión longitudinal de la cinta de señal, y un conductor de
retorno que lleva una corriente longitudinal en sentido opuesto. La
cinta de señal y el conductor de retorno están separados una
distancia predeterminada, y hay una distancia mínima entre las
corrientes longitudinales a lo largo de la cinta de señal y las
corrientes longitudinales a lo largo del conductor de retorno. La
impedancia característica de la línea de transmisión comprende una
parte de inductancia característica y una parte de capacitancia
característica, en donde la parte de inductancia característica
depende de la distancia mínima entre dichas corrientes
longitudinales llevadas a lo largo de la cinta de señal y las
corrientes longitudinales llevadas a lo largo del conductor de
retorno. La parte de capacitancia característica depende de un
campo eléctrico producido por corrientes transversales
perpendiculares a las mencionadas corrientes longitudinales y el
conductor de retorno comprende una pluralidad de discontinuidades no
conductoras que se extienden desde partes del conductor de retorno
más cercanas a la cinta de señal y lejos de la cinta de señal y que
tal forma que se permita corrientes transversales entre las
discontinuidades.
La impedancia característica se determina
porque, para la distancia predeterminada entre la cinta de señal y
el conductor de retorno, la pluralidad de discontinuidades no
conductoras están dispuestas para tener una longitud adaptada para
cortar las corrientes longitudinales en el conductor de retorno más
cerca de la cinta de señal, dejando sólo las corrientes
longitudinales más alejadas, determinando así dicha distancia
mínima, y por tanto variando la parte de inductancia
característica, mientras se mantiene la parte de capacitancia
característica. Las discontinuidades no conductoras tienen una
anchura y están separadas una distancia de centro a centro de forma
que se evitan o minimizan las pérdidas debidas a radiación a través
de las discontinuidades no conductoras, y las discontinuidades no
conductoras son más anchas más cerca de las corrientes
longitudinales del conductor de retorno y la impedancia
característica de la línea de transmisión se da por las anchuras de
las discontinuidades no conductoras más cercanas a las corrientes
longitudinales del conductor de retorno.
En algunas realizaciones la impedancia
característica de la línea de transmisión se determina además
variando las longitudes de las discontinuidades no conductoras
dentro de un intervalo de manera que varía la distancia más cercana
entre las corrientes longitudinales de la cinta de señal y las
corrientes longitudinales del conductor de retorno por lo que un
vector máximo de las longitudes es menor que una anchura el
conductor de retorno, dicho vector máximo es perpendicular a las
corrientes longitudinales.
En realizaciones particulares las
discontinuidades no conductoras son ranuras que son al menos
sustancialmente paralelas a las corrientes transversales. En
algunas realizaciones una pluralidad de discontinuidades no
conductoras se introduce en la cinta de señal que se extienden
desde partes de la cinta de señal más cercanas a las corrientes
longitudinales del conductor de retorno y lejos ellas y dichas
discontinuidades no conductoras de la cinta de señal están
emparejadas con las discontinuidades no conductoras del conductor de
retorno de tal forma que se maximizan las áreas efectivas que se
miran de la cinta de señal hacia el conductor de retorno.
Todavía adicionalmente las discontinuidades no
conductoras de la cinta de señal pueden comprender ranuras que son
al menos sustancialmente paralelas a las corrientes
transversales.
Los rasgos de las diferentes realizaciones
descritas antes de una línea de transmisión acorde con la invención
se pueden combinar de cualquier manera deseada, siempre que no
ocurran conflictos.
Los objetos mencionados antes se consiguen
también de acuerdo con la invención con una línea de transmisión
con una longitud eléctrica predeterminada. De acuerdo con la
invención la línea de transmisión comprende una línea de trasmisión
con una impedancia característica determinada de acuerdo con
cualquiera de las realizaciones mencionadas antes de las líneas de
transmisión, para determinar por tanto la longitud eléctrica.
Los objetos mencionados antes se consiguen
además de acuerdo con la invención con un componente basado en
línea de trasmisión tal como un resonador, red de adaptación o
divisor de potencia. De acuerdo con la invención el componente
basado en línea de transmisión comprende una línea de transmisión
acorde con cualquiera de las realizaciones descritas de líneas de
transmisión.
Al proporcionar un método para controlar una
impedancia característica, y la longitud eléctrica de una línea de
transmisión y una línea de transmisión y componentes basados en
línea de trasmisión con longitudes eléctricas e impedancias
características controlables de acuerdo con la invención se obtiene
una pluralidad de ventajas sobre métodos y sistemas de la técnica
anterior. Los propósitos principales de la invención son ser capaces
de controlar/cambiar las impedancias características y longitudes
eléctricas sin tener que cambiar las dimensiones físicas, o tener
que cambiar las distancias entre la cinta de señal y el conductor de
retorno, o tener que cambiar los materiales del substrato. De
acuerdo con la invención esto se permite en primer lugar separando
las corrientes longitudinales de la cinta de señal y el conductor de
retorno. Esto se consigue de acuerdo a la invención sin tener que
separar la cinta de señal y el conductor de retorno, y sin ninguna
influencia sustancial en las corrientes transversales de las que
depende la capacitancia característica, es decir un aumento de la
inductancia característica puede conseguirse sin la disminución
particular de la capacitancia característica. Al permitir un cambio
en la impedancia característica sin incluir sustancialmente en la
capacitancia característica, la longitud eléctrica se puede
controlar eficientemente. Esto es especialmente importante cuando
existe la necesidad de aumentar la longitud eléctrica es decir
aumentar la impedancia característica, para permitir un tamaño
físico pequeño o corto de líneas de transmisión y especialmente de
componentes basados en líneas de transmisión. Otras ventajas de
esta invención serán claras de la descripción.
La invención se describirá ahora con más detalle
con fines explicativos, y en ningún sentido fines limitativos,
haciendo referencia a las siguientes figuras, en las que
Las figuras 1A-1C ilustran
ejemplos de líneas de transmisión con forma de microcinta, guía de
ondas coplanar (CPW: coplanar waveguide) y línea de cinta coplanar
(CPS: coplanar strip line).
Las figuras 2A-2B ilustran una
microcinta sin plano de masa por debajo de ella,
Las figuras 3A-3C ilustran
ejemplos de líneas de transmisión de acuerdo a realizaciones
adicionales en forma de microcinta, guía de ondas coplanar (CPW) y
línea de cinta coplanar (CPS).
Las figuras 4A-4C ilustran
ejemplos de líneas de transmisión de acuerdo a realizaciones
adicionales con forma de microcinta, guía de ondas coplanar (CPW) y
línea de cinta coplanar (CPS),
Las figuras 5A-5B ilustran
ejemplos de líneas de transmisión de acuerdo a realizaciones acordes
con la invención, en forma de microcinta y guía de ondas coplanar
(CPW).
Para clarificar el método y dispositivo acordes
con la invención, ahora se describirán algunos ejemplos de su uso
con relación a las figuras 1 a 5.
Las figuras 1A, 1B y 1C ilustran diferentes
ejemplos de líneas de transmisión a las que se puede aplicar
adecuadamente la invención. La figura 1A ilustra una línea de
transmisión de un tipo de microcinta. La figura 1B ilustra una
línea de transmisión de un tipo de guía de ondas coplanar (CPW). La
figura 1C ilustra una línea de transmisión de un tipo de línea de
cinta coplanar (CPS). Una línea de transmisión comprende una cinta
110 de señal y un conductor 190 de retorno. La cinta 110 de señal
tiene un grosor 134, una anchura 132 y una extensión longitudinal
136 y está dispuesta a una distancia 120 del conductor 190 de
retorno. El conductor 190 de retorno puede ser más comúnmente un
plano de masa, un plano de masa parcial, planos de masa parciales o
una cinta de retorno. La cinta 110 de señal llevará una corriente
longitudinal 160 a lo largo de la extensión 136 de la cinta 110 de
señal, es decir las corrientes longitudinales 160 son corrientes en
la dirección de propagación. El conductor de retorno llevará una
corriente longitudinal 165 equivalente pero en sentido opuesto. La
inductancia característica, es decir la inductancia por unidad de
longitud, depende de las corrientes longitudinales 160, 165 y
especialmente de su distancia mínima. Cuanto más próximas están las
corrientes longitudinales 160, 165 más pequeña es la inductancia
característica. La cinta 110 de señal y el conductor 190 de retorno
incluyen también corrientes transversales, que no se muestran, que
son perpendiculares a las corrientes longitudinales 160, 165 y
provocan el campo eléctrico 150 entre la cinta 110 de señal y el
conductor 190 de retorno, del que depende la capacitancia
característica, es decir la capacitancia por unidad de longitud.
La impedancia característica, es decir la
impedancia por unidad de longitud, es directamente proporcional a
la inductancia característica e inversamente proporcional a la
capacitancia característica. Esto significa que un aumento de la
inductancia característica aumentará la impedancia característica y
que un aumento de la capacitancia característica disminuirá la
impedancia característica. La longitud eléctrica es directamente
proporcional a la inductancia característica y directamente
proporcional a la capacitancia característica. Esto significa que
un aumento de la inductancia característica aumentará la longitud
eléctrica y que un aumento en la capacitancia característica
aumentará también la longitud eléctrica. Para obtener por tanto una
impedancia característica alta de una longitud eléctrica larga, se
debe aumentar la inductancia característica y mantener la
capacitancia característica sustancialmente en el mismo nivel.
Una forma de aumentar la inductancia
característica es separar la cinta 110 de señal lejos del conductor
190 de retorno, es decir aumentar la distancia 120 entre la cinta
110 de señal y el conductor 190 de retorno. Otro método se describe
en las figuras 2A y la figura 2B, que ilustran una línea de
transmisión de tipo microcinta sin plano de masa/conductor de
retorno 290 por debajo de la cinta 210 de señal. La distancia
vertical 220 se mantiene la misma, y el conductor de retorno se
mueve una distancia de separación 222 desde la proyección de la
cinta 210 de señal. Esto da lugar a un aumento de la distancia
mínima 224 entre las corrientes longitudinales 260, 265. Si el
conductor 290 de retorno se eliminará sólo directamente de debajo de
la cinta de señal o menos, entonces la distancia mínima 224 sería
igual a la distancia vertical 220. Las corrientes longitudinales
260, 265 por tanto se separan, lo que da lugar a un aumento de la
inductancia característica. Sin embargo, al mismo tiempo se han
eliminado las corrientes transversales por debajo de la cinta 260 de
señal, lo que da lugar a un campo eléctrico reducido 250,
disminuyendo así la capacitancia característica. Esto dará lugar a
un aumento de la impedancia característica pero manteniendo la
longitud eléctrica sustancialmente igual (asumiendo, como es en la
mayoría de los casos, que la disminución de la capacitancia
característica es del mismo orden que el aumento de la inductancia
característica).
Existe por tanto la necesidad de una cinta de
señal y un conductor de retorno que estén separados para obtener
una alta inductancia característica y al mismo tiempo que estén
cercanos para obtener la misma o mayor capacitancia característica.
De acuerdo con la invención esto se puede obtener al estar la cinta
de señal y el conductor de retorno muy cercanos, hasta el punto que
las corrientes transversales se vean afectadas y al mismo tiempo
que la cinta de señal y el conductor de retorno estén separados
hasta el punto que las corrientes longitudinales se vean afectadas.
Esto se consigue de acuerdo con la invención haciendo ranuras en un
conductor de retorno ortogonalmente a la dirección de propagación,
cortando por tanto las corrientes longitudinales que están cercanas
entre sí y dejando las corrientes transversales sustancialmente como
son. Las figuras 3A a 3C ilustran ejemplos de líneas de transmisión
acordes con realizaciones básicas de acuerdo a la invención. La
figura 3A ilustra una línea de transmisión de tipo microcinta. La
figura 3B ilustra una línea de transmisión de tipo guía de ondas
coplanar (CPW). La figura 3C ilustra una línea de transmisión de
tipo línea de cinta coplanar (CPS). Cada línea de transmisión
comprende una cinta 310 de señal separada de un conductor o
conductores 392 de retorno. La corriente longitudinal 360 de la
cinta 310 de señal no se ve afectada en estas realizaciones básicas
de la invención. De acuerdo con la invención las corrientes
longitudinales que están más cercanas a las corrientes
longitudinales 360 de la cinta 310 de señal son cortadas dejando
sólo las corrientes longitudinales 366 más alejadas 368. Las
corrientes longitudinales del conductor 392 de retorno se cortan por
medio de ranuras/discontinuidades no conductoras 380, 382 de
acuerdo con la invención. Las ranuras 380, 382 en este ejemplo
tienen una anchura 387, una distancia intermedia 384, y una
longitud 385, 386. La distancia intermedia 384 permite que áreas
grandes efectivas enfrentadas y corrientes transversales creen un
campo eléctrico 350 para mantener por tanto una característica
capacitancia. Son principalmente las longitudes 385, 386 de las
ranuras 380, 382 las que determinan qué lejos son empujadas 368 las
corrientes longitudinales 366 de las corrientes longitudinales 360
de la cinta 310 de señal. La distancia 384 entre las ranuras 380,
382 es también un factor importante.
De forma análoga a la explicación de la figura
2A y 2B, si la línea de transmisión es de un tipo microcinta,
entonces las ranuras 380, 382 deben ser de una longitud 385 tal que
se extienden más allá de una proyección de la cinta 310 de señal
sobre el plano 392 de masa. Las ranuras 380, 382 deben ser siempre
de una longitud 385, 386 de forma que puedan empujar 368 las
corrientes longitudinales 366 separadas una de otra.
Los primeros ejemplos básicos de la invención
sólo implican la desviación de corrientes longitudinales en los
conductores de retorno. De acuerdo con la invención existe la
posibilidad de empujar también adicionalmente, o en vez de, las
corrientes longitudinales en la cinta de señal lejos de las
corrientes longitudinales del conductor de retorno. Las figuras 4A
a 4C ilustran ejemplos de líneas de transmisión acordes con
realizaciones adicionales de acuerdo a la invención que implican
cortar las corrientes longitudinales en la cinta de señal. La
figura 4A ilustra una línea de trasmisión de un tipo de microcinta.
Debido a la geometría de microcinta, las corrientes longitudinales
466 tienen que ser empujadas 468 lejos de la parte de debajo de la
cinta 412 de señal, antes de cualquier corte o empuje 463 de las
corrientes longitudinales 461 en la cinta 412 de señal, tenga
cualquier efecto. La figura 4B ilustra una línea de trasmisión de un
tipo guía de ondas coplanar (CPW), que puede empujar 463 corrientes
longitudinales 461 sólo en la cinta 412 de señal. La figura 4C
ilustra una línea de trasmisión de un tipo de línea de cinta
coplanar (CPS), que puede empujar 463 corrientes longitudinales 461
sólo en la cinta 412 de señal. Como con el empuje 468 de las
corrientes longitudinales 466 de los conductores de retorno 492,
esto se consigue preferiblemente con ranuras 481, 483, que tendrán
ubicaciones físicas ligeramente diferentes dependiendo de la
geometría de la línea de trasmisión en cuestión. Las ranuras 481,
483 se extienden desde lugares de la cinta 412 de señal que son más
cercanos a las corrientes longitudinales 466 del conductor 492 de
retorno. Las ranuras 481, 483 se extenderán hasta el punto que las
corrientes longitudinales 461 en la cinta 412 de señal necesitan
ser empujadas/movidas 463, sin cortar todas las corrientes
longitudinales 461 de la cinta 412 de señal. Las ranuras 481, 483
de la cinta 412 de señal están alineadas apropiadamente con las
ranuras 480, 482 del conductor 492 de retorno, si hay alguna, para
interrumpir por tanto los campos eléctricos 450 tan poco como sea
posible.
En las figuras 5A y 5B se ilustra una forma
adicional de aumentar el empuje/movimiento de las corrientes
longitudinales separándolas una de otra mientras que al mismo
tiempo se interrumpen los campos eléctricos entre la cinta de señal
y el conductor de retorno tan poco como sea posible de acuerdo con
la invención. La figura 5A ilustra un ejemplo de una realización
adicional acorde con la invención con una línea de transmisión de
tipo microcinta. La figura 5B ilustra un ejemplo de una realización
adicional acorde con la invención con una línea de transmisión de
tipo guía de ondas (CPW). Al aumentar las anchuras 570, 572 de la
ranuras 580, 582 sólo más cerca de las corrientes longitudinales
566 que van a ser empujadas 568, las zonas de superficie efectivas
que se miran de la cinta 510 de señal y el conductor 594 de retorno
se efectúan tan poco como sea posible mientras que al mismo tiempo
se empujan 568 con más efectividad las corrientes longitudinales
566. Las corrientes longitudinales 566 se empujan 568 con más
efectividad ya que las corrientes longitudinales 566 estarán un
tiempo con más fuerza para desviarse 575 entre las anchuras 570,
572. Tiene que haber una abertura 575 para las corrientes
transversales, que entonces no se verán virtualmente afectadas,
permitiendo un campo eléctrico aceptable 550. La longitud 577 del
ensanche será en la mayoría de aplicaciones gobernada por problemas
de acoplamiento capacitivo mientras que al mismo tiempo se mantiene
tan pequeña como sea posible para disminuir cualquier impacto en la
capacitancia característica.
La descripción ha descrito como la capacitancia
característica se deja virtualmente sin afectar. Este será el
efecto más deseable en la mayoría de aplicaciones. Sin embargo, la
capacitancia característica puede ser controlada variando las áreas
enfrentadas efectivas, por ejemplo, variando la anchura de las
ranuras por toda su longitud.
Como resumen, la invención se puede describir
básicamente como un método que proporciona una manera eficiente de
controlar una inductancia característica de una línea de transmisión
sin afectar indebidamente a la capacitancia característica. Esto se
consigue controlando las posiciones relativas de las corrientes
longitudinales mientras que al mismo tiempo se dejan las corrientes
transversales virtualmente sin cambios. La invención no está
limitada a las realizaciones descritas antes sino que puede ser
variada dentro del alcance de las reivindicaciones de patente
adjuntas.
Las figuras 1A-1C ilustran
ejemplos de líneas de transmisión, la figura 1A - microcinta, la
figura 1B-guía de ondas coplanar (CPW), y la figura
1C-línea de cinta coplanar (CPS),
- 110
- cinta de señal,
- 120
- distancia entre la cinta de señal y el plano de masa/cinta de retorno,
- 132
- anchura de la cinta de señal,
- 134
- espesor de la cinta de señal,
- 136
- extensión de la cinta de señal,
- 150
- campo eléctrico, debido a corrientes transversales,
- 160
- corriente de señal en la cinta de señal, corriente longitudinal,
- 165
- corriente de señal de retorno en el plano de masa/cinta de retorno, corriente longitudinal,
- 190
- plano de masa/cinta de retorno.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 2A-2B ilustran una
microcinta sin plano de masa por debajo de la cinta de señal,
- 210
- cinta de señal,
- 220
- distancia vertical entre la cinta de señal y el plano de masa,
- 222
- distancia horizontal entre la cinta de señal y el plano de masa,
- 224
- distancia resultante entre la cinta de señal y el plano de masa,
- 250
- campo eléctrico, debido a corrientes transversales,
- 260
- corriente de señal en la cinta de señal, corriente longitudinal,
- 265
- corriente de señal de retorno en el plano de masa/cinta de retorno, corriente longitudinal,
- 290
- plano de masa/cinta de retorno.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 3A-3C ilustran
ejemplos de líneas de transmisión acordes con realizaciones básicas,
la figura 3A-microcinta, la figura
3B-guía de ondas coplanar (CPW), y la figura
3C-línea de cinta coplanar (CPS),
- 310
- cinta de señal,
- 350
- campo eléctrico, debido a corrientes transversales,
- 360
- corriente de señal en la cinta de señal, corriente longitudinal,
- 366
- corriente de señal de retorno movida/empujada en el plano de masa/cinta de retorno, corriente longitudinal modificada,
- 368
- dirección lejos de la corriente longitudinal de la cinta de señal,
- 380
- una primera ranura/discontinuidad no conductoras acorde con la invención,
- 382
- una segunda ranura/discontinuidad no conductora acorde con la invención,
- 384
- distancia con el plano de masa/cinta de retorno entre ranuras/discontinuidades no conductoras,
- 385
- longitud de las ranuras/discontinuidades no conductoras,
- 386
- longitud de ranuras/discontinuidades no conductoras en estructuras coplanares,
- 387
- anchura de las ranuras/discontinuidades no conductoras,
- 392
- plano de masa/cinta de retorno de acuerdo con la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 4A-4C ilustran
ejemplos de líneas de transmisión acordes con realizaciones
adicionales, la figura 4A-microcinta, la figura 4B
- guía de ondas coplanar (CPW), la figura 4C-línea
de cinta coplanar (CPS),
- 412
- cinta de señal acorde con la invención,
- 450
- campo eléctrico, debido a corrientes transversales,
- 461
- corriente de señal movida/empujada en la cinta de señal, corriente longitudinal modificada,
- 463
- dirección lejos de la corriente longitudinal del plano de masa/cinta de retorno,
- 466
- corriente de señal de retorno movida/empujada en el plano de masa/cinta de retorno, corriente longitudinal modificada,
- 468
- dirección lejos de la corriente longitudinal de la cinta de señal,
- 480
- una primera ranura acorde con la invención en el plano de masa/cinta de retorno,
- 481
- una primera ranura acorde con la invención en la cinta de señal,
- 482
- una segunda ranura acorde con la invención en el plano de masa/cinta de retorno,
- 483
- una segunda ranura acorde con la invención en la cinta de señal,
- 492
- plano de masa/cinta de retorno acorde con la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 5A-5B ilustran
ejemplos de líneas de transmisión de acuerdo con realizaciones
todavía adicionales acordes con la invención, la figura
5A-microcinta, y la figura 5B-guía
de ondas coplanar (CPW),
- 510
- cinta de señal,
- 550
- campo eléctrico, debido a corrientes transversales,
- 560
- corriente de señal en la cinta de señal, corriente longitudinal,
- 566
- corriente de señal de retorno movida/empujada en el plano de masa/cinta de retorno, corriente longitudinal modificada,
- 568
- dirección lejos de la corriente longitudinal de la cinta de señal,
- 570
- una primera expansión de las ranuras,
- 572
- una segunda expansión de las ranuras,
- 575
- anchura/paso del plano de masa entre expansiones,
- 577
- anchura de expansión/longitud del paso,
- 580
- una primera ranura acorde con la invención,
- 582
- una segunda ranura acorde con la invención,
- 594
- un plano de masa/cinta de retorno adicionales de acuerdo con la invención.
Claims (10)
1. Un método, para una línea de transmisión que
tiene una impedancia característica que comprende una parte de
inductancia característica y una parte de capacitancia
característica, para determinar dicha impedancia característica, la
línea de transmisión tiene una extensión longitudinal y comprende
una cinta de señal (510; 510) que lleva una corriente longitudinal
(560) a lo largo de la extensión longitudinal de la cinta (510; 510)
de señal y un conductor (575; 594) de retorno, que lleva una
corriente longitudinal (566) en sentido opuesto, habiendo una
distancia mínima entre las corrientes longitudinales a lo largo de
la cinta (510; 510) de señal y las corrientes longitudinales a lo
largo del conductor (575; 594) de retorno, la cinta (510; 510) de
señal y el conductor (575; 594) de retorno están separados una
distancia predeterminada, en el que la parte de inductancia
característica depende de la distancia mínima entre dichas
corrientes longitudinales (560) llevadas a lo largo de la cinta de
señal y las corrientes longitudinales (566) llevadas a lo largo del
conductor de retorno, en el que el conductor (575; 594) de retorno
comprende una pluralidad de discontinuidades (580; 582) no
conductoras que se extienden desde partes del conductor (575; 594)
de retorno más cercanas a la cinta (510; 510) de señal y
separándose de la cinta de señal y de forma que se permitan
corrientes transversales entre las discontinuidades (580; 582), y
la parte de capacitancia característica depende de corrientes
transversales perpendiculares a dichas corrientes longitudinales en
zonas efectivas que se miran de la cinta de señal y el conductor de
retorno, en el que
caracterizado porque el método comprende
las etapas de:
- para la distancia predeterminada entre la cinta (510; 510) de señal y el conductor (575; 594) de retorno, disponer y distribuir la pluralidad de discontinuidades (580; 582) no conductoras para tener una longitud adaptada para cortar las corrientes longitudinales en el conductor (575; 594) de retorno más cerca de la cinta (510; 510) de señal, dejando sólo corrientes longitudinales más alejadas, aumentando así dicha distancia mínima, y por tanto variando la parte de inductancia característica, mientras que se mantiene la parte de capacitancia característica, las discontinuidades (580; 582) no conductoras tienen una anchura y están separadas de centro a centro una distancia tal que se evitan o minimizan las pérdidas debidas a radiación a través de las discontinuidades no conductoras, las discontinuidades no conductoras son más anchas más cerca de las corrientes longitudinales del conductor de retorno, la impedancia característica de la línea de transmisión se da por las anchuras (570; 572) de las discontinuidades (580; 582) no conductoras más cercanas a las corrientes longitudinales (566) del conductor de retorno.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método acorde con la reivindicación 1,
caracterizado porque las discontinuidades (580; 582) no
conductoras son ranuras que son sustancialmente paralelas a las
corrientes transversales.
3. Un método para controlar la longitud
eléctrica de una línea de transmisión, comprendiendo la línea de
trasmisión una cinta (510; 510) de señal y un conductor (575; 594)
de retorno separados una distancia predeterminada,
caracterizado porque el método comprende determinar la
impedancia característica de la línea de transmisión de acuerdo a
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, para determinar por tanto
la longitud eléctrica de la línea de trasmisión.
4. Una línea de trasmisión con una extensión
longitudinal y que tiene una impedancia característica, dicha línea
de transmisión comprende una cinta (510) de señal que lleva una
corriente longitudinal (560) a lo largo de la extensión
longitudinal de la cinta (510; 510) de señal y un conductor (575;
594) de retorno que lleva una corriente longitudinal (566) en
sentido opuesto, la cinta (510; 510) de señal y el conductor (575;
594) de retorno están separados una distancia predeterminada, y hay
una distancia mínima entre las corrientes longitudinales a lo largo
de la cinta (510; 510) de señal y las corrientes longitudinales a lo
largo del conductor (575; 594) de retorno, la impedancia
característica de la línea de transmisión comprende una parte de
inductancia característica y una parte de capacitancia
característica,
en la que la parte de inductancia característica
depende de la distancia mínima entre dichas corrientes
longitudinales llevadas a lo largo de la cinta (510; 510) de señal
y las corrientes longitudinales llevadas a lo largo del conductor
(575; 594) de retorno, en la que la parte de capacitancia
característica depende de un campo eléctrico producido por
corrientes transversales perpendiculares a dicha dichas corrientes
longitudinales,
el conductor (575; 594) de retorno comprende una
pluralidad de discontinuidades (580; 582) no conductoras que se
extienden desde partes del conductor de retorno más cercanas a la
cinta de señal y lejos de la cinta de señal y de tal manera que
permiten corrientes transversales entre las discontinuidades,
caracterizado porque
la impedancia característica se determina
porque, para la distancia predeterminada entre la cinta (510; 510)
de señal y el conductor (575; 554) de retorno, la pluralidad de
discontinuidades (580; 582) no conductoras están dispuestas para
tener una longitud adaptada para cortar corrientes longitudinales en
el conductor (575; 594) de retorno más cerca de la cinta (510; 510)
de señal, dejando sólo corrientes longitudinales más alejadas,
determinando así dicha distancia mínima, y variando por tanto la
parte de inductancia característica, a la vez que se mantiene la
parte de capacitancia característica, las discontinuidades (580;
582) no conductoras tienen una anchura y están separadas de centro
a centro una distancia de forma que se evitan o minimizan las
pérdidas debidas a la radiación a través de las discontinuidades no
conductoras, las discontinuidades no conductoras son más anchas más
cerca de las corrientes longitudinales del conductor de retorno y la
impedancia característica de la línea de trasmisión se da por las
anchuras (570; 572) de las discontinuidades no conductoras más cerca
de las corrientes longitudinales del conductor de retorno.
5. La línea de transmisión acorde con la
reivindicación 4, caracterizada porque la impedancia
característica de la línea de transmisión se determina además
variando las longitudes de las discontinuidades no conductoras
dentro del intervalo de forma que varía la distancia más cercana
entre las corrientes longitudinales de la cinta de señal y las
corrientes longitudinales del conductor de retorno y porque un
vector máximo de la longitud es menor de una anchura del conductor
de retorno, dicho vector máximo es perpendicular a las corrientes
longitudinales.
6. La línea de transmisión acorde con cualquiera
de las reivindicaciones 4-5, caracterizada
porque las discontinuidades no conductoras son ranuras (580; 582)
que son al menos sustancialmente paralelas a las corrientes
transversales.
7. La línea de transmisión acorde con cualquiera
de las reivindicaciones 4-6, caracterizada
por introducir además una pluralidad de discontinuidades (480; 482)
no conductoras en la cinta de señal que se extienden desde partes
de la cinta de señal más cercanas a las corrientes longitudinales
del conductor de retorno y lejos de ellas y porque dichas
discontinuidades no conductoras de la cinta de señal están
emparejadas con las discontinuidades no conductoras del conductor
de retorno de forma que se maximizan de las áreas efectivas
enfrentadas de la cinta de señal con el conductor de retorno.
8. La línea de transmisión acorde con cualquiera
de las reivindicaciones 4-7, caracterizada
porque las discontinuidades (480; 482) no conductoras de la cinta
de señal son ranuras que son al menos sustancialmente paralelas a
las corrientes transversales.
9. Una línea de trasmisión con una longitud
eléctrica predeterminada, caracterizada porque la línea de
transmisión comprende una línea de trasmisión con una impedancia
característica predeterminada de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 4-8, para controlar por tanto la
longitud eléctrica.
10. Un componente basado en línea de trasmisión
tal como un resonador, red de adaptación o divisor de potencia,
caracterizado porque el componente basado en línea de
transmisión comprende una línea de transmisión de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 4-9.
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