Estudio de las características de propagación electromagnética en líneas multiconductoras de configuración planar inmersas en medios bianisótropos estratificados

• Autores: Francisco Luis Mesa Ledesma
• Directores de la Tesis: Ricardo Marqués Sillero (dir. tes.), Manuel Horno Montijano (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 1991
• Idioma: español
• Número de páginas: 176
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Esta memoria está dedicada al estudio de la propagación electromagnética en líneas de transmisión de configuración planar. Estas líneas están constituidas por un medio lineal multicarpa bianisótropo que soporta metalizaciones ideales en algunas de sus interfaces. El estudio electromagnético se ha llevado a cabo haciendo uno de dos modelos, uno aproximado: el modelo cuasi-TEM y otro riguroso: el modelo de onda completa (o estudio dinámico). La resolución de la correspondiente ecuación de operaciones a que da lugar cada modelo se realiza mediante separación de variables, usando para ello la transformada de Fourier, y una cuidada aplicación numérica del método de momentos de Galerkin.

    El presente análisis ha permitido estudiar, de una forma compacta, una gran variedad de líneas de transmisión planares, permitiendo además comprobar el rango de validez del sencillo modelo cuasi-TEM en aquellas líneas donde este es aplicable. Por otra parte, se han tratado sistemáticamente las características de propagación de líneas con ferritas y/o semiconductores magnetizados en una dirección arbitraria.

    CONCLUSIONES Los puntos y conclusiones más relevantes que pueden extraerse de la presente memoria son:

    1. El modelo cuasi-TEM ha sido justificado teóricamente en el análisis de líneas de transmisión multiconductoras inmersas en medios inhomogéneos caracterizados por tensores complejos transversales.

    2. El cálculo de la matriz inducción p.u.l. de una línea multiconductora inmersa en un medio magnético anisótropo transversalmente se ha reducido al cálculo de la matriz capacidad p.u.l., de una estructura eléctrica equivalente.

    3. Se ha desarrollado un procedimiento simple y eficaz numéricamente para el cálculo de la matriz capacidad p.u.l. de una línea de transmisión planar muy general.

    4. Se ha obtenido un algoritmo sistemático y general, esto es el EBM, para obtener la función diádica de Green espectral generalizada bidimensional en cualquier estructura planar inmersa en un medio estratificado con un número arbitrario de capas formadas por cualquier medio lineal bianisótropo y que incluya un número arbitrario de interfaces metalizadas idealmente en forma de tiras o ranuras.

    5. El EBM o método de los contornos equivalentes hace uso de los teoremas de unidad y equivalencia para convertir el problema de N-capas en una concatenación de ciertos problemas de una sola capa en los que se plantea la ecuación de onda en términos de una ecuación diferencial matricial (4 x 4) de primer orden.

    6. La ecuación característica de una guía de onda de placas paralelas rellena de un medio estratificado bianisótropo se plantea a través de los ceros complejos de una función analítica que es el determinante de cierta matriz proporcionada por el EBM.

    7. En el marco del modelo de onda completa, se han obtenido las características de propagación de un sistema de transmisión planar muy general mediante una aplicación numérica eficaz del método de Galerkin en el dominio espectral para resolver la correspondiente ecuación de operadores, y haciendo uso del EBM para obtener la función diádica de Green.

    8. El método desarrollado ha permitido estudiar, de forma compacta y rigurosa, las características de propagación de una gran variedad de sistemas de transmisión planares que incluyen desde las líneas TEM dielétricas y homogéneas hasta sistemas con metalizaciones en varios niveles y diversos sustratos de dieléctricos anisótropos y ferritas/semiconductores magnetizadas arbitrariamente. En concreto se ha dedicado especial atención a ciertas estructuras novedosas como pueden ser las configuraciones no-recíprocas de onda-lenta o bien a fenómenos anómalos tales como la aparición de modos magnetostáticos unidireccionales en líneas.

    9. Un análisis comparativo entre el modelo cuasi-TEM y el de onda completa ha mostrado que el rango de aplicación del modelo cuasi-TEM incluye la mayoría de las aplicaciones prácticas de las líneas planares como diapositivas en los circuitos integrados monolíticos de microondas. Este hecho justifica cualquier esfuerzo analítico dirigido a la optimización numérica en la implementación del modelo cuasi-TEM.