9.5: Tomas y discontinuidades de línea de transmisión

Las interrupciones del campo magnético o eléctrico crean regiones donde se almacena energía magnética adicional o energía eléctrica. Si la energía adicional almacenada es predominantemente magnética, la discontinuidad introducirá una inductancia. Si la energía adicional almacenada es predominantemente eléctrica, la discontinuidad introducirá una capacitancia. Tales discontinuidades ocurren con todas las líneas de transmisión. En algunos casos, las discontinuidades de las líneas de transmisión introducen parásitos no deseados, pero también brindan la oportunidad de introducir efectivamente componentes de elementos grumosos.

El elemento de circuito de microondas más simple es una sección uniforme de la línea de transmisión que se puede utilizar para introducir un retardo de tiempo o un desplazamiento de fase dependiente de la frecuencia. Más comúnmente se usa para interconectar otros componentes. Otros segmentos de línea, incluidos los codos y los cruces, se muestran en la Figura 9.4.6.

9.5.1 Abierto

Muchas discontinuidades de líneas de transmisión surgen de campos marginales. Un elemento es la microcinta abierta, mostrada en la Figura\(\PageIndex{1}\). Los campos de franjas al final de la línea de transmisión en la Figura\(\PageIndex{1}\) (a) almacenan energía en el campo eléctrico, y ésta puede modelarse por la capacitancia de franja\(C_{F}\), mostrada en la Figura\(\PageIndex{1}\) (b). Este efecto también puede modelarse mediante una línea de transmisión extendida, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\) (c). Para una línea típica de microcinta con\(\varepsilon_{r} = 9.6,\: h = 600\:\mu\text{m},\) y\(w/h = 1,\: C_{F}\) es aproximadamente\(36\text{ fF}\). Sin embargo,\(C_{F}\) varía

Figura\(\PageIndex{1}\): Un abierto en una línea de transmisión de microcinta: (a) línea de microcinta que muestra campos de franjas en el abierto; (b) modelo de capacitancia de franja de la abierta; y (c) un modelo de línea extendida del abierto\(\Delta x\) siendo la longitud de línea de transmisión extra que captura el abierto.

Figura\(\PageIndex{2}\): Discontinuidades de microbanda: (a) transformador de impedancia de cuarto de onda; (b) trozo abierto de microcinta; (c) escalón; (d) muesca; (e) hueco; (f) cruce; y (g) curva.

con frecuencia, y la longitud extendida es una aproximación mucho mejor al efecto de la franja [5]. Para las mismas dimensiones, la sección de longitud es aproximadamente\(0.35h\) y casi independiente de la frecuencia [6]. Al igual que con muchos efectos de franja, se puede utilizar una capacitancia o inductancia para modelar el efecto de la franja, pero generalmente un modelo distribuido es mejor.

9.5.2 Discontinuidades

Varias discontinuidades de microcinta y sus circuitos equivalentes se muestran en la Figura\(\PageIndex{2}\). Las discontinuidades (Figura\(\PageIndex{2}\) (b—g)) son modeladas por elementos capacitivos si el\(E\) campo se ve afectado y por elementos inductivos si el\(H\) campo (o corriente) está perturbado. El stub mostrado en la Figura\(\PageIndex{2}\) (b), por ejemplo, se modela mejor usando elementos agrupados que describen la unión así como la línea de transmisión del propio trozo. Los racimos actuales en ángulo recto se doblan desde la línea pasante hasta el talón. El agrupamiento de corriente conduce a que el exceso de energía se almacene en el campo magnético y, por lo tanto, un efecto inductivo. También hay exceso de almacenamiento de carga en la región de placa paralela delimitada por las líneas a través de la izquierda y la derecha y el talón. Esto es modelado por una capacitancia.

Figura\(\PageIndex{3}\): Tomas de microbanda: (a) derivación radial conectada; (b) derivación convencional; y (c) trozo radial mariposa.

9.5.3 Transformador de impedancia

Los transformadores de impedancia interconectan dos líneas de diferente impedancia característica. La transición más suave y la que tiene el ancho de banda más amplio es una línea cónica. Este elemento puede ser largo y luego se utiliza a veces un transformador de impedancia de cuarto de onda\(\PageIndex{2}\) (ver Figura (a)), aunque su ancho de banda es relativamente pequeño y centrado en la frecuencia a la que\(l =\lambda_{g}/4\). Idealmente\(Z_{0,2} =\sqrt{Z_{0,1}Z_{0,3}}\).

9.5.4 Talón radial plano

El uso de un trozo radial (Figura\(\PageIndex{3}\) (a)), a diferencia del trozo de microcinta convencional (Figura\(\PageIndex{3}\) (b)), puede mejorar el ancho de banda de muchos circuitos de microcinta. Una ventaja importante de un trozo radial es que la impedancia de entrada presentada a la línea pasante tiene un ancho de banda más amplio que el obtenido con el stub convencional. Cuando se introducen dos talones radiales conectados en derivación en paralelo (es decir, uno a cada lado de la línea de alimentación de microcinta) la configuración resultante se denomina un trozo de “mariposa” (ver Figura\(\PageIndex{3}\) (c)).