Linea De Transmisión Microstrip

LINEA DE TRANSMISION MICROCINTA MICROSTIP
A. Mejia ay J. Montoya b
a Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, U P B de Medellín-Colombia
b Facultad de Ingeniería de Telecomunicaciones, U P B de Medellín-Colombia

RESUMEN
En presente trabajo es una introducción al manejo de microcintas: sus parámetros de construcción y diseño, sus propiedades y propiedades de sus posibles materialesde construcción, son abordados desde modelos teóricos y numéricos. Teóricamente se aborda la microstrip partiendo desde las leyes de Maxwell y su capacitancia estática hasta llegar a su impedancia característica (característica vital en su diseño), pasando por su inductancia y observando cuales parámetros de su geometría que afectan directamente estas características. Numéricamente desarrollamosun código discretizando la ecuación de Poisson en su caso particular de Laplace, calculamos la carga encerrada luego la capacitancia y la impedancia característica, este nos permite también visualizar equipotencial en la sección transversal del conductor.
Palabras clave: Líneas de transmisión, Microstrip y Impedancia característica.
1. INTRODUCCIÓN
La línea de transmisión microstrip estáformada por dos cintas conductoras paralelas (figura 1a) la menos ancha lleva la señal y la otra está conectada a tierra, son fabricadas utilizando PCB – placa de circuito impreso. Se usan frecuentemente en el diseño de componentes de circuitos como filtros, acopladores, resonadores antenas divisores y filtros.[1]
Entre sus ventajas esta su fácil construcción, su economía con respecto a las guíasde ondas además de ser ligeras y compactas; en contraparte, su baja capacidad de manejar “energía” y el hecho de tener mayores pérdidas a diferencia de la stripline sumándole que al no estar encerrada es más susceptible al ruido.
En el presente se hace un análisis teórico-numérico de la microstrip, deduciendo importantes relaciones entre sus parámetros de diseño y construcción, observando elcomportamiento del potencial y desarrollando una herramienta computacional para el cálculo de su impedancia. El aprender cómo funciona y se plantea una línea de transmisión microstrip, puede ayudarnos en el diseño de componentes en los que su uso es frecuente y a sortear situaciones donde equipo convencional ej. Protoboards nos generen inconvenientes.
2. ANÁLISIS DE LAMICROCITA MICROSTRIP
*Presentamos a continuación un análisis teórico y numérico de la línea de transmisión microstrip.
* (a) | * |
Figuras 1a.y 1b: perspectivas de una línea de transmisión microstrip. |
* 2.1 Análisis teórico:
* Capacitancia de la microstrip como un capacitor de placas paralelas: Despreciando pérdidas y efectos de borde de campo eléctrico en los lados de la franja, se adapta lacapacitancia estática de un condensador de placas planas y paralelas y muestre que la capacitancia distribuida de la microcinta es aproximadamente ε w b, de acuerdo con la figuras1b.
Planteamiento: Sabemos que la capacitancia, viene dada por la relación de la carga y el potencial eléctrico, platearemos la solución de la ecuación y si análisis seguidamente:
∁=Qenc∆V=εaE.dalE.dl=εE0w0ldzdxE0bdy=εEwlEb=εwlbó ∁l=c=εwb Fm. | (1) |
Para hallar la carga encerrada (la integral del numerador) recurrimos a la ley de Maxwell-Gauss, escogiendo una caja de lados b,w y l, (nuestra unidad de longitud) véase Figura b; Al despreciar perdidas y efectos de borde de campo eléctrico, tenemos que las integrales sobre las tapas laterales de nuestra superficie serán nulas, además como la tapa inferior de nuestrasuperficie coincide con la que el potencial es nulo, así solo no queda la tapa superior, cuya área es wl.
Para hallar la diferencia de potencial, (la integral del denominador), integramos el camino que debe recorrer E desde tierra, hasta el valor del potencial que existe en b.

Inductancia distribuida en una línea microstrip: Haciendo uso de la relación entre la capacitancia y la...