La línea de banda de aire es una forma de línea de transmisión eléctrica plana mediante la cual un conductor en forma de una delgada tira de metal se suspende entre dos planos de tierra . La idea es hacer que el dieléctrico sea esencialmente aire. El soporte mecánico de la línea puede ser un sustrato delgado, soportes aislados periódicamente o conectores del dispositivo y otros elementos eléctricos.
La línea de banda de aire se usa más comúnmente en frecuencias de microondas , especialmente en la banda C. Su ventaja sobre las tecnologías stripline estándar y otras tecnologías planas es que su dieléctrico de aire evita la pérdida dieléctrica . Se pueden construir muchos circuitos útiles con línea de aire y también es más fácil lograr un fuerte acoplamiento entre componentes en esta tecnología que con otros formatos planos. Fue inventado por Robert M. Barrett en la década de 1950.
La línea de aire es una forma de línea que utiliza aire como material dieléctrico entre el conductor central y los planos de tierra . El uso de aire como dieléctrico tiene la ventaja de que evita las pérdidas de transmisión normalmente asociadas con los materiales dieléctricos . [1]
Hay dos formas básicas de construir una línea aérea. En la línea de tira con soporte dieléctrico, también llamada línea de tira suspendida o sustrato suspendido, la tira conductora se deposita sobre un sustrato dieléctrico sólido delgado, a veces en ambos lados, y se conectan entre sí para formar un solo conductor. [2] Este sustrato luego se sujeta en su lugar entre las paredes que sostienen los dos planos de tierra. En este método, la tira se puede fabricar mediante técnicas de circuito impreso, lo que la hace económica y conduce a la ventaja adicional de que se pueden imprimir otros componentes sobre el dieléctrico en la misma operación. El propósito del dieléctrico sólido es el soporte mecánico del conductor, [3] pero se hace lo más delgado posible para minimizar su efecto eléctrico. La naturaleza endeble del sustrato significa que puede distorsionarse fácilmente. Por este motivo, el diseño debe tener en cuenta cuestiones de estabilidad térmica. [4] Los diseños de alta gama pueden utilizar un sustrato cristalino, como nitruro de boro o zafiro , como sustrato suspendido. [5]
El otro método de construcción utiliza una barra de metal sólida más sustancial como tira, sostenida sobre aisladores periódicamente espaciados. Este método puede ser más adecuado para aplicaciones de alta potencia. En tales aplicaciones, las esquinas de la sección transversal del conductor pueden redondearse para evitar altas intensidades de campo y que se produzcan arcos en esos puntos. [6] Los aisladores son eléctricamente indeseables; restan valor al objetivo de tener un dieléctrico puramente de aire, agregan discontinuidades a la línea y son potencialmente un punto en el que puede ocurrir el seguimiento . En algunos componentes, hay puntos en los que las líneas deben conectarse a tierra, ya sea directamente o mediante un componente discreto. En tales circuitos, estos puntos de puesta a tierra pueden funcionar como soportes mecánicos y se evita la necesidad de aisladores de soporte. [7]
Air stripline encuentra su mayor uso en frecuencias de microondas en la banda C ( 4–8 GHz ). En estas frecuencias y por debajo de [8] tiene la ventaja de ser más compacto que la guía de ondas . La línea de banda aérea se puede utilizar fuera de la banda C, pero en la banda Ku superior ( 12–18 GHz ), la guía de ondas tiende a dominar debido a su menor pérdida. [9]
En frecuencias de microondas, los circuitos pasivos como filtros , divisores de potencia y acopladores direccionales tienden a construirse como circuitos de elementos distribuidos . Estos circuitos se pueden construir utilizando cualquier formato de línea de transmisión . El formato de línea coaxial comúnmente utilizado para interconectar dispositivos se ha utilizado para este tipo de construcción de dispositivos, pero no es el formato más conveniente para la fabricación. Stripline se desarrolló como una mejor solución para la construcción de circuitos y Air Stripline también cumple esta función. [10] La línea de franjas de aire es particularmente útil en la banda C para crear redes formadoras de haces a partir de estos componentes. [11]
Air stripline puede lograr un fuerte acoplamiento indirecto en estos componentes más fácilmente que otros formatos planos. En la línea de corte estándar, el acoplamiento generalmente se logra colocando las líneas una al lado de la otra a lo largo de una distancia. El acoplamiento entre los bordes de las líneas de esta manera es relativamente débil y está limitado por la distancia más cercana entre las líneas. Este límite se rige por la resolución máxima del proceso de impresión y, en aplicaciones de energía, por la intensidad del campo eléctrico entre las líneas. Por esta razón, las líneas acopladas paralelas stripline se utilizan en acopladores direccionales con un factor de acoplamiento no superior a −10 dB . Los divisores de potencia, con su factor de acoplamiento −3 dB , utilizan una técnica de acoplamiento directo. Air stripline utiliza una disposición alternativa, con líneas apiladas una encima de otra. Este acoplamiento lateral es mucho más fuerte que el acoplamiento de borde, por lo que no es necesario que las líneas estén tan cerca para lograr el mismo factor de acoplamiento. En la línea de tiras soportada por dieléctrico, esto se puede lograr imprimiendo las dos líneas en lados opuestos del dieléctrico. Por supuesto, el acoplamiento lateral se puede lograr en una línea de banda llena de dieléctrico sólido, así como con técnicas de línea enterrada, pero eso requiere capas dieléctricas adicionales y procesos de fabricación adicionales. Otra técnica disponible para air stripline para aumentar el acoplamiento es el uso de tiras rectangulares gruesas para aumentar el acoplamiento lateral. Esto también facilita el soporte mecánico porque las líneas son más rígidas. [12]
Stripline fue inventado por Robert M. Barrett del Centro de Investigación de Cambridge de la Fuerza Aérea de EE. UU. a principios de la década de 1950. La línea de aire bajo la marca registrada Stripline fue fabricada comercialmente por primera vez por Airborne Instruments Laboratory (AIL) en forma de línea de aire suspendida. Sin embargo, desde entonces stripline se ha convertido en un término genérico para esa estructura con cualquier dieléctrico. Probablemente ahora se asumiría que el término simple línea de corte significa línea de corte con un dieléctrico sólido. Al principio, stripline era la tecnología plana elegida, pero ahora ha sido reemplazada por microstrip para la mayoría de las aplicaciones de uso general, especialmente artículos producidos en masa. [13]