3.4: Modelado de Líneas de Transmisión

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Describir la señal en una línea en términos\(E\) y\(H\) requiere una descripción de los\(H\) campos\(E\) y en el plano transversal. Esto puede ser bastante difícil. Es una suerte que las descripciones de corriente y voltaje puedan usarse con éxito para describir el estado de una línea de transmisión en una posición particular a lo largo de la línea. Esta es una aproximación y el diseñador necesita estar al tanto de situaciones en las que esto se descompone. Tales efectos extraordinarios se dejan para el siguiente capítulo. Una vez que las descripciones de la línea de transmisión se han simplificado a corriente y voltaje\(R\)\(L\),\(G\),, y se pueden desarrollar\(C\) modelos de la línea. Se utiliza una gama de modelos para líneas de transmisión dependiendo de la precisión requerida y la frecuencia de operación.

Las interconexiones uniformes (con sección transversal regular) se pueden modelar con mayor precisión usando software de modelado EM. Más comúnmente se usa un tipo especializado de software llamado\(2\frac{1}{2}\) D EM, que solo considera la corriente que fluye en el plano horizontal o en la dirección vertical. Una consecuencia es que las interconexiones planas se modelan como teniendo espesor cero, como se muestra en la Figura 3.3.2. Esto es razonable para las interconexiones de microondas, ya que el grosor de una tira plana suele ser mucho menor que el ancho de la interconexión. También se han derivado muchas fórmulas analíticas para las características de las interconexiones uniformes. Estas fórmulas son importantes para llegar a fórmulas de síntesis que puedan ser utilizadas en el diseño (es decir, llegar a las dimensiones físicas de una estructura de interconexión a partir de sus especificaciones eléctricas requeridas). Igual de importante, las fórmulas proporcionan información sobre los efectos de los materiales y la geometría.

La simplificación de la geometría del tipo ilustrado en la Figura 3.3.2 para microcinta puede conducir a errores apreciables en algunas situaciones. Los programas informáticos más elaborados que capturen la geometría verdadera aún deben simplificar la situación real. Un ejemplo es que no es posible dar cuenta de las variaciones de densidad del dieléctrico. En consecuencia, la caracterización de muchas estructuras de RF y microondas requiere mediciones para “calibrar” simulaciones. Desafortunadamente también es difícil hacer mediciones a frecuencias de microondas. Así, uno de los paradigmas en la ingeniería de circuitos de RF es requerir intuición, mediciones y simulaciones para desarrollar modelos autoconsistentes de líneas de transmisión y elementos distribuidos.