ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS
INDUSTRIALES Y DE TELECOMUNICACIÓN
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
Trabajo Fin de Grado
SUPERFICIE SELECTIVA EN FRECUENCIA
CON DOBLE VENTANA DE TRANSMISION
EN BANDA X
(A frequency selective surface with two
transmission windows in X band)
Para acceder al Titulo de
Graduado en
Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación
Autor: Mario Fernández Gamaza
Octubre -2016
GRADUADO EN INGENIERÍA DE TECNOLOGÍAS DE
TELECOMUNICACIÓN
CALIFICACIÓN DEL TRABAJO FIN DE GRADO
Realizado por: Mario Fernández Gamaza
Director del TFG: José Basterrechea Verdeja
Título: “Superficie selectiva en frecuencia con doble ventana de transmisión
en Banda X”
Title: “A frequency selective surface with two transmission windows in X
band “
Presentado a examen el día: 26 de Octubre de 2016
para acceder al Título de
GRADUADO EN INGENIERÍA DE TECNOLOGÍAS DE
TELECOMUNICACIÓN
Composición del Tribunal:
Presidente (Apellidos, Nombre): Torres Jiménez, Rafael Pedro
Secretario (Apellidos, Nombre): Van Vaerenbergh, Steven Johan
Vocal (Apellidos, Nombre): Basterrechea Verdeja, José
Este Tribunal ha resuelto otorgar la calificación de: ......................................
Fdo.: El Presidente Fdo.: El Secretario
Fdo.: El Vocal Fdo.: El Director del TFG
(sólo si es distinto del Secretario)
Vº Bº del Subdirector Trabajo Fin de Grado Nº
(a asignar por Secretaría)
i
Índice
1.Introducción.................................................................................................................1
1.1.Introducción.......................................................................................................1
1.2.Anatomíadeunasuperficieselectivaenfrecuencia.........................................2
1.3.Aplicaciones.......................................................................................................5
1.4.Objetivosyestructuradeltrabajo.....................................................................6
2.Entornodetrabajo.......................................................................................................8
2.1.DescripcióndelSimulador.....................................................................................8
2.2.Análisisdeunaestructura....................................................................................12
2.3.Resultadosdelasimulación.................................................................................15
3.DiseñodeunaestructuraenbandaX.......................................................................29
4.Conclusionesylíneasfuturas....................................................................................53
4.1.Conclusiones........................................................................................................53
4.2.LíneasFuturas......................................................................................................55
Bibliografía.....................................................................................................................57
1
Capítulo1
Introducción
1.1. Introducción
Unasuperficieperiódicaesunaestructuracompuestaporunaseriede
elementosidénticosdistribuidosuniformementesobreunplanobidimensional.Cuando
sehabladesuperficieselectivaenfrecuenciaoFSS,esoselementosidénticossonceldas
formadasporunaovariascapasdeelementosmetálicosydieléctricoscuyainteracción
produciráefectoscapacitivosoinductivos,quelasdotandelacapacidaddefiltrar
espacialmenteondaselectromagnéticasenfuncióndesufrecuenciay/oángulode
incidencia.
Larespuestaenfrecuenciadelaestructuravienedeterminadaporunaseriede
parámetrosclave,talescomoelperiodo,lageometríadelasmetalizacionesylos
materialesdieléctricosutilizados.Alahoradediseñarunadeestasestructuras,además
delafrecuenciayanchodebandadelarespuestahayquetenerencuentaotrosfactores
yaquetambiénsonsensiblesalángulodeincidenciadelcampoincidenteysu
polarización.Portantoesimportantemanejaradecuadamenteesosparámetrosclave
paraconseguirquelaestructuratrabajeenlabandadefrecuenciasdeinterés,
funcionandocorrectamenteanteunampliomargendeposiblesángulosdeincidencia
delcampoincidenteyparalapolarizaciónconcretaasociadaadichocampo.
SepuedendistinguirdostiposdeFSS,[1],Figura1.1,elprimeroconsisteenuna
disposiciónperiódicadeelementosconductoresconunaformadeterminadaque
soportancorrienteseléctricas.Elsegundotipoconsisteenaperturasconunaforma
determinadasobreunplanometálico,lascualessoportancorrientesmagnéticas.Las
superficiesdelprimertiposuelenactuarcomofiltrosrechazodebanda,yaqueasu
frecuenciaderesonanciapresentanuncoeficientedetransmisiónmuybajo.Paraun
ángulodeincidenciayunapolarizacióndada,elcircuitoequivalentedeloselementos
deestasuperficieesunparLCserieenparaleloconunalíneadetransmisión.En
resonanciaestacombinaciónLCactúacomouncortocircuito,reflejalaenergía,yfuera
delaresonanciaactúacomouncircuitoabierto,dejapasarlaenergía.
2
Figura1.1.Arraydedipolos(a)ysucomplementarioarrayderanuras(b)consuscircuitosequivalentes.
Curvastípicasdesuscoeficientesdetransmisión(c).
Porelcontrarioelsegundotipodesuperficiesgeneralmenteactúan
comofiltrospasobanda,yaqueesetipodeelementossontransparentesalafrecuencia
deresonancia.SucircuitoequivalenteesunacombinaciónLCparaleloenparalelocon
unalíneadetransmisión,queenresonanciaactúacomouncircuitoabiertoyfuerade
laresonanciacomouncortocircuito.
SehandesarrolladovariosmétodosdeestudioydiseñodelasFSS,yunodelos
factoresmásimportantesparalautilizacióndeunouotroeselnúmerodeelementos
delosquesecompongalasuperficie.Silasuperficieestácompuestaporunnúmero
pequeñodeelementossesuelenutilizarelMoM,MethodofMoments,[2]oelFEM,
FiniteElementMethod[3].Sinembargocuandolasuperficieeseléctricamentemuy
grande,secomponedeunnúmeromuyelevadodeelementos,seconsiguenmejores
resultadosanalizandolaFSScomosiéstafueseinfinita,ThePlaneWaveExpansion
Technique[4]proporcionabuenosresultadosyunacompresiónmásprofundaenesta
situación.
1.2. Anatomíadeunasuperficieselectivaenfrecuencia
UnaFSSestáformadaporlarepeticióndeestructurasidénticasendos
dimensiones.DentrodeunaFSSsepuedendiferenciardoscomponentes:elmallado,
quedefinelaperiodicidaddelasuperficie,yelelementodereferenciaasociadoacada
puntodelmallado.
Lacombinacióndelmalladoconloselementosdereferenciadefinelafrecuencia,
anchodebanda,ángulosdeincidenciaypolarizaciónquesoportalaFSS,costey
durabilidadmecánica.
3
UnproblemafundamentaldelasFSSeslaaparicióndelóbulosderejillao
periódicos,loscualesseformancuandolacombinaciónfrecuencia/ángulodeincidencia
esdemasiadoaltaparaunespacioentreelementosdado.Uncampoincidenteinduce
unascorrienteseléctricasencadaunodeloselementosdelasuperficie,estacorriente
tienelamismaamplitudencadaelemento,sinembargo,lafasevaríalinealmenteentre
cadaelemento,teoremadeFloquet[5].Dichascorrientesdespuésradiarányformarán
uncampohaciaadelanteenelcasodetransmitir,ohaciaatrásencasodereflejar.
Cuandoelespacioentreelementosessuficientementepequeñolafaseentreun
elementoyelsiguientenocambiarádemasiadoylacontribucióndecadaelementose
sumarácoherentementesoloenladirecciónespecular.Porelcontariosiladistancia
entreelementosesdemasiadogrande,teniendoencuentaquelafaseescíclica,las
corrientesradiadasporloselementospodríansumarseenotrasdireccionesademásde
laespecular,dandolugaraesoslóbulosperiódicosqueprovocanunapérdidade
eficienciadelaFSS.
Mallado
ElmalladojuegaunpapelfundamentalenlarespuestadelaFSS,laorientación
yformaenquesoncolocadoslosdiferenteselementossobrelasuperficieafectade
maneradirectaalafrecuenciaderesonancia,anchodebandayrespuestade
polarizacióndelaestructura.EneldiseñodeunaFSSlasimetríasiempreesunaspecto
atenermuyencuentayaqueconlaadecuadaselecciónsepodráproporcionarla
respuestadeseadaantemúltiplespolarizacionesyángulosdeincidencia.
ExistencuatrotiposdemalladoqueseutilizancomúnmenteeneldiseñodeFSS,
rectangular,sesgado,cuadradoytriánguloequilátero,figura1.2.
ElgradototaldesimetríaqueposeeunaFSSvienedeterminadoporlacombinación
elemento/mallado,porconsiguientelaeleccióndeunmalladoparaunaaplicacióndada
dependeráfuertementedelelementodereferenciautilizado.
Porúltimo,esimportantequelacombinaciónmallado/elementoproporcioneun
espacioentreelementossuficientementepequeñoparaevitarlaaparicióndelóbulos
periódicosenlabandadetrabajo.
Figura1.2.CuatrodiferentestiposdemalladostípicosparaFSS.
4
Elementodereferencia
Elelementodereferenciaeseldeterminanteprincipaldelafrecuenciade
resonancia,elanchodebandaylarespuestafrenteaángulosdeincidenciay
polarización.Existenmúltiplesposibilidadesdeelementosautilizarylaeleccióndeuno
determinadodependedelaaplicacióndelaFSS.
Esimportantequeloselementospresentenunafrecuenciaderesonancia
estableconelángulodeincidenciaydebensereléctricamentecompactosdentrodel
malladoparaevitarlaaparicióndelóbulosperiódicos.
Existencuatrocategoríasenlasquepuedenagruparseloselementosque
típicamentecomponenunaFSS(figura1.3):
1) ElementosdecentrocomúnodeN‐polos,queestánformadosporlaunión
devariastirasmetálicasradialmentedesdeelcentrodelelemento.Ejemplos
deestetipodeelementossondipolos,tripolosolacruzdeJerusalén.Estos
elementoshabitualmenteresuenancuandoladistanciadesdeelcentrohasta
cualquieradelosextremosesaproximadamenteuncuartodelalongitudde
onda.Cabedestacarqueestasconfiguracionessonmuysensiblesalángulo
deincidenciayalapolarización.
2) Elementosdetipolazo,enlosquelametalizaciónpresentalaformade
figurasgeométricascomocruces,cuadrados,hexágonos,etc.Estos
elementostienenlaventajafrentealosanterioresdesermásestablesante
diferentesángulosdeincidenciaypolarización.Típicamenteresuenan
cuandoelperímetroesdeunmúltiploenterodelalongituddeonda.
3) Elementossólidos,estoselementospresentanelpeordelosrendimientosde
lascuatrocategoríasysuelenserpocoutilizadosenlamayoríade
aplicacionesdeFSS,debidoalanaturalezacomplejadesusresonancias.Son
másutilizadosparaaplicacionescomolosreflectarrays.
4) Combinaciones,enesteúltimogruposecombinanentresíelementosdel
restodecategorías,ofreciendounasposibilidadesinfinitasypermitiendo
resonanciasmuypeculiaresparaaplicacionesmásconcretas.
5
Figura1.3.Diferentescategoríasdeelementosdereferencia.
1.3. Aplicaciones
Estetipodeestructurastienenunaampliavariedaddeaplicacionesentodoel
espectroelectromagnético,desdelabandaUHFhastalaregióndelosinfrarrojos.
Acontinuaciónsepresentaunlistadodelasaplicacionesmásfrecuentespara
estetipodeestructurasperiódicas.
Reflectarrays:Setratadeantenasqueestáncompuestasporunasuperficieplana
reflectantesobrelaquesesitúaunmalladoperiódicodeelementosmetálicosloscuales
soncapacesdereradiarelcamporecibidoconunafasepreestablecida.Lasfasesde
cadaelementopuedenserfijadasparaformarunhazreflejadoenunadirección
concretasindesperdiciarpotenciaradiandohaciadireccionesquenointeresen.[6]
SubreflectorDicroico:SeutilizaenantenasdetipoCassegrain,laFSSescolocada
comosubreflectorsiendototalmentetransparenteaunafrecuenciaf1,ytotalmente
opacaaunafrecuenciaf2,detalmaneraquesepuedantransmitirambasfrecuencias
sininterferencia.[7]
Radomos(figura1.4):Permitenlaproteccióndelaspartesmássensiblesde
sistemasradaryantenas,quehabitualmentesonsuspartesradiantes,delambiente
físicoenelqueestánsituados;vientos,tormentas…conunimpactomínimosobresus
característicaseléctricas.UnaFSStambiénpuedeserutilizadacomoradomoenun
sistemaradarparadisminuirsusecciónradar,siendotransparentealafrecuenciade
operaciónyotorgandoreflexióntotalalrestodefrecuencias.[8]
6
Figura1.4.RadomoenlapartefrontaldeunavióncomercialAirbusA320‐214VuelingAirlines.
Polarizadores:Capacesdeactuardeformadiferentesobredoscomponentesdel
campoincidenteortogonales,otorgándolasdiferentesdesfasesydandocomoresultado
unapolarizaciónresultantedistintadelaincidenteoriginal.
Ademásdelasaplicacionesanteriormentemencionadas,lascualessonlasmás
típicas,sepuedenencontrarenlaliteraturaunagrancantidaddeartículosenlosquese
utilizanestetipodeestructurasperiódicasparaotrospropósitoscomodieléctricos
artificiales[9][10][11],técnicasópticasdedifracción[12][13],filtradoen
comunicacionesespaciales[14].
1.4. Objetivosyestructuradeltrabajo
Eldiseñodesuperficiesselectivasenfrecuenciapuedeabordarseenprimera
aproximaciónrecurriendoaequivalentescircuitalesqueconectadosencascada
permitenanalizarlarespuestadeestructurasmulticapa.Sinembargo,otros
equivalentessonmodeloscircuitalesdeprimerordenquenomodelanconprecisiónlas
interaccionesentreelementos,porloqueesprecisorecurrirasimuladoresdeonda
completaparasuanálisisdetallado.
Enestetrabajo,seabordaelproblemadeldiseñodeunasuperficieselectivaen
frecuenciamulticapadesdeelsegundopuntodevistadirectamente.Quizásnosealo
másadecuadopero,eneltiempodisponibleparalarealizacióndeltrabajoeslomás
viable,puestoqueelprocesodeaprendizajedelaherramientasoftwarequesevaa
emplearresultalargoycomplejo.
7
Seplanteacomoobjetivofinaleldiseñodeunaestructuraformadapordoscapas
idénticasseparadasporundieléctricoqueproporcioneenbandaX,enconcretoentre
aproximadamente10y12GHz,dossubbandasdetransmisiónseparadasporunazona
derechazoyqueademáspresenteunelevadonivelderechazoafrecuenciassuperiores.
Paraconseguiresto,esnecesariounprocesodeentrenamientoconla
herramientasoftwarequeseplanteacomoobjetivointermedioyqueserealizarácon
ayudadeunaestructuratribandacondoblecaparecientementepropuestaen[15].
Eltrabajosehaestructuradoencuatrocapítulos.Trasexponerenéstelos
fundamentosdelassuperficiesselectivasenfrecuenciayalgunasdesusaplicaciones,
enelsiguientesepresentalaherramientasoftwareutilizadaalolargodeltrabajopara
elanálisisdelasdiferentesestructuras.Dadoqueéstaherramientarequiereunproceso
deentrenamientolargoparasuempleo,sehautilizadounaestructurarealpropuesta
en[15]parallevarloacaboyconocertodassusfuncionalidades.Estohapermitido
avanzardeformamuchomáseficienteeneldiseñodesarrolladoenestetrabajoquese
presentaeneltercercapítulo.Seconcluyeconuncapítulodeconclusionesylíneas
futuras.
8
Capítulo2
Entornodetrabajo
2.1.DescripcióndelSimulador
Elsimuladorutilizadodurantetodoelproyectoparalasdistintassimulacionesha
sidoANSYSHFSS,quehapermitidolaobtenciónderesultadosprecisosdecadaunade
lasestructurasanalizadas.Estesimuladortieneinnumerablesutilidadesyenestecaso
hasidoutilizadoparalaresolucióndeproblemasasociadosaestructurasperiódicas.
Paraelloutilizasólounaceldaunidad,locualsuponeunimportanteahorrodetiempo
desimulación,yaportaresultadosaltamenteprecisossiempreycuandoelnúmerode
celdasqueposealaestructuraencuestiónseaalto.
Parallevaracabolassimulaciones,hayquefijarsiempreciertosparámetros
clavedeldiseñotalescomolasdimensionesdelaceldaunidad,lasexcitaciones,puertos
deentradaysalida,geometríadelacelda…queseráncríticosalahoraderealizarla
simulaciónydependerándelascaracterísticasdelaestructuraysuposterioraplicación.
Elprimerodeestosparámetroscríticosafijareslaceldaunidad(Figura2.1).
Compuestaporlasdiferentescapasdematerialesdieléctricosymetálicos,yademás
rodeadasiempreporuncubodeaire.Laintroduccióndelageometríaylosmateriales
delasdistintascapasseverácondetallemásadelante,yaquenoesunprocesosencillo
ynecesitaunaexplicaciónmásprofunda.Encuantoalcubohayquedestacarquesus
lateralescoincidenexactamenteconlosdelacelda,ylaalturavienefijadapordos
factores,elprimeroeslaalturapropiadelaestructuraquevienedadaporlaanchura
delosdiferentessubstratosdelosquepuedacomponerse.Elsegundofactorvienedado
porlaexcitación,lospuertosdebensituarseenlascarassuperioreinferiordedicho
cuboydebenestaraunadistanciadeunalongituddeondadelasuperficie,yaqueasí
seaseguraquenoaparezcanmodosevanescentesqueestropeenelresultadodela
simulación.Silaantenaoperaadiferentesfrecuencias,lalongituddeondaquesedebe
elegireslamásrestrictiva,esdecir,lamáspequeña.
9
Figura2.1.Celdaunidad
Acontinuaciónsedebendefinirlascondicionesdecontornodelacelda,paraello
apartirdelaopción“boundaries”sefijanlasparedesexternasdelaceldacomo
“master”y“slaves”(Figura2.2).Conestassuperficiessepuedemodificarladirección
conlaqueincideelcampo.Cada“slave”dependedeun“master”,susvectores
correspondientesdebentenersituadoelorigenenlamismaceldayademástenerla
mismalongitud.
Figura2.2MasterySlaveunoenfrentedelotroconlamismadirección
10
Despuéshayquefijarlaexcitación,paraellosefijanlospuertosquedefinenlos
valoresdelcampoincidente,llamados“FloquetPort”.Sesitúanenlascarassuperiore
inferiordelcuboycadaunodeellosquedadefinidopordosvectores.Hayqueteneren
cuentaalahoradefijarestaexcitación,queelsimuladorpermitesituarlailuminación
enelpuntoqueunoelija,durantetodoestetrabajoseráfijadajustoenelpuntodonde
comienzalasuperficie,puessisesitúamásarriba,laseñalrecorreráuncaminoextra
queintroduciráunretardodefasealasimulación.Enestetrabajonoesmuyimportante
yaqueelestudiosecentraráenlosmódulosdelosparámetrosenreflexióny
transmisiónynoensusfases,peroenotrassimulacionespuedesercrítico.Además,al
configurarestospuertostambiénsepuedefijarelnúmerodemodosquesevana
introducirenlasimulación.Elprogramamuestratodoslosmodosquesevanapropagar
ysuniveldeatenuaciónmedidoendBporunidaddelongitud,seincluiránenla
simulaciónaquelloscuyoniveldeatenuaciónseaconsiderablementebajoypuedan
afectarsignificativamentealosresultados.
Antesdecomenzarconlaexplicacióndeldiseñodelacelda,cabemencionar
ciertaspartesimportantesdelsimuladorqueseutilizaránamenudodurantetodoel
procesodediseño.
Paracomenzarsemuestraenlafigura2.3unaimagendelainterfazcompleta
delsimuladorenlaqueseobservaladisposicióndecadaunadelaspartesquea
continuaciónvanaserdescritas.
Enlapartesuperiorsepuedenobservarlosdiferentesbotonesquepermitenla
introduccióndelasdiferentesformasgeométricasaldiseño,ademásdeunagran
variedaddeherramientasparalamodificacióndeestasgeometrías(Figura2.4).
Figura2.3Interfazcompletadelsimulador
Figura2.4Botonesparalamodificacióndelageometría
11
Enlaparteizquierdadelapantalla(Figura2.5)seobservaunaventanaenlacual
seespecificanlascaracterísticasdeldiseño,proporcionainformaciónsobrelosmastery
losslave,sobrelaexcitación,laconfiguracióndelasimulaciónylosresultados
obtenidos.
Aladerechadelaventanadecaracterísticasdeldiseñoseencuentralaventana
demateriales(Figura2.6),enlacualsemuestraunlistadodetodoslosmateriales
empleadosytodaslaspartesdeldiseñocompuestasdeesematerial.
Figura2.5Ventanadecaracterísticasdeldiseño
Figura2.6Ventanadematerialesasociadosacadacaja
12
2.2.Análisisdeunaestructura
Comopartedelentrenamientoconelsimuladorsevaaanalizarlaestructura
descritaen[15]introduciendosugeometríadeformaprecisaeintentandollegaraunos
resultadosdesimulacionessimilares.Ademástambiénserealizaránsimulaciones
distintasalasmencionadasenelartículoparaobtenermásinformaciónysacarunas
conclusionespropiasacercadelaestructura.Seexplicarácondetalleelprocesode
diseñodelaceldaydelaconfiguracióndelasdistintassimulacionesparadarporcerrada
ladescripcióndelsimulador.Nosevolveráaincidirenlacreacióndelosparámetros
vistosenelapartadoanterior,yasedaporrealizada.
Laestructuraquevaaseranalizadaesunasuperficieselectivaenfrecuencia
dedicadaacomunicacionesespacialesquetrabajaenlabandaKayKu.Lasuperficie
debesertransparenteenelrangode10.7GHza12.05GHzydebepresentarreflexión
totala20GHzya30GHz.
Hoyendíaestácobrandounaespecialimportanciaeldiseñodeestructurasque
tenganunarespuestaespectralidénticaparaincidenciasoblicuasdeseñalescon
polarizacionesTEyTM,portanto,enestediseñosevaabuscarcumplirconesa
condición.Paraellocadaceldaunidaddeldiseñoestarácompuestapordoscapas,yen
cadaunadeellassedispondráunanillocuadradoydosparesdedipolos,demaneraque
sepuedaproporcionaruncontrolindependientealasrespuestasespectralesante
polarizacionesTEyTM.EstaFSSpresentaráunaaltaselectividadfrecuencial,gran
robustezyunafácilfabricaciónutilizandocircuitosimpresos.
Enlafigura2.7semuestralavistaenplantayenperfildeldiseñodelaestructura
propuesta.
Figura2.7Geometríadelacelda
13
Alavistadeldiseño,loprimeroquesedebediferenciarsonlosparámetrosde
longitudfija,comolasanchurasdelaslíneas,0.2mmelanilloy0.5mmlosdipolos,el
valordelperiodo,L=5mm,ydelossubstratos1y3,0.762mm,yqueparámetrosno
tienenunvalorfijo,sinoqueparaoptimizarlarespuestadelaestructurasetendráque
irvariandosuvalorencadasimulación.Esosparámetrosdestinadosalaoptimización
serándefinidosdentrodelsimuladorcomovariables,demaneraquealahorade
introducirlageometríasepuedaestablecerelvalordetodaslaslongitudesquesea
necesariocomofuncióndedichasvariables,yposteriormenteenlassimulacionesir
cambiandoelvalordeesasvariablesyobservandolosresultados.
Acontinuaciónseiniciaelprocesodeintroduccióndelageometría,paraellolo
queseharáseráintroducircadapartedelaestructuracomounbloque,yadichobloque
darlelasdimensionesdelongitud,anchurayalturaespecificadaseneldiseñoyfijarlo
enlaposicióncorrectapartiendodelsistemadereferenciaqueescojamos.
Enestecaso,enelsistemadereferenciadeejesx,y,z,sehafijadolaposición
(0,0,0)enlaesquinasuperiorizquierdadelbloqueaunaalturacorrespondienteala
mitaddelaalturadelaceldaunidad(Figura2.8).
Loprimeroqueseintroducesonlostresbloquescorrespondientesalos
substratos,h1yh3sonvaloresfijosperoelvalordeh2sehafijadocomounavariable,
portantoalahoradeintroducirsusdimensiones,sedebeintroducirenlacoordenada
dealturaelnombrededichavariable,$h2,todoslosnombresdevariablesdeben
comenzarconelsímbolo$,comosemuestraenlaFigura2.9.
Figura2.8Posicióndelsistemadereferencia
14
Figura2.9Coordenadassubstrato2
Figura2.10GeometríadipoloLD1
Trasello,seprocedeainsertarlaslíneasmetálicas,sedefinentambiéncomoun
bloqueyaque,aunquetenganunaalturamuypequeña,hayquetenerlaencuentapara
quelasimulaciónseacorrecta,laalturadetodaslaslíneassehafijadoa35µm.De
nuevoestaslíneastienenvaloresquesehanfijadocomovariables,portantohayque
asegurarsedeintroducirtodoslosvaloresdelageometríaquenoseanfijoscomo
funcióndeestasvariables.EnlaFigura2.10semuestralageometríaintroducidadeuno
delosdipolosdelongitud$LD1.
Unavezsetieneeldiseñocompleto,elúltimopasoesasignarlosmateriales
correspondientesacadaelemento(Figura2.11).Enestecasolaslíneassondelmaterial
“conductorperfecto”definidoenlalibreríadematerialesdeHFSS,lossubstratos1y3
sondeArlonCuClad217™,conpermitividadrelativa2.17ytangentedepérdidas
0.0009,eselencargadodesoportarloselementosconductores,yporúltimo,el
substrato2esRohaceldepermitividadrelativa1.12ytangentedepérdidas0.009,que
seusacomoseparadordeambascapas.
15
Figura2.11Ventanadeasignacióndemateriales
2.3.Resultadosdelasimulación
Enlassimulacionessehaconcentradoenlaoptimizacióndelosvaloresvariables
deldiseñoparaconseguirunarespuestaacordealascaracterísticasquedebepresentar
laFSS,esdecir,queseatransparenteenelrangodefrecuencias10.7GHz‐12.05GHzy
queproporcionereflexióntotalalasfrecuenciasde20GHzy30GHz.Traducidoa
respuestaenparámetrosS,sedebenescogerunosvaloresparalosqueelparámetro
S11seamuybajoeneseprimerrangodefrecuenciasyquepresenteunnivelde0dBa
20GHzy30GHz.Porelcontrario,elparámetroS21deberáhacerlocontrario,0dB
aproximadamenteenelprimerrangoymuybajoenlasotrasdosfrecuencias.
Latareanoessencillayaquesonmuchosparámetrosparabarrer,portantoel
procesoimplicaráungrannúmerodesimulacionesyelanálisisdesusresultados.
Pararealizarlasimulaciónserecurrióalaherramienta“Optimetrics”,lacualnos
permiterealizarenunaúnicasimulaciónelbarridodetodoslosparámetros,yalmacena
losresultadosdelasimulacióndetodaslasposiblescombinacionesentrelosparámetros
barridos.Unaveztenemoshechaesasimulaciónsepodránseleccionarlosvaloresque
másinteresendecadaparámetro,yverporpantallaelresultadoparaesosvalores
concretos.
EnprimerlugarenlasFiguras2.12y2.13seobservarálavariacióndelparámetro
S11conelespesordelsubstrato2,h2.
EnestasFigurassecompruebacomovariando1mmlaprofundidaddelsubstrato
elpicomínimodelabandadepasoKusedesplazavariosGHz,desde13GHzhasta9.8
GHz.Ademássisecomparaconelresultadodelasimulaciónpresentadoenelartículo,
sepuedecomprobarquelosresultadossonmuysimilaresloqueindicaquetantola
introduccióndelageometríadeldiseñocomolosparámetrosdesimulaciónhansidolos
correctos.
16
Figura2.12VariacióndeS11conanchuradelsubstrato2,h2.
Figura2.13VariacióndeS11conanchuradelsubstrato2,h2.Simulaciónpresentadaenelartículo.
Hayquedestacarqueenelartículonuncaespecificacuálessonlosvalores
óptimosdecadaunadelasvariables,sólomuestracomovaríanciertosparámetrospara
distintosvaloresdeesasvariables.Enestasecciónunodelospropósitosesobtener
precisamenteesosvaloresóptimosdetodaslaslongitudesademásdecomprobarcomo
varíalarespuestadelaestructuraanteotrotipodesituaciones,porejemplocambios
enelángulodeincidenciadelcampoocambiosenlapolarizacióndelaseñal,lascuales
nosehanmencionadoenelartículo.
Esimportanteantesdecomenzaraevaluarlosefectosdelasdiferenteslíneas
metálicas,dipolosyanillo,poderfijarunvalorparaelespesordelsubstrato2,yaque
17
tenerunparámetromenosenlasimulaciónnosoloreduceampliamenteeltiempode
simulaciónsinoquefacilitamucholainterpretacióndelosresultados.Paraconseguirlo,
laanteriorsimulaciónenlaqueserealizaelbarridodelparámetroh2,seharealizado
paramuchosvaloresdiferentesdelongituddelaslíneasmetálicas.Observandolos
resultadosdelparámetroS11,sehacomprobadoqueparavaloresdelaslíneasde3mm
oinferiores(Figura2.14),labandadepasoinferiorsedesplazaenfrecuenciafueradela
bandadeinterés,inclusomásalládelos15GHz.
Además,observandolosresultadosmostradosenlaFigura2.15,sepuedellegar
alaconclusióndequecuandolaslíneassonde4mmoligeramentesuperioreslas
respuestastiendenaestabilizarseavaloresenelentornodelazonadeinterés.
Apartirdeestosresultadosseconcluyequeelrangodelongitudesdelas
diferenteslíneasestaráentre3.1mmy4.2mmyademássefijaráelvalordelsubstrato
a3mm,yaqueparaeserangodelongitudesdelaslíneasessiempreelquemejor
respuestapresentaenelrangodefrecuenciasdeinterés.
Figura2.14VariaciónS11conh2convaloresdelaslíneasde3mm
18
Figura2.15VariaciónS11conh2convaloresdelaslíneasde4mm
Unavezfijadoelvalordeh2ydeterminadoelrangodevariacióndelaslíneas,
seanalizaránlasdiferentesrespuestasdelosparámetrosdetransmisiónyreflexiónpara
intentarobtenersuvaloróptimo.
EnlasFiguras2.16y2.17semuestranlosresultadosenreflexiónytransmisión
respectivamenteconelespesordesubstrato2fijoa3mmyconunbarridoentre3.1y
4.2mmdelrestodelaslíneas.Esimportantequelalongituddelosdosparesdedipolos
sealamisma,LD1=LD2,yaquesinoseperderíalasimetríafísicadelaestructuray
provocaríaproblemasalahoraderesponderdelamismaformaantedistintas
polarizaciones.
Figura2.16VariaciónS11conh2=3mmybarriendoelrestodelongitudes
19
Figura2.17VariaciónS21conh2=3mmybarriendoelrestodelongitudes
Secomprueba,enlaprimeraimagen,quelasrespuestasenlabandade
transparenciaestánbastantepróximasentresiylamayoríasonmuybuenasrespuestas
pordebajodelos‐30dB,aligualqueen20GHzdondeseproducereflexióntotal,sin
embargoa30GHzyaexistenciertascombinacionesquenoproducenreflexióntotal,y
queportantosedebeneliminardeentrelasposibilidadesparaeldiseño.
ComosepuedeobservarenelparámetroS21existengrandesvariacionesdela
respuestaenfuncióndelalongituddelosdipolosydelosladosdelanillo,yaquelas
zonasdemínimatransmisiónquedeberíanestarsituadasen20yen30GHzsedesplazan
muchosGHzenfuncióndedichaslongitudes.Portantoenestecasonohaytantas
combinacionesqueaportenlarespuestadeseada.Serápueselvaloróptimode
longitudesaquelqueaportelamejorrespuestatantoentransmisióncomoenreflexión.
Nocabedudadequerealizarunanálisisprecisodelcomportamientodela
estructuraenfuncióndelasdiferenteslongitudescontansoloestassimulacioneses
altamentecomplicado,yaqueesdifícilaveriguarqueparámetroconcretoeselqueestá
produciendolasmayoresdiferenciasenlarespuestayenquézonadelespectroestá
actuandomássignificativamente.
Esporello,queseharealizadounscriptdeMatlabquepermiterealizarla
representacióndeunosparámetrosfrenteaotrostridimensionalmente,envezdeusar
lascurvasmostradasanteriormente.Estovaapermitirobservarladependenciadeunos
parámetrosconotrosdeunaformamásintuitivaasimplevista.
PararealizardichoprogramaenMatlab,sehanexportadolosdatosdelas
simulacionesdeHFSSqueibanasernecesarioscomounamatrizdedatosaExcel,tras
ello,yadesdeMatlab,sehadiseñadounprogramacapazdeleeradecuadamenteese
ficherodedatosyrepresentarentresdimensionesciertosdatosdeeseficherofrentea
otros.
Enestecasoenconcretosehaqueridorepresentarcomoafectacadaunadelas
longitudesdeldiseño,ladelosdipolosyladelanillo,alosparámetrosS11yS21.
20
EnlasFiguras2.18y2.19semuestranlosresultadosenvista3Dyenplanta,
respectivamente,correspondientesalasvariacionesdelparámetroS11frenteala
frecuenciaylaslongitudesdelosdipolos.
Seobservamuyclaramentequelalongituddelosdipolosnotieneprácticamente
ningunaincidenciaenlarespuestaafrecuenciasbajas,sinoqueloscambiosqueésta
provocasonparalasfrecuenciasmásaltas,enlazonadelos30GHz,dondedebehaber
unareflexióntotal,llegandoadesplazarenvariosGHzdichazonademáximareflexión.
Figura2.18RepresentacióntridimensionaldelS11respectoalafrecuenciayaLD1.IncidenciaTE.
Figura2.19VistaenplantadelarepresentacióntridimensionaldelS11respectoalafrecuenciaya
LD1.IncidenciaTE.
21
Figura2.20VistaenplantadelarepresentacióntridimensionaldelS21respectoalafrecuenciaya
LD1.IncidenciaTE.
SiseobservanlosresultadosparaelparámetroS21queserepresentanenla
Figura2.20,seconcluyequedenuevoparaelmismorangodefrecuenciasaltasse
produceunarápidavariacióndelarespuestaparadistintosvaloresdelongituddelos
paresdedipolos,mientrasqueparalasfrecuenciasinferioresnotienenprácticamente
ningunaincidencia.
Alaluzdeestosresultadossepuedeasegurarquelosvaloresóptimosde
longituddelosdipolososcilaentrelos3.5ylos3.7mm,yaquesonlosvaloresdondela
reflexiónesmáximaylatransmisiónmínima.Portanto,apartirdeestepuntose
analizarántansololascurvascomprendidasentreesosvaloresyseescogerálamejor.
Aunqueesteprogramanoaportalasuficienteprecisiónparadarunasoluciónexacta,
facilitamucholacomprensióndelefectodecadaparámetroenlarespuestayaportaun
rangosuficientementebajodeposiblessolucionesóptimasparadespuésestudiarlas
individualmenteenHFSSenuntiempomuyinferioralqueserequeriríanormalmente.
22
Figura2.21VistaenplantadelarepresentacióntridimensionaldelS11respectoalafrecuenciaya
LD2.ModoTE.
SiseanalizalarespuestacuandosevaríaLD2,mostradaenlaFigura2.21,se
compruebaqueestesegundopardedipoloscarecedeinfluenciasobrelamisma.Esto
esdebidoaalgoqueyasehacomentadoanteriormente,estaestructuradebefuncionar
exactamenteigualanteincidenciasTEyTM,portantoeldiseñodebepresentaruna
simetríafísicaperfecta,elprimerpardedipolossehaobservadoquecontrolabanla
respuestadelaestructuraalasfrecuenciasmásaltasparaincidenciaTE,yestesegundo
parhaceexactamentelamismafunciónperoparaincidenciaTM,sininterveniren
absolutocuandolaincidenciaesTE.Losposiblesvaloresdelongitudparaesteparde
dipolosseránportantolosmismosquelosdelprimerpar.
Acontinuaciónseanalizaelcomportamientodelaestructuraantelavariación
delparámetroLs,esdecir,lalongituddelosladosdelanillocentral.
23
Figura2.22VistaenplantadelarepresentacióntridimensionaldelS11respectoalafrecuenciaya
Ls.IncidenciaTE.
ComopuedeapreciarseenlaFigura2.22,dondesemuestralarespuestaconLs
ylafrecuencia,conLssepuedecontrolarlazonaenquesesitúalabandadepaso,que
serecuerdadebeestarentrelos10.7GHzylos12.05GHz.Variandoesteparámetrose
puedeajustaralmáximoaesosvalores.
Figura2.23VistaenplantadelarepresentacióntridimensionaldelS21respectoalafrecuenciaya
Ls.IncidenciaTE.
24
SiseanalizalavariacióndeS21conLsylafrecuencia,mostradaenlaFigura2.23,
seobservaqueLstambiénproduceenlaprimeradelasbandasdereflexióntotal,a20
GHz.ConestosresultadosylosdelaFigura2.22sepuedeasegurarquelosvalores
óptimosdelalongitudLsestáncomprendidosentre3.6mmy3.8mmyaqueeslazona
dondelatransmisiónesmínimaen20GHzyademásenlazonadetransparenciatiene
elmínimoniveldereflexióncentradoenlabandadeinterés.
LasimulaciónparaincidenciaTMnosemuestraporqueesigualquepara
incidenciaTE,yaquecomosucedíaconlosdosparesdedipolos,quecadaparcontrolaba
unodelosmodos,enestecasolasimetríadelanilloprovocalamismarespuestapara
ambasincidencias.
TeniendoencuentatodoslosresultadosobtenidossehanrealizadoenHFSSlas
simulacionesdelasposiblessolucionesobtenidas,ytrasunanálisisenprofundidadse
hallegadoalaconclusióndequelaslongitudesóptimassonlassiguientes:Ls=3.7mm,
LD1=LD2=3.6mm,h2=3mm.Losresultadosenreflexiónytransmisióncorrespondientes
aestaconfiguraciónóptimasemuestranenlasFiguras2.24y2.25respectivamente.
Figura2.24S11conh2=3mmLD1=3.6mmLD2=3.6mmyLS=3.7mm
25
Figura2.25S21conh2=3mmLD1=3.6mmLD2=3.6mmyLS=3.7mm
Seobservaquelarespuestaparaestosvaloresdelongitudeslaidónea,labanda
detransparenciaseajustaperfectamentealasespecificacionesestandolosvalores
mínimosdelparámetroS11entre10.7GHzy12.05GHzytambiénlosmáximosdel
parámetroS21,queenesabandasesitúaenlos0dB.Ademásen20GHzy30GHzse
consiguereflexióntotalconelS11en0dBylosvaloresmínimosdelS21coincidiendo
exactamenteenesasdosfrecuencias.
Unodelosrequisitosprincipalesqueseleexigíanalaestructuraeraque
funcionaseidénticamenteanteincidenciasTEyTM.Anteriormenteyaseha
mencionadocomosepuedeconseguiresto:conunaperfectasimetríafísicaenlospares
dedipolosyconunanillocuadrado.EnlasFiguras2.26y2.27semuestralasimulación
enHFSSdelarespuestadelaestructuraanteincidenciaTMconlosvaloresóptimos
escogidosanteriormente,paracomprobarque,efectivamente,secomprueba
efectivamentequelarespuestaanteambasincidenciascoincideperfectamenteyse
cumpleelrequisito.
26
Figura2.26S11antemodoTMconlongitudesóptimas
Figura2.27S21antemodoTMconlongitudesóptimas
PorúltimoseverácómocambialarespuestadelaFSSantediferentesángulos
deincidencia,concretamenteentre0º,incidencianormal,hasta40º,quesonlosvalores
máshabitualesquesepuedenencontrarensituacionesreales.
27
Figura2.28S11parabarridode0a40grados
EnlaFigura2.28seobservaelefectodelasdistintasincidenciassobreel
parámetroS11.Secompruebaqueenlabandadetransparenciaelvalormínimode
reflexiónsedesplazamásde1GHzentreelcasomásfavorable,incidencianormal,yel
peorcaso,incidenciaa40grados.Estedesplazamientoprovocaquelarespuestaa40
gradosnoseatanperfecta,yaqueenlosprimerosMHzdelabandadetransparencia
noseconsigueunniveldereflexiónsuficiente,apartirdelos11GHzseríacuando
funcionasecorrectamenteconesteángulodeincidencia.Elrestodeángulosenesta
primerabandadeinteréssiguenfuncionandocorrectamente.Encuantoalasotrasdos
zonasdeinterés,20GHzy30GHz,dondedebehaberreflexióntotalseobservaque
ningúnángulodeincidenciadaproblemasyelvalordelS11sigueestandoenlos0dB.
Figura2.29S21parabarridode0a40grados
28
EnlaFigura2.29semuestraelparámetroS21ysecompruebaqueenla
bandadondelaestructuradebetransmitirlarespuestaesprácticamenteidéntica
antecualquierincidencia.Lomismopasaa20GHz,dondeelmínimodetransmisión
sesitúaen20GHzantecualquierincidencia.Lasdiferenciasmássignificativasse
observanen30GHz:ladiferenciaenelángulodeincidenciasetraduceenun
desplazamientoenfrecuenciadelpuntodemínimatransmisiónprovocandouna
diferenciadeaproximadamente25dBentreelniveldetransmisiónconincidencia
normalyelnivelconunángulodeincidenciade40grados.Aunasí,elnivelalcanzado
enesepeordeloscasospodríasersuficienteparaconseguiruncorrecto
funcionamiento.
Conestoquedaríacerradoestecapítulo,enelquetraslaexplicacióndel
entornodetrabajoyelsimuladorsehadesarrolladoelanálisisdeunaestructura
multicapacapazdetransmitirenbandaKuydeaportarreflexióntotalados
frecuenciasdelabandaKa.Sehanencontradolosvaloresóptimosdelaslongitudes
detodosloselementosdelaestructura,sehacomprobadoqueéstaescapazde
responderidénticamenteanteincidenciasTEyTM,yademássehaestudiadoel
efectodelosdiferentesángulosdeincidenciasobrelarespuestafrecuencial.
29
Capítulo3
Diseñodeunaestructuraen
bandaX
Unavezseharealizadoelanálisiscompletodelaestructuraanterior,elobjetivo
deltrabajoeradiseñarunaestructuradedoblecapacapazdesepararlabanda
consideradadetrabajocomprendidaentreaproximadamente10y12Ghzendos
subbandasmediantelaintroduccióndeunnuloentransmisióncentrado
aproximadamenteen11Ghz.Comoobjetivoadicionaldediseñoseintentaráobtener
unbuenrechazohastalabandademilimétricas(30Ghz).
Laestructuraanalizadapreviamente,presentabanulosentransmisiónenlas
bandasentornoa20y30Ghzyresultabatransparenteenlabandaentre10y12Ghz.
Elcontroldeestaúltimazonaveníadeterminadobásicamenteporelanilloquetambién
controlabaelnuloen20Ghz.Portanto,paraeldesarrollodelanuevaestructurase
partiráinicialmentedelaanterior,yserealizaránloscambiosconvenientespara
obtenerlosresultadosquemásinteresen.
Paracomenzaradarformaaldiseño,loprimeroquesehahechohasidoel
estudioysimulacióndelanillointeriordelaestructuraanterior.Comosehavistoenlas
simulacionesprevias,losdipolosexteriorescontrolabanlarespuestaalasfrecuencias
másaltas,yeranelanillointerior,juntoconelespesordelsubstratoencargadode
separarambascapas,losencargadosdecontrolarlarespuestaalasfrecuenciasmás
bajas.Portanto,ycomopuntodepartidaparaelnuevodiseño,sehaconstruidoenel
simuladorunanuevaceldaigualalaanteriorperoeliminandolosdipolosexteriores,
comolamostradaenlaFigura3.1.
30
Figura3.1.Nuevaceldaunidadtraslasupresióndelosdipolosexterioresenambascapas.
Acontinuaciónsehanrealizadodiferentessimulacionesparatratarde
caracterizarcompletamentesurespuesta,analizandoelefectodecadaparámetro.En
estecasolosparámetrossonlalongituddelosladosdelanillo,Ls,ylaanchuradel
substratointermedio,h2.Entendiendobienelefectoqueéstosproducen,sepodrádar
elsiguientepasohacialanuevaestructura.
Laprimerasimulación,cuyosresultadossemuestranenlasFiguras3.2y3.3para
reflexiónytransmisión,respectivamente,secorrespondeconlarespuestaparadistintos
valoresdeespesordelsubstrato,dejandounalongitudfijade4.1mmdelosladosdel
anillo.
Figura3.2.VariacióndelparámetroS11respectoalaanchuradelsubstratoh2.
31
Figura3.3.VariacióndelparámetroS21respectoalaanchuradelsubstratoh2.
EnlaFigura3.2,dondeserepresentaelparámetroS11,secompruebaquehasta
33GHzseproducendosnulosmuymarcadosenreflexiónquealaumentarelespesor
delsubstrato2sedesplazanafrecuenciasinferiores,mássuavementeenelcasodel
nulodefrecuenciainferiorydeformamásbruscaeneldefrecuenciasuperior.
EnlaFigura3.3,dondeestárepresentadoelparámetroS21,secompruebaque
sielvalordelespesoresdemasiadobajo,sepierdencercade5dBentransmisióna
nuestrafrecuenciadeinterés,porelcontrariosielvaloresdemasiadoalto,lacaídahacia
elnuloentransmisiónseproduceafrecuenciasdentrodelabandadetrabajo,locual
tampocointeresaenabsoluto.
Acontinuaciónseanalizaelefectodelavariacióndelalongituddelosladosdel
anillo,Ls,dejandofijoa3mmelvalordelespesordesubstrato.
Figura3.4.VariacióndelparámetroS11respectoalalongituddelosladosdelanillo,Ls
32
.
Figura3.5.VariacióndelparámetroS21respectoalalongituddelosladosdelanillo,Ls
EnlosresultadoscorrespondientesquesemuestranenlasFiguras3.4y3.5se
observaquedenuevosepuedencontrolarlaslocalizacionesdelosnulos.Enel
parámetroS11demanerabastantesuave,tantoafrecuenciasaltascomobajas,loque
permiteunajustemásfinoquelavariacióndelespesordelsubstrato.Enelparámetro
S21esdondeseobservanlosmayorescambiosconrespectoalcasoanterior,enelcual
elnulodetransmisiónseproducíaaproximadamentealamismafrecuencia,ytenía
ciertaatenuaciónenlabandadeinterésparaalgunosvalores.Enestecaso,fijandoel
espesordelsubstratoaunvalor,sepuedecambiarlafrecuenciaalacualsesitúaelnulo
detransmisiónademásdevariarlafrecuenciaenlabandadeinterésalacualempieza
adescenderelparámetroS21ydejadeestarenlosideales0dB.
Estosresultadosnosonexactamentelosquesebuscanparaeldiseño,perosí
quetienenalgunascosasencomúnquesepuedenutilizarparaseguirprogresandoa
partirdeestaestructura.Ladobleresonanciaqueproduceesteanilloeslarespuesta
buscadaparalanuevaestructura,sinembargo,seobservaqueenelanilloesadoble
resonanciaseproducefueradelabandadetrabajo,afrecuenciasmuchomayores,por
tanto,sehadebuscarlaformadeconseguiresadobleresonanciaenlabanda.Paraello
senecesitaráencontrarotraestructuraresonanteenlabandaXquetrabajando
conjuntamenteconelanilloconsigalamencionadarespuesta.
Unaprimerapropuestaenlabúsquedadelasoluciónestácompuestaporel
anilloanterioryunaslíneasacodadasexternastalycomosemuestraenlaFigura3.6.
33
Figura3.6Nuevaceldaunidad,anilloconbrazosexteriores.Señaladasenrojolasdosnuevas
variablesincorporadas.
Larespuestadeestanuevaestructuravendrádeterminadaporlainteracciónde
loscamposentreelanilloylaslíneasexternas,portantoseañadendosnuevos
parámetroscríticosaldiseño,apartedelosladosdelanilloyelsubstrato,éstossonla
separaciónentrelaslíneasacodadasyladistanciaentreelanilloylaslíneas.Para
analizarlarespuestadelanuevaestructurasehandefinidodosnuevasvariables,
$separacióny$distancia,ysehadefinidolageometríadelaestructurasiempreen
funcióndelascuatrovariables,detalformaqueenlasposterioressimulaciones,como
sehahechoanteriormente,sepuedananalizarlosvaloresdeéstasqueinterese.
Acontinuaciónseanalizalainfluenciadecadaunodeéstosparámetrossobrela
respuestadeestasuperficie.
34
Figura3.7VariacióndelparámetroS11respectoalalongituddelosladosdelanillo,Ls
Figura3.8VariacióndelparámetroS21respectoalalongituddelosladosdelanillo,Ls
Enlasfiguras3.7y3.8semuestranlosresultadosdelavariacióndelarespuesta
conLs,esdecir,delosladosdelanilloylalongituddelaslíneasacodadas,quesiempre
mantienenfijaslaseparaciónyladistanciaconelanillo.
SecompruebaquelarespuestadentrodelabandaXsemantienebastante
estable,tantolareflexióncomolatransmisiónsemantienenenlosmismosnivelesque
antesylasfrecuenciasenlasquesesitúaelmínimo,enreflexión,yelmáximo,en
transmisión,sonprácticamentelasmismas.Sinembargoafrecuenciasaltassíquese
observancambiossignificativos:aparecenzonasdereflexióntotalqueentransmisión
provocanunacaídadenivelesgeneralizadamuyacusadaenalgunasbandasfrenteala
transmisióncasitotalconlaestructuraanterior.
35
Siseanalizalarespuestaenfuncióndelaseparaciónentrelaslíneasacodadasse
observaquelavariacióndeesteparámetronotieneinfluenciaalgunaenlabandade
interés,sinoque,tantoentransmisióncomoenreflexión,alteralarespuestaalas
frecuenciasmásaltaspermitiendo,paravalorespequeñosincrementarelnivelde
reflexiónendichabanda,comopuedeobservarseenlasFiguras3.9y3.10.
Figura3.9VariacióndelparámetroS11respectoalaseparaciónentrebrazosyanillo.
Figura3.10VariacióndelparámetroS21respectoalaseparaciónentrebrazosyanillo.
LosresultadosmostradosenlasFiguras3.11y3.12,quecorrespondenalanálisis
delainfluenciadeladistanciaentreelanilloylaslíneasacodadas,tambiénafectó
fundamentalmentealazonadefrecuenciamuyporencimaydeunaformasimilaral
parámetroprevio.
36
Figura3.11VariacióndelparámetroS11respectoaladistanciaentrebrazos.
Figura3.12VariacióndelparámetroS21respectoaladistanciaentrebrazos.
Dadosestosresultadospareceevidentequeaúnsesiguenecesitandola
incorporacióndeunaestructuraresonanteafrecuenciasmásbajasquepermitaobtener
unadobleresonanciaenlabandadetrabajoycontribuyaaincrementarelrechazoa
frecuenciassuperioresalasdeinterés.
Lanuevapropuestapartirádelaestructuraanterior,lacualyaseha
caracterizado,yconsistiráenlaadiciónenelinteriordelanillodeunaestructuraen
formadecruzconunosbrazoscargadosensusextremos.EnlaFigura3.13semuestra
elnuevodiseñopropuesto.
37
Figura3.13Celdaunidaddelnuevodiseño.
Esimportantenoperderdevistaunaspectofundamentalqueseestárespetando
encadaunodelosdiferentesdiseños,yeslasimetríafísicadeéstos,yaqueunodelos
objetivosprioritariosesconseguirunarespuestasimilarparaincidenciasTEyTM,yes
precisamenteestasimetríalaqueaportaráestaimportantepropiedad.
Enestenuevodiseñodenuevoaparecenparámetrosqueseráncríticosalahora
deobtenerunosresultadosuotros,ysedebenintroduciralageometríaenformade
variablesquedespuéssebarreránenlassimulaciones.Dichosparámetrosenestecaso
sonlalongituddelosbrazoscargadosenlosextremosdelacruz,yelespacioentrelos
brazoscargadosyelanillo.
Deestamanera,eldiseñovienedeterminadoporlosdistintosvaloresque
puedantomarsietevariablesentotal,lascuatroqueyasehanmencionadoenlosdos
anterioresdiseños,lasdosquesehanincorporadoahora,$espacioy$brazo,yla
anchuradelaslíneas,aunqueestaúltimasiemprehapermanecidocomounvalorfijo
de0.2mm.EnlaFigura3.15semuestranestasvariablestalycomoaparecenenelmenú
devariablesdeHFSS.
Figura3.14Nuevasvariables$espacioy$brazo.
38
Figura3.15MenúdevariablesdelproyectoenHFSS.
Enprimerlugar,paraayudaracomprendercomoafectalanuevaestructura
integradaaldiseño,sehahechounbarridodelalongituddelosbrazosdelacruzentre
0.5mmy3mmyunsegundobarridodelespacioentredichosbrazosyelanillodesde
0.05mmhasta0.4mm.Elrestodevariablessehanfijadoalosvaloresmostradosenla
Figura3.16detalmaneraquelosdiferentesresultadosobtenidosseanproductodelas
diferentesconfiguracionesdelanuevaestructura.EnestecasoenlaFigura3.16solose
muestranlosresultadoscorrespondientesalarespuestaenreflexión.
Figura3.16VariacióndelparámetroS11respectoalalongituddelosbrazoscargadosdela
cruzyalespacioentreéstosyelanillo.
39
Aprimeravistanoparecequesehayanobtenidolosresultadosesperados,
apareciendomultiplicidaddenulosymáximosenlazonaalejadadelabandadetrabajo.
Sinembargo,siseobservadetenidamente,secompruebaque,paralosvaloresmás
pequeñosdeespacioentreelanilloylosbrazos,apareceenelinteriordelabandade
trabajounabandaderechazolocalizadaenlabandadeinterés.
HaciendousodelscriptdeMatlabdesarrolladoconanterioridad,fijandounvalor
constanteparalalongituddelosbrazosyhaciendounbarridodelosdiferentesespacios
entreelanilloylosbrazosseobtienenlosresultadosenreflexiónmostradosenlaFigura
3.17.CuantomenorseaelnivelendBdelparámetroS11másazulseveenlaimagen,y
cuantomayorseaelnivel,másamarillo.Portantolaszonasazulesmarcanlazonade
nulosenreflexióndelaestructurayseobservamuyclaramentealdisminuirelespaciado
entrebrazosyanillo,apareceunmáximodereflexiónenelcentrodelazonadetrabajo
quepermitegenerarlasbandasdetransmisiónseparadasporunazonadereflexión
total.Dehecho,elúnicoespaciadoquepermiteintroducirelmáximodereflexión
partiendoendoslabandadeinteréses0.05mm.Sielobjetivohubiesebuscadolo
mismoenlabandaKa,sepodríaconseguirconmayoresespaciadostalycomose
muestraenlaFigura3.17.
Figura3.17VariacióndelS11respectoalespacioentrelosbrazosyelanillo.Simulacióncon
Matlab.
40
Figura3.18VariacióndelparámetroS11respectoalalongituddelosbrazoscargadosdela
cruzyalespacioentreéstosyelanillo.Espaciofijadoa0.05mm.
Paraanalizarlarespuestaconlalongituddelbrazo,sevaaseleccionarlaseparaciónde
0.05mmentrebrazosyanillo,queeralaúnicaquepresentabaelmáximodereflexión
enlazonadeinterés.LosresultadosparaS11,barriendolalongituddelbrazoentre0.5
mmy3mm,semuestranenlaFigura3.18.Seobservalaaparicióndeunazonade
rechazomuyanchaconelsegundonulosituadomuyporencimadelazonadeinterés
quesevaestrechandoyaproximandoalabandadeinterésalincrementarlalongitud
delosbrazos.Estacaracterísticapuedeserinteresanteparaaplicacionesdebanda
anchaenbandaKa.Sinembargo,apartirde2.75mm,larespuestasedegradayse
transformaclaramenteapartirde3mm.Estecomportamientoseapreciamás
claramenteenlasfiguras3.19y3.20dondesepresentanlasrespuestasparalongitudes
hasta2mmyde2.25a3mmrespectivamente.EnlaprimeradeestasFigurasseaprecia
claramentequeelprimernuloestáfijadoporelestadodepartidaycomoelsegundo
nulovaaproximándosealanteriordeformagradualproporcionandounazonade
rechazocadavezmásestrecha.Lalíneaverticalmarcaríaellímitedelaguíaestándaren
bandaX.EnlasegundaFigurasecompruebacomoseintroduceenlabandadeinterés
lazonaderechazoyseproduceelcambioderespuestapreviamentecomentado.Cabe
destacarelexcelentecomportamientoaaltasfrecuenciasqueimpidelatransmisiónde
señalescasihasta30GHzparalongitudesdebrazoenelrangoentre2y2.5mm.
41
Figura3.19VariacióndelparámetroS11respectoalalongituddelosbrazoscargadosdela
cruzyalespacioentreéstosyelanillo.Espaciofijadoa0.05mm.Longituddelosbrazosentre0.5mmy
2mm.
Figura3.20VariacióndelparámetroS11respectoalalongituddelosbrazoscargadosdela
cruzyalespacioentreéstosyelanillo.Espaciofijadoa0.05mm.Longituddelosbrazosentre2.25mm
y3mm.
Denuevo,siseutilizaelscriptdeMatlabdesarrollado,enlaFigura3.21sepuede
observardeunamaneramásclaratodolocomentadoanteriormente.Seaprecia
efectivamentequeparalosvaloresmásbajosdelongituddelosbrazoslaseparación
entrenulosesdemasiadoalta,yamedidaqueaumentadichalongitudesaszonasse
vanacercandoprogresivamente.
42
Figura3.21VariacióndelS11respectoalalongituddelosbrazos.SimulaciónconMatlab.
Portantoparaestasimulaciónconcreta,enlaqueserecuerda,sehandejado
fijasotras4variables,losvaloresóptimosdeespacioylongituddebrazossonde0.05
mmytanto2.25mmcomo2.5mm.Losvaloresdelasotrascuatrovariablesnosehan
fijadoalazar,sinoquehansidoelegidosdeacuerdoaloobtenidoenlassimulaciones
anterioresparaintentarconseguirlamejorrespuesta,ysonh2=3mm,Ls=3.7mm,
distancia=0.2mm,separación=0.2mm.EnlaFigura3.22serepresentalarespuestafinal
conestosdosúltimosvaloresdelalongituddelosbrazosparaqueseveacondetalleel
buenfuncionamientoproporcionado.
Figura3.22S11conlosparámetrosóptimosencontrados.
43
Conambaslongitudes,nosoloseconsiguedosbandasdetransmisión
independientesenlabandadetrabajo,sinoproporcionarunbuenrechazodetodaslas
frecuenciassuperioresalasdeinterés.
HastaahorasehafijadolaatenciónenelparámetroS11,elcualhapermitido
establecerenlabandadetransmisióndossubbandasyhaproporcionadounaidea
bastanteclaradelfuncionamientodelaestructura,quehastaahora,pareceel
adecuado.Noobstante,hayquecomprobarahoraquetodolodemostrado
anteriormenteestárespaldadoporlarespuestaentransmisión,portantosevaa
procederalestudiodelparámetroS21.
Figura3.23VariacióndelparámetroS21respectoalalongituddelosbrazoscargadosdela
cruzyalespacioentreéstosyelanillo.
EnlaFigura3.23anteriorsemuestrantodaslasrespuestasparatodaslas
posiblescombinacionesdeespacioylongituddelosbrazos.Estáclaroquenoesuna
imagenmuyrepresentativa,detalmodoquesevaaprocederaevaluarlamás
detenidamenteintentandocomprenderelefectoquetienenporseparadocadaunade
lasvariables,comosehizoanteriormenteenlarespuestaenreflexión.
Paracomenzar,seobservaquealasfrecuenciasbajas,incluidalabandade
trabajo,hayunpatrónqueserepite,unmínimodetransmisión,cuyaposiciónparece
dependerfuertementedelespacioentrebrazosyanillo.Paramostrarloconmás
claridadenlaFigura3.24semuestraelresultadodelasimulaciónparatodoslosvalores
deespaciodejandofijounodelosvaloresóptimosdelongituddebrazosdelarespuesta
enreflexión:2.25mm.Seobservaque,efectivamente,esenuloentransmisiónvaría
fuertementesuposiciónenfuncióndelespacioentrebrazosyanillo,asícomoquesólo
paraelespaciode0.05mmesenuloestádentrodelabandadetrabajo,situándoseen
11GHz,ycoincidiendoconelmáximodereflexiónvistoenlassimulacionesanteriores.
Ademásquedapatenteque,paralosvaloresmásbajosdelespaciado,larespuestaen
transmisiónsemantieneafrecuenciasaltasconnivelesbajos.
44
Figura3.24VariacióndelS21respectoalespacioentrelosbrazosyelanillo.Longituddelos
brazos=2.25mm.SimulaciónconMatlab.
Figura3.25VariacióndelS21respectoalespacioentrelosbrazosyelanillo.Longituddelosbrazos=2.25
mm.SimulaciónconHFSS.
EnlaFigura3.25estárepresentadalamismasimulaciónperoconHFSS,para
poderobservarmásclaramenteotrosdatosdeinterés,comolosnivelesexactosendB
deesarespuestaentransmisión.Lalínearojaeslacorrespondientealespaciode0.05
mmysepuedecomprobarquedentrodelabandadeinteréstieneunarespuestamuy
buena,conunaspérdidasinferioresa1dBentodalabandaexcepto,claroestá,enlos
11GHzdondepresentaelnuloentransmisión,conunniveldeaproximadamente‐25
dB.Afrecuenciasmásaltaselniveldetransmisióncaemuyrápidamenterechazandoasí
todaslasfrecuenciassuperioresalasdelabandadetrabajo.
Cuandoseviolarespuestaenreflexiónlaconclusiónalaquesellegóesquelos
valoresóptimoseranlos0.05mmdeespacioytanto2.25mmcomo2.5mmparala
longituddelosbrazos,portanto,enestarespuestaentransmisióntambiéndeberíaser
45
asíparapodercorroboraresaconclusión,y,efectivamente,comosemuestraenla
Figura3.26,conesosdosvaloreslarespuestaentransmisióneslaóptima,aunquelos
nulosestánligeramentedesplazados.
Figura3.26S21conlosvaloresóptimosdeespacioylongituddelosbrazos.
Conambaslongitudesseconsigueelnuloentransmisióndentrodelabanda,con
unadeunos‐25dByconlaotrade‐20dB,ambosnivelesmásquesuficientes,yuna
rápidacaídadelniveldetransmisiónafrecuenciassuperioresalasdetrabajo.
Anteriormentesehacomentadolaimportanciadepresentarunarespuesta
idénticaparaincidenciasTEyTM,porellotodoslosdiseñossehanconstruidodeforma
simétrica.EshoradecomprobarsiestediseñoquefuncionabienconincidenciaTE,
funcionadeigualmaneraconincidenciaTM.Paraellosevanamostraracontinuación
lasimágenesdelasmismassimulacionesderespuestaentransmisiónyreflexiónante
ambasincidenciasyseelaboraráunacomparativaentreellas.
Lassimulacionessehanllevadoacabosoloconlosvaloresgeométricosóptimos
previamentedeterminados,demaneraqueseveanmuchosmásclaraslasrespuestasy
puedanintuirsemásfácilmentelasposiblesdiferencias.
Enprimerlugar,enlasFiguras3.27y3.28,sepresentanlasrespuestasen
reflexiónenamboscasosparaincidenciasTEyTM,respectivamente.Seobservaquela
respuestaparalalongituddelosbrazosde2.25mmesprácticamentelamisma.Sin
embargo,para2.5mmseobservaunincrementodelniveldelosnulos,aunqueresulta
muchomássignificativoelensanchamientodellóbuloderechazoylareduccióndelnivel
delmínimocomoconsecuenciadeldesdoblamientodellóbulo,enunos7dB.
46
Figura3.27S11conlosparámetrosóptimosencontrados.IncidenciaTE.
Figura3.28S11conlosparámetrosóptimosencontrados.IncidenciaTM.
Acontinuaciónseanalizalarespuestaentransmisión.ParámetroS21.
47
Figura3.29S21conlosparámetrosóptimosencontrados.IncidenciaTE.
Figura3.30S21conlosparámetrosóptimosencontrados.IncidenciaTM.
Enlarespuestaentransmisión,queserepresentaparaamboscasosenlas
Figuras3.29y3.30,seobservaunfenómenosimilar.Larespuestapara2.25mmes
prácticamenteigual,sinembargo,para2.5mm,vuelveahaberdiferencias.Puede
comprobarsequeelnuloentransmisiónsehadesdobladoysehaconvertidoendos
mínimosdedistintonivel,elprimerodeellosdeunos‐13dBa10.4GHzyelsegundode
unos‐30dBa10.8GHz,apareciendoentreellosunmáximolocalquealcanzalos‐5dB.
Teniendoencuentaestosresultadospuededecirsesinningunadudaquelos
valoresóptimosparaelfuncionamientodeestediseño,sonde0.05mmdeespacio
entrebrazosyanilloy2.25mmdelongituddelosbrazos,yaquesibienanteincidencia
TElarespuestasemantiene,anteincidenciaTMsolocon2.25mmocurrelomismo.
48
Parafinalizar,seconsideraráotroaspectofundamentaldelassuperficies
selectivasenfrecuencia,surespuestaantediferentesángulosdeincidencia.Hastaahora
todaslassimulacionessehabíanrealizadosuponiendoincidencianormal.Sinembargo
unavezestaestructuraseencuentreencondicionesdeoperacióniluminadaporun
alimentador,vaarecibirseñaldesdeunabanicodedireccionesentre0ºy20ºo25º
típicamente,ysehadegarantizaruncorrectofuncionamientoparaesasposibles
incidenciasodeterminarcuálessulímiteencuantoadireccionesdeiluminación.
Paralarealizacióndeesteanálisis,enelquesebuscaconocerlarespuestaante
losángulosdeincidencia,sehanintegradodosnuevasvariableseneldiseño,losángulos
thetayphi.
Traslacreacióndeesasdosnuevasvariables,sehaderealizarunajusteenel
simuladoreindicarlequedebeusaresasvariablesparaelcálculodelretardodefase,ya
quehastaahoraestabaconfiguradoparaunaincidenciade0ºsinretardo.Alcambiarel
ángulodeincidencia,eseretardodefasecambiaráyesoseveráreflejadoenuna
variaciónenlarespuesta.Enlafigura3.31semuestralaventanadeconfiguración
correspondiente.
Figura3.31ConfiguraciónenHFSSdelretardodefaseenfuncióndelángulode
incidencia.
49
Paraesteanálisisserealizaunbarridodelángulothetaentre0ºy40º,dela
mismaformaquepreviamentesehanrealizadootrosbarridosparalasdistintas
variables,conlaherramientaOptimetrics.Losvaloresdelrestodevariablessonlosque
anteriormentesehanconsideradolosóptimos.Semostrarácómoafectanlasdiferentes
incidenciasalparámetroS11yalS21tantoconincidenciasTEcomoTM.
Enlasfiguras3.32y3.33semuestralarespuestaenreflexiónparaincidenciaTE.
Semuestralavariacióndelarespuestaantediferentesincidenciasentre0ºy40ºconun
pasode5ºentrecadarealización.Puedecomprobarsequeentrecadatrazahayunpaso
bastantesuave,nohaycambiosbruscosenlarespuestaconformesedesvíala
incidencia,aunquesemantienelaformadelarespuestasereduceelanchodebanda
enlaventanainferioryseincrementaenlasuperior.Ademásenlapartealtade
frecuenciasaparecenrespuestasdebidasalanaturalezaperiódicadelaestructura
(excitacióndearmónicosdeordensuperior).Esteefectoresultainevitablealvariarel
ángulodeincidencia.Encualquiercaso,larespuestacontinúateniendomuybuen
rechazohastaaproximadamente25GHz.
Figura3.32VariacióndeS11paraángulosdeincidenciaentre0y40grados.CasoTE.
50
Figura3.33VariacióndeS11paraángulosdeincidenciaentre0y40grados.CasoTE.Resaltadaslas
respuestasde0gradosy40grados.
EnlasegundaFigura,enlaquesehanresaltadolarespuestaanteincidencia
normalylarespuestamásdegradada,a40º,seobservaqueentreamboscasoshayunos
8dBdediferenciaenelprimernulodereflexión,yademássehaproducidoun
desplazamientoenfrecuenciade0.5GHzdelmismoquellevaasociadaunareducción
delanchoa10dBenunfactordeaproximadamente4.Estosproblemasseproducenen
lasubbandasuperiorperoconunimpactoinverso.Paraincidenciasdehasta20ºlas
desviacionesqueseproducenenlasrespuestaspuedenconsiderarseaceptables.
AhorasemostraránlosresultadosparaelmodoTM.
Figura3.34VariacióndeS11paraángulosdeincidenciaentre0y40grados.CasoTM.
51
Figura3.35VariacióndeS11paraángulosdeincidenciaentre0y40grados.CasoTM.Resaltadaslas
respuestasde35gradosy40grados.
LarespuestaanteincidenciaTMenloscasosanterioresserepresentaenlas
Figuras3.34y3.35.Engenerallavariacióndelarespuestaconlaincidenciatieneun
comportamientomuysimilaralcasodeincidenciaTE,conciertasdiferenciaspara
ángulosgrandes.Sepuedeconsiderarestablelarespuestanuevamentehastaunos20º
o25ºdedesviacióndelanormal.
Acontinuaciónsevanamostrarlosresultadosdelasimulaciónparael
parámetroS21,primeroparaelmodoTEydespuésparaelmodoTM.
Figura3.36VariacióndeS21paraángulosdeincidenciaentre0y40grados.CasoTE.
52
Figura3.37VariacióndeS21paraángulosdeincidenciaentre0y40grados.CasoTM.
Parafacilitarelanálisis,sepresentanlosresultadosdetransmisiónparaincidencias
TEyTMenlasfiguras3.36y3.37,respectivamente.Enamboscasos,larespuestaenla
bandadeinteréspermanecemuyestableparatodoslosángulosconunnulomuy
marcadoenaproximadamente11GHz.Lasmayoresdiferenciasseproducenenlacaída
fueradebandayenlarespuestaamuyaltafrecuenciaenlaszonasasociadasalas
respuestasasociadasalperiododelasuperficie.
53
Capítulo4
Conclusionesylíneasfuturas
4.1.Conclusiones
Eltrabajoseiniciórealizandounamplioestudiodelateoríaasociadaalas
superficiesselectivasenfrecuencia,parapoderdespuésllevaracabolaslaboresde
análisisydiseñodeestasestructuras.
Enunaprimerapartedeltrabajoserealizóelanálisisdeunaestructura
recientementepropuesta[15],dichoanálisispudodemostrarquelaestructuraera
capazdetransmitircorrectamenteenelrangode10.7a12.05GHz,unanchodebanda
bastantebuenoconseguidograciasalasdoscapasqueposeelaestructura,y
proporcionardosfuertesreflexionesa20GHzy30GHz.Tambiénseobtuvieronlos
valoresdelasdimensionesdecadaunadelasmetalizacionesyelespesordelos
diferentessubstratosqueconseguíanlamejorrespuesta.Secomprobóel
funcionamientoantediferentespolarizaciones,TEyTM,llegandoalaconclusióndeque
cadapolarizacióneracontroladaindependientementeporcadapardedipolos
exterioresylosladosdelanillo.Porúltimo,seanalizóelcomportamientodelaFSSpara
ángulosdeincidenciaentre0y40º,comprobandoquelaestructurafuncionaba
correctamenteentodoesemargen,únicamenteparaincidenciaspróximasa40ºla
respuestapudieranosersuficientementebuenaparaalgunasaplicacionescon
requisitosmuyrestrictivos.
Esteprimeranálisisenprofundidad,sirvióparacomprenderelfuncionamiento
delsimuladoryaprenderamanejarlocorrectamente,algofundamentalparala
realizacióndeestetrabajopuessinoseesextremadamentecuidadosoenlaformade
realizarcadasimulacióneltiempodeéstapuedemultiplicarseyserextremadamente
largo.
AdemásdelsimuladorHFSSconelquesehatrabajadodurantetodoeltrabajo,
paraayudaralacompresióndeciertosresultadosdelanálisis,sedesarrollóunprograma
enMatlabcapazderecogerlosdatosaportadosporHFSSyrealizarunarepresentación
tridimensionaldeéstos,locualhapermitidoavanzarengranmedidaenciertos
54
momentosclavedeltrabajo,ahorrandoungrannúmerodesimulacionesquehubieran
alargadolosplazos.
EnlasegundapartedeltrabajoseharealizadoundiseñopropiodeunaFSSque
operandoenlabandaenquelaanterioreratransparente(10‐12GHz,
aproximadamente),laseparaseendossubbandasaproximadamenteigualesmediante
laintroduccióndeunnulodetransmisiónensucentroyqueademásresultaseopaca
hastalabandademilimétricas(30GHz).Fueenestapartedeltrabajodondese
encontraronlasmayoresdificultadesyaqueparaconseguirloademásdeutilizardos
capasenlaestructura,esprecisoforzarunadobleresonanciaenunabandamuy
estrecha.
Laprimeraestructuraanalizadasirviócomopuntodepartidayaqueseconsiguió
darconloselementosdeéstaqueproporcionabanunaresonanciaenlabandaX,sin
embargoelprocesoposteriorenelquesedebíaencontrarotraestructuraque,en
conjuntoconlaanterior,consiguieseintroducirunnulomuypróximofuemáslargoy
complejoyrequirióbastantetiempodepruebayerror,paraenprimerlugarintroducir
nulosenlazonaaltayposteriormentedesplazarlosalabandadetrabajo.
Finalmenteseconsiguiódarconunaestructuracapazdeproporcionarnosolola
dobleresonanciabuscadasinoque,además,consigueunarespuestacasiidénticaante
polarizacionesTEyTM,yunabuenarespuestafrenteaángulosdeincidenciaentre0y
25grados.
Laestructurapresentaunexcelentecoeficientedetransmisiónenlabanda
especificadaexceptoenunafranjacentraldeésta,deaproximadamente800MHz,
dóndeseproporcionareflexióntotalyportantounnulodetransmisión,algoquepuede
serdemuchautilidadenalgunasaplicaciones.
Dadoqueenlaestructuraresultantedetodoelprocesodediseño,elcontrolde
lalocalizacióndelosnulosseefectúabásicamentemediantelacruzcargada,y
sospechandoquelainfluenciadelosparásitosexternospudieraresultarpocoventajosa
enlaconfiguraciónfinal,seeliminaronlosmismosdelaconfiguración,volviendoa
simularelmejorcaso.EnlaFigura4.1y4.2semuestranlanuevaestructurapropuesta
ysurespuestaentransmisión,respectivamente.Sepuedeobservarcómo,conesta
configuracióngeométricasimplificadaconrespectoalaóptima,selograunarespuesta
similarenlabandadeinterésyconunrechazomejoradohasta30GHz.
55
Figura4.1Nuevaestructurapropuestaeliminandolaslíneasacodadasexternas.
Figura4.2Respuestaentransmisióndelanuevaestructura
4.2.LíneasFuturas
Estetipodetecnologíabasadaensuperficiesperiódicastieneungranpotencial
enelmercadodelascomunicaciones,poresosesigueinvestigandoydesarrollando
nuevasestructurascadavezmáscomplejasparasuusoendiferentesaplicaciones.
Unodelosfactoresquemásrestringenelusodeestatecnologíaesellimitado
anchodebandaqueescapazdeproporcionar,portanto,unodelospuntosmás
importantesaseguirinvestigandoeselaumentodeéste,bienpormediodeestructuras
multicapaqueconsiganresonanciaspróximasentresíencadacapa,detalmaneraque
seconsigaunarespuestaenconjuntodebandaancha,obien,diseñodeceldasdeuna
56
opocascapasenlasquesealainteracciónentresuselementoslaqueprovoqueesas
resonanciaspróximasentresí.
Porúltimocabedestacarqueenlospróximosañosestetipodetecnologíapodría
darungransaltograciasaunmercadoqueactualmenteestáenauge,eldelas
impresoras3D.YaseencuentranalgunostrabajosenlaliteraturademontajesdeFSS
conimpresoras3D,yparececonfirmarsequeestonosoloahorragrandescostesde
producciónsinoqueademásconsigueunaenormeprecisiónsobreespaciosmuy
pequeños,algomuyimportanteenestatecnología,yaqueunerrordepocasmicrasen
lasdimensionesdelasceldaspuedesignificaruncambioenlarespuestatotalque
deterioreengranmedidaelfuncionamientodeldispositivo.
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