PT106056B - Dispositivo formado por uma linha magnética de transmissão, para uso em circuitos integrados, para aplicações na tecnologia terahertz - Google Patents

Dispositivo formado por uma linha magnética de transmissão, para uso em circuitos integrados, para aplicações na tecnologia terahertz Download PDF

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José António Marinho Brand O Faria
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Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM DISPOSITIVO PASSIVO FORMADO POR UMA LINHA MAGNÉTICA DE TRANSMISSÃO PARA USO EM CIRCUITOS INTEGRADOS. A LINHA MAGNÉTICA, QUE SERVE DE GUIA AOS SINAIS ELECTROMAGNÉTICOS, É CONSTITUÍDA POR DUAS TIRAS OU LIGAÇÕES, PARALELAS, (2) E (3), FEITAS DE MATERIAL MAGNÉTICO MACIO ISOTRÓPICO (E.G., FERRITE). AS TIRAS OU LIGAÇÕES MAGNÉTICAS ESTÃO DEPOSITADAS EM FACES OPOSTAS DE UMA FATIA DE MATERIAL DIELÉCTRICO ISOLANTE (1).A INVESTIGAÇÃO CIENTÍFICA SUBJACENTE À INVENÇÃO REVELOU QUE A SOLUÇÃO AGORA PROPOSTA, DE UTILIZAÇÃO DE TIRAS OU LIGAÇÕES MAGNÉTICAS, OFERECE, NO DOMÍNIO TÉCNICO DA TECNOLOGIA TERAHERTZ, VANTAGENS SIGNIFICATIVAS DO PONTO DE VISTA DA ATENUAÇÃO, DA DISPERSÃO, E DA VELOCIDADE DE TRANSMISSÃO, QUANDO COMPARADA COM A SOLUÇÃO TRADICIONAL DE TRANSMISSÃO DE SINAIS GUIADOS POR LIGAÇÕES FEITAS DE MATERIAL METÁLICO BOM CONDUTOR (E.G., PRATA).A RECENTE TECNOLOGIA TERAHERTZ TEM INÚMERAS E POTENCIAIS APLICAÇÕES: NA INDÚSTRIA DAS TELECOMUNICAÇÕES, NA INDÚSTRIA DOS COMPUTADORES ULTRA RÁPIDOS, NA INDÚSTRIA AEROESPACIAL, NOS SISTEMAS DE DEFESA E SEGURANÇA, NA IMAGIOLOGIA MÉDICA E BIOLÓGICA E, AINDA, NA INDÚSTRIA ALIMENTAR.

Description

DESCRIÇÃO
DISPOSITIVO FORMADO POR UMA LINHA MAGNÉTICA DE TRANSMISSÃO, PARA USO EM CIRCUITOS INTEGRADOS, PARA APLICAÇÕES NA TECNOLOGIA TERAHERTZ
Campo da invenção
Tecnologia Terahertz.
A tecnologia terahertz corresponde à utilização de uma banda de frequências ainda muito pouco explorada, situada entre as microondas e a fotónica do infravermelho.
Campo técnico em que a invenção se insere
A presente invenção refere-se a um dispositivo formado por uma linha magnética de transmissão (MGTL), compreendendo uma fatia de material dielétrico isolante (13), em cujas faces opostas estão depositadas tiras paralelas (14a) e (14b), de material magnético macio isotrópico, o qual dispositivo é destinado à utilização em circuitos integrados de equipamentos terminais para aplicações tecnológicas
Terahertz, designadamente:
circuitos integrados em equipamentos terminais de telecomunicações avançadas com débitos binários da ordem do Tbit/s;
CPUs para sistemas de computação ultrarápida; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de defesa e segurança na banda do THz; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de imagiologia médica e biológica na banda do THz; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de inspecção e controlo de bens alimentares operados na banda do THz.
Estado da técnica estado da arte tem sido focado nas fontes emissoras e nos dispositivos detetores de THz, na instrumentação e medida, nos dispositivos ativos amplificadores e, sobretudo, nas aplicações da tecnologia: imagiologia, astronomia, comunicações e espetroscopia (deteção de materiais explosivos, agentes químicos e biológicos, drogas ilegais, deteção do cancro e análise de DNA).
Todavia, no que respeita à transmissão guiada de sinais eletromagnéticos THz, a abordagem tem sido clássica: a utilização de tiras ou ligações metálicas.
A possibilidade de utilização de tiras ou ligações feitas de material magnético macio isotrópico, para efeitos de transmissão guiada de sinais eletromagnéticos THz, nunca foi pensada.
A investigação científica preliminar a esta invenção, revelou que a utilização de tiras ou ligações magnéticas, oferece vantagens significativas do ponto de vista da atenuação, da dispersão, e da velocidade de transmissão, quando comparada com a utilização de ligações feitas de material metálico bom condutor.
Patentes aparentemente relacionadas com o dispositivo:
GB851519A; US3376523A; JP2007049042A; JP2010223843A; US7508578B2; US7675037B2; US1010072368A1; JP201013552OA; US4881052A; US3758883A.
A patente GB851519A, de 1958, descreve um dispositivo para transmitir ondas eletromagnéticas, que consiste num guia de ondas metálico circular possuindo no seu interior uma pequena peça de ferrite magnetizada por uma bobina, (dispositivo destinado a funcionar como modulador na banda das microondas) . A presente invenção é um guia de ondas, mas não é metálico, nem circular. Na presente invenção as ondas eletromagnéticas são guiadas por um par de tiras magnéticas paralelas. As aplicações aqui visadas são na banda do terahertz e não em microondas (onde não teria vantagens).
A patente US3376523A, de 1968, destina-se a aplicações de baixa frequência. Trata-se de um transformador com várias placas de material dielétrico destinadas a atenuar os transitórios de alta frequência (através da dissipação de energia no material dielétrico) . Nada tem a ver com a presente invenção que visa circuitos integrados para operar na banda do THz, onde um dos objetivos é a minimização da atenuação.
A patente JP2007049042A refere-se a um invento de um emissor destinado à emissão de impulsos de luz na zona do terahertz. A presente invenção não é um emissor. É uma linha de transmissão para guiar ondas.
A patente JP2010223843A refere-se a um invento destinado a medir as propriedades físicas e químicas de uma amostra de uma substância. É composto por um emissor de luz, um detetor, um misturador e um transístor, que operam na zona do terahertz. A presente invenção não possui nenhum emissor, detetor, misturador ou transístor. É uma linha de transmissão para guiar ondas.
A patente US7508578B2, de 2009, descreve um gerador de ondas terahertz baseado na operação de um laser. A presente invenção não efetua geração de ondas terahertz, transmiteas e guia-as.
A patente US7675037B2, de 2010, descreve um método e um aparelho para medir ondas terahertz utilizando impulsos laser (espetroscopia no domínio do tempo). A presente invenção não é um espetroscópio, é uma linha de transmissão para guiar ondas.
A patente US1010072368A1, de 2010, descreve um método de medida para determinar as propriedades espectrais (físicoquímicas) de uma amostra duma substância submetida a radiação terahertz. A presente invenção não descreve nenhum método de medida. É uma linha de transmissão para guiar ondas.
A patente JP2010135520A refere-se a um invento de um recetor de estado sólido (elemento ativo), com vários elétrodos e uma antena, destinado à receção de ondas na banda do THz. A presente invenção não é um recetor; não é um dispositivo ativo, nem possui qualquer antena; é uma linha de transmissão passiva para guiar ondas.
As patentes US4881052A e US3758883A referem-se a dispositivos com guiamento elétrico que funcionam como desviadores de fase, sendo o desvio de fase conseguido à custa da presença de uma peça de material magnético (barra de ferrite). Para entender esses dispositivos atente-se ao seguinte:
A generalidade das estruturas usadas para guiar sinais eletromagnéticos emprega materiais metálicos condutores e materiais dielétricos sob a forma de Linhas de Transmissão Elétricas (ELTL), isto é, linhas de transmissão com guiamento elétrico feitas de duas tiras condutoras (e.g., prata, ouro, cobre, etc) separadas por um material dielétrico, no qual se propaga longitudinalmente uma onda eletromagnética (OEM). As tiras condutoras transportam correntes elétricas longitudinais resultantes da aplicação de uma tensão elétrica ou força eletromotriz (fem) num dos terminais da linha de transmissão.
A Figura 1 ilustra a geometria básica duma ELTL em corte transversal e vista longitudinal, onde (1) é a fatia de material dielétrico, e (2a)-(2b) são as tiras condutoras elétricas. Adicionalmente encontram-se marcados os campos vetoriais pertinentes à estrutura, designadamente:
J - vetor densidade de corrente (no interior das tiras metálicas condutoras)
E - campo elétrico da onda guiada (no seio do material dielétrico)
H - campo magnético da onda guiada (no seio do material dielétrico)
A patente US4881052A refere-se a um dispositivo desviador de fase não reciproco, feito de tiras condutoras, para uso em ondas milimétricas (millimeter wave microstrip nonreciprocal phase shifter).
A Figura 2 mostra, em esboço, um corte transversal desse desviador de fase. 0 dispositivo é uma vulgar linha de transmissão elétrica de dois condutores (comparar com Figura 1(A)), cujo funcionamento é perturbado pela inclusão de uma barra de ferrite (5) de secção retangular com seis faces, colocada debaixo da tira condutora superior (4a) e acima da tira condutora inferior (4b) . A barra de ferrite (5) tem uma furação longitudinal onde passa um fio elétrico (6) percorrido por uma corrente elétrica. A corrente no fio origina um campo magnético HF dentro e fora da barra de ferrite. Este campo magnético perturba a onda eletromagnética original que se propaga ao longo da fatia de material dielétrico (3) da linha elétrica de transmissão, causando um desvio de fase controlado pela corrente elétrica do fio.
A barra de ferrite (5) não tem a função de guiar a onda, mas antes, é um acessório para perturbar a onda (causandolhe um desvio de fase).
A patente US3758883A refere-se a um desviador de fase num dispositivo de folha de cobre com ferrite (copper foil ferrite phase shifter), conforme esboço na Figura 3.
dispositivo não é uma linha de transmissão, mas antes, um guia de ondas, com guiamento elétrico, constituído por duas fatias dielétricas (10a)-(10b), entre as quais está posicionada uma barra de ferrite (7) retangular com seis faces. Todas as peças estão cercadas por uma folha condutora em cobre (9) . A barra de ferrite possui um furo longitudinal de secção retangular preenchido por um material cerâmico onde existe um rasgo através do qual passa um fio elétrico (8) percorrido por corrente.
Mais uma vez, como na patente US4881052A, a corrente elétrica do fio (8) origina um campo magnético HF dentro e fora da barra de ferrite. Este campo magnético perturba a onda eletromagnética original que se propaga ao longo das duas placas dielétricas (10a)-(10b), causando um desvio de fase controlado pela corrente elétrica do fio (8).
Realça-se, novamente, que a barra de ferrite (7) não tem a função de guiar a onda, mas antes, é um acessório para perturbar a onda (causando-lhe o desejado desvio de fase) .
Resumo da invenção
A nova invenção refere-se a uma Linha de Transmissão Magnética, isto é, uma linha de transmissão com guiamento magnético, constituída por duas tiras magnéticas (e.g., ferrite) separadas por um material dielétrico, no qual se propaga longitudinalmente uma onda eletromagnética (OEM). As tiras magnéticas transportam fluxos de indução magnética longitudinais resultantes da aplicação de uma tensão magnética ou força magnetomotriz (fmm) a um dos terminais da linha de transmissão.
A Figura 4 (a confrontar com a Figura 1) representa a geometria básica duma MGTL em corte transversal e vista longitudinal, onde (11) é a fatia de material dieléctrico, e (12a)-(12b) são as tiras de material magnético.
Adicionalmente encontram-se marcados os campos vetoriais pertinentes à estrutura, designadamente:
B - campo de indução magnética (no interior das tiras magnéticas)
E - campo elétrico da onda guiada (no seio do material dielétrico)
H - campo magnético da onda guiada (no seio do material dielétrico)
Deve ser sublinhado que numa MGTL não estão em jogo tensões elétricas, nem existem correntes elétricas a fluir nas tiras magnéticas longitudinais.
Esta invenção corresponde a um dispositivo passivo, formado por uma linha magnética de transmissão de sinais eletromagnéticos para uso em circuitos integrados. Como representado na Figura 5, o dispositivo linha magnética de transmissão (MGTL), compreende uma fatia de material dielétrico isolante (13) em cujas faces opostas estão depositadas tiras paralelas de material magnético macio isotrópico (14a) e (14b), dobradas nos seus extremos (14c) e (14d), e acopladas ao exterior através de tiras metálicas (15a) e (15b).
As caraterísticas inovadoras da invenção decorrem da utilização de materiais magnéticos em substituição dos tradicionais materiais metálicos bons condutores.
As vantagens da MGTL face à tradicional linha elétrica de transmissão (ELTL), feita de condutores metálicos, ocorrem na banda do Terahertz e manifestam-se através de menor atenuação e dispersão, e maior velocidade de transmissão.
Descrição detalhada da invenção
Dispositivo formado por uma linha magnética de transmissão de sinais eletromagnéticos (MGTL) para uso em circuitos integrados cuja estrutura compreende uma fatia de material dielétrico isolante (13) em cujas faces opostas estão depositadas tiras paralelas de material magnético macio isotrópico (14a) e (14b), dobradas nos seus extremos (14c) e (14d), e acopladas ao exterior através de tiras metálicas (15b), conforme se representa na
Figura 5.
A fatia de material dielétrico isolante deve possuir perdas reduzidas na banda do Terahertz, isto é, tan δ na ordem dos 10 3 a 10 5, como é, por exemplo, materiais dielétricos cerâmicos de queima caso dos a baixa temperatura LTCC (low temperature co-fired ceramics).
As peças de material magnético macio (14a), (14b), (14c) e (14d), devem possuir uma permeabilidade magnética relativa de valor elevado, isto é, μΓ na ordem dos 104 a 105, como é, por exemplo, o caso das ferrites.
As caraterísticas inovadoras da invenção decorrem da utilização de materiais magnéticos macios (e.g., ferrites) em substituição dos tradicionais materiais metálicos bons condutores (e.g., prata).
As vantagens da MGTL face à tradicional linha elétrica de transmissão (ELTL) ocorrem na banda do
Terahertz manifestam-se através de menor atenuação e dispersão, maior velocidade de transmissão (quer nos reportemos velocidade de fase ou à velocidade de grupo). Estas vantagens encontram-se ilustradas nas Figuras 6, 7, 8 e 9.
Como vantagem adicional importa referir que as linhas magnéticas de transmissão podem ser inseridas paralelas a linhas elétricas de transmissão pré-existentes sem interferência entre as primeiras e as segundas.
dispositivo
MGTL pode assim ser utilizado vantajosamente em circuitos integrados de equipamentos terminais para aplicações tecnológicas
Terahertz, designadamente:
circuitos integrados em equipamentos terminais de telecomunicações avançadas com débitos binários da ordem do Tbit/s; CPUs para sistemas de computação ultra rápida; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de defesa e segurança na banda do THz; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de imagiologia médica e biológica na banda do THz; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de inspeção e controlo de bens alimentares operados na banda do THz.
Descrição das figuras
A Figura 1 representa um corte transversal (A) e uma vista longitudinal (B) de uma tradicional ELTL para guiamento elétrico de ondas eletromagnéticas (OEM) excitadas pela aplicação de uma força eletromotriz (fem) num dos terminais da linha de transmissão. Nas faces opostas da fatia de material dielétrico (1) encontram-se tiras condutoras elétricas (2a) e (2b). Adicionalmente encontram-se marcados os campos vetoriais pertinentes à estrutura,designadamente:
J - vetor densidade de corrente (no interior das tiras metálicas condutoras)
E - campo elétrico da onda guiada (no seio do material dielétrico)
H - campo magnético da onda guiada (no seio do material dielétrico).
A Figura 2 é um esboço simplificado, em corte transversal, do dispositivo desviador de fase apresentado na patente US4881052A, o qual, à semelhança da Figura 1(A), é uma ELTL para guiamento elétrico de ondas eletromagnéticas, que inclui uma tira condutora superior (4a) e uma tira condutora inferior (4b) entre as quais existe uma fatia de material dielétrico (3) e, como acessório, uma barra de ferrite (5), através da qual passa um fio elétrico (6) percorrido por uma corrente elétrica que, originando um campo magnético perturbador HF, proporciona o desejado desvio de fase.
A Figura 3 é um esboço simplificado, em corte transversal, do dispositivo desviador de fase apresentado na patente US3758883A, o qual é um guia de ondas, com guiamento elétrico, que inclui uma folha condutora em cobre (9), duas fatias de material dielétrico (10a)-(10b) e, como acessório, uma barra de ferrite (7), através da qual passa um fio elétrico (8) percorrido por uma corrente elétrica que, originando um campo magnético perturbador HF, proporciona o desejado desvio de fase.
A Figura 4, pertinente ao princípio físico desta invenção, representa um corte transversal (A) e uma vista longitudinal (B) de uma MGTL para guiamento magnético de ondas eletromagnéticas (OEM) excitadas pela aplicação de uma força magnetomotriz (fmm) num dos terminais da linha de transmissão. Nas faces opostas da fatia de material dielétrico (11) encontram-se tiras de material magnético (12a)-(12b). Adicionalmente encontram-se marcados os campos vetoriais pertinentes à estrutura, designadamente:
B - campo de indução magnética (no interior das tiras magnéticas)
Ε - campo elétrico da onda guiada (no seio do material dielétrico)
H - campo magnético da onda guiada (no seio do material dielétrico).
A Figura 5 diz respeito ao dispositivo desta invenção. A
Figura 5 (A) representa um corte transversal da linha de transmissão magnética, constituída por uma fatia de material dielétrico isolante (13) em cujas faces opostas estão depositadas tiras de material magnético macio isotrópico (14a) e (14b) . A Figura 5 (B) representa uma vista em perspetiva da linha de transmissão magnética, onde a fatia de material dielétrico isolante (13) não se encontra representada para melhor visualização das tiras magnéticas. Além das tiras magnéticas (14a) e (14b) já assinaladas na Figura 5(A), identifica-se nos topos da estrutura a dobragem dessas tiras magnéticas, em (14c) e (14d); significando que o conjunto (14a), (14b), (14c) e (14d) forma um circuito magnético fechado. A peça (15a), abraçando a dobra uma tira metálica aos terminais da qual é aplicado o sinal elétrico a emitir.
A peça (15b), abraçando a dobra (14d), é uma tira metálica aos terminais da qual é recebido o sinal elétrico emitido.
As Figuras 6, 7, 8 e 9 dizem respeito ao Exemplo abordado na Secção seguinte, onde se compara o desempenho, na banda do Terahertz, de uma tradicional linha de transmissão elétrica (ELTL) e a, agora proposta, linha de transmissão magnética (MGTL).
A Figura 6 estabelece a comparação entre a atenuação das duas linhas de transmissão, ELTL e MGTL, revelando a melhoria resultante do emprego da MGTL na banda do THz. Na
Figura 6 (A) o eixo das ordenadas, identificado por AT, refere-se à atenuação expressa em dB/mm. Na Figura 6 (B) o eixo das ordenadas, identificado por ΔΑΤ, refere-se à diferença dos valores de atenuação expressa em dB/mm.
A Figura 7 estabelece a comparação entre a velocidade de fase das duas linhas de transmissão, ELTL e MGTL, revelando a melhoria resultante do emprego da MGTL na banda do THz. Na Figura 7 (A) o eixo das ordenadas, identificado por VFN, refere-se à velocidade de fase normalizada. Na Figura 7 (B) o eixo das ordenadas, identificado por AVF, refere-se à diferença dos valores da velocidade de fase expressa em km/s.
A Figura 8 estabelece a comparação entre a velocidade de grupo das duas linhas de transmissão, ELTL e MGTL, revelando a melhoria resultante do emprego da MGTL na banda do THz. Na Figura 8 (A) o eixo das ordenadas, identificado por VGN, refere-se à velocidade de grupo normalizada. Na Figura 8 (B) o eixo das ordenadas, identificado por AVG, refere-se à diferença dos valores da velocidade de grupo expressa em km/s.
A Figura 9 estabelece a comparação entre a dispersão das duas linhas de transmissão, ELTL e MGTL, revelando a melhoria resultante do emprego da MGTL na banda do THz. Na Figura 9 (A) o eixo das ordenadas, identificado por DG, refere-se à dispersão de grupo expressa em ns/m. Na Figura 9 (B) o eixo das ordenadas, identificado por ADG, refere-se à diferença dos valores da dispersão de grupo expressa em ps/m.
Exemplo
Comparam-se neste Exemplo as propriedades de transmissão
exibidas por uma linha elétrica de transmissão (ELTL) -
Figura 1, e por uma linha magnética de transmissão (MGTL) -
Figura 4.
Ambas as estruturas têm a mesma configuração geométrica,
consistindo em duas tiras paralelas de material condutor (no caso da ELTL) e duas tiras paralelas de material magnético macio isotópico (no caso da MGTL).
As tiras condutoras (2a)-(2b), e as tiras de material magnético (12a)-(12b), têm uma largura de 10 μιη. O material (1) e (11) que separa as tiras é uma fatia de material dielétrico isolante de espessura 5 μιη.
Indicam-se de seguida as caraterísticas eletromagnéticas dos diversos materiais utilizados na simulação numérica que serviu de base a este exemplo:
Tiras (2a)-(2b) de material condutor (ELTL):
Condutividade: σ = 61 106 S/m
Permeabilidade magnética: μ = μΰ = 4π 10“7 H/m
Tiras (12a)-(12b) de material magnético (MGTL):
Condutividade: σ = 1 S/m
Permeabilidade magnética: μ = ΙΟ4μ2 = 4π 10~3 H/m
Fatia de material dielétrico isolante, (1) e (11):
Constante dielétrica relativa: ετ = 10
Tangente de perdas tan δ = 0.5 10~3
As propriedades de transmissão de uma linha de transmissão são determinadas pela respetiva constante de propagação γ = α(ω)+ \β(ω), onde a é a constante de atenuação e β a constante de fase, ambos os parâmetros dependentes da frequência angular ω = 2πΐ, onde f é a frequência propriamente dita.
Na análise efetuada observou-se que a MGTL tem melhor desempenho que a ELTL para frequências acima de f = 2 THz.
A Figura 6 refere-se à atenuação a das duas linhas de transmissão. Na Figura 6 (A) apresentam-se curvas com os valores absolutos da atenuação, e na Figura 6 (B) apresentase a diferença das duas curvas. No que respeita à MGTL a atenuação não só é significativamente menor, mas também varia mais lentamente com a frequência.
A Figura 7 refere-se à velocidade de fase vp =ω/β das duas linhas de transmissão. Na Figura 7(A) apresentam-se curvas de vp normalizadas à velocidade da luz no vazio, vo, isto é, desenharam-se curvas de vp/vo para a MGTL e para a ELTL. No gráfico da Figura 7 (B) apresenta-se a diferença dos valores absolutos. Observa-se que na MGTL a velocidade de fase é quase igual a v0 variando de forma insignificante com a frequência.
A Figura 8 refere-se à velocidade de grupo vg = da>/άβ das duas linhas de transmissão. No gráfico da Figura 8 (A) apresentam-se curvas de vg normalizadas à velocidade da luz no vazio, isto é, desenharam-se curvas de vg/v0 para a MGTL e para a ELTL. No gráfico da Figura 8(B) apresenta-se a diferença dos valores absolutos. Observa-se que na MGTL a velocidade de grupo é quase igual à velocidade de fase e quase iqual a v0 variando de forma insiqnificante com a frequência.
Da conjugação dos resultados da Figura 7 e da Figura 8 conclui-se que a MGTL exibe velocidades superiores às da ELTL no que respeita à propagação de sinais (diferenças da ordem dos 400 km/s na velocidade de fase e de 150 km/s na velocidade de grupo).
A dispersão de grupo (ou simplesmente dispersão) dá uma medida do alargamento ou distorção sofrida pela envolvente do sinal. Expressa em s/m, a dispersão
D é simplesmente o inverso da velocidade de grupo,
D = l/vg. A sua representação gráfica é apresentada na Figura 9. Na
Figura 9(A) apresentam-se valores absolutos da dispersão para a MGTL e ELTL. Na Figura 9(B) apresenta-se a diferença dos valores absolutos. A dispersão na MGTL é inferior à da
ELTL, embora a diferença seja pouco relevante.
A presente invenção destina-se à utilização em circuitos integrados de equipamentos terminais para aplicações tecnológicas Terahertz, designadamente: circuitos integrados em equipamentos terminais de telecomunicações avançadas com débitos binários da ordem do Tbit/s; CPUs para sistemas de computação ultra rápida; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de defesa e segurança na banda do THz; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de imagiologia médica e biológica na banda do THz; circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de inspeção e controlo de bens alimentares operados na banda do THz.
Referências bibliográficas
- K. Humphreys,
J. Loughran, M. Gradziel,
T. Ward, J.
Murphy, C. 0'Sullivan,
Medicai Applications of
Terahertz
Imaging:
A Review of Current Technology and
Potential
Applications in Biomedical Engineering, Proc. 26th Annual
Int. Conference of the IEEE EMBS, pp. 1302-1305. San
Francisco, Sept. 2004.
- Z. Yan, Y. Ying, H. Zhang, H. Yu, Research Progress of
Terahertz Wave Technology in Food Inspection, Proc. of
SPIE, Vol. 6373, pp. 63730R1-63730R10, Oct. 2006.
- IEEE Transactions οη Terahertz Science and Technology, Vol. 1, No. 1, pp. 9-331, Sept. 2011.
- M. Wanke, M Lee, The Terahertz Frontier, IEEE Spectrum, Vol. 48, No. 9, pp. 38-43, Sept. 2011.
- J. Faria, M. Pires, Theory of Magnetic Transmission Lines, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 60, No. 10, pp. 2941-2949, Oct. 2012.
- J. Faria, A Comparison Between Electric and Magnetic Parallel Plane Strip Transmission Lines in the Framework of a Quasi-TEM Analysis, International Review of Electrical Engineering, Vol. 8, No. 1, pp. 422-429, Jan./Feb. 2013.
- J. Faria, Formulation of Multiwire Magnetic TransmissionLine Theory, Progress In Electromagnetics Research B, No. 49, pp. 177-195, Mar. 2013.

Claims (2)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo formado por uma linha magnética de transmissão de sinais eletromagnéticos para circuitos integrados na banda do terahertz, que contém uma fatia de material dielétrico isolante (13) caracterizada por, nas faces opostas da referida fatia (13), estarem depositadas tiras paralelas de material magnético macio isotrópico (14a) e (14b) que transportam unicamente fluxos de indução magnética, sendo as ditas tiras (14a) e (14b) dobradas nos seus extremos (14c) e (14d), e acopladas eletricamente ao exterior através de tiras metálicas (15a) e (15b), as quais abraçam, respetivamente, os extremos (14c) e (14d).
  2. 2. Utilização do dispositivo definido na reivindicação 1 caraterizado por ser empregue em aplicações tecnológicas na banda do terahertz, designadamente:
    a) circuitos integrados em equipamentos terminais de telecomunicações avançadas com débitos binários da ordem do Tbit/s;
    b) CPUs para sistemas de computação ultra rápida;
    c) circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de defesa e segurança na banda do THz;
    d) circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de imagiologia médica e biológica na banda do THz;
    e) circuitos integrados em equipamentos terminais de sistemas de inspeção e controlo de bens alimentares operados na banda do THz.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080023633A1 (en) * 2006-07-14 2008-01-31 William Marsh Rice University Method and system for transmitting terahertz pulses

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB851519A (en) 1958-01-03 1960-10-19 Hughes Aircraft Co Electromagnetic wave transmission device
US3376523A (en) 1966-12-27 1968-04-02 Univ California Transient-suppressing magnetic transmission line
US3758883A (en) * 1972-05-15 1973-09-11 Bendix Corp Copper foil ferrite phase shifter
US4881052A (en) * 1988-12-05 1989-11-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Millimeter wave microstrip nonreciprocal phase shifter
US6741782B2 (en) * 2000-07-31 2004-05-25 Spectalis Corp. Optical waveguide structures
JP2007049042A (ja) 2005-08-11 2007-02-22 Osaka Univ 光電磁波変換方法および強誘電体の分極状態検出方法
US7508578B2 (en) 2006-07-03 2009-03-24 Terahertz Technologies, Llc Magnon laser
CN101210874B (zh) 2006-12-31 2010-05-19 清华大学 测量太赫兹时域光谱的方法及设备
DE102007057850A1 (de) 2007-02-02 2009-06-04 Msa Auer Gmbh Spektrales Messsystem
JP2010135520A (ja) 2008-12-03 2010-06-17 Panasonic Corp テラヘルツ受信素子
JP2010223843A (ja) 2009-03-25 2010-10-07 Mitsuteru Kimura テラヘルツ波集積回路およびこれを用いたテラヘルツ吸収特性計測装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080023633A1 (en) * 2006-07-14 2008-01-31 William Marsh Rice University Method and system for transmitting terahertz pulses

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