Una línea de transmisión eléctrica plana es una forma de línea de transmisión eléctrica en la que un conductor en forma de una tira fina 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 fino, soportes aislados periódicos o los conectores del dispositivo y otros elementos eléctricos.
La tecnología de stripline de aire se utiliza con mayor frecuencia en frecuencias de microondas , especialmente en la banda C. Su ventaja sobre la tecnología de stripline estándar y otras tecnologías planares es que su dieléctrico de aire evita la pérdida dieléctrica . Se pueden construir muchos circuitos útiles con la tecnología de stripline de aire y también es más fácil lograr un acoplamiento fuerte entre componentes en esta tecnología que con otros formatos planares. Fue inventada por Robert M. Barrett en la década de 1950.
La línea de banda de aire es una forma de línea de banda 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 que suelen estar asociadas a los materiales dieléctricos . [1]
Existen dos formas básicas de construir una línea de banda de aire. En una línea de banda con soporte dieléctrico, también llamada línea de banda suspendida o sustrato suspendido, el conductor de banda se deposita sobre un sustrato dieléctrico sólido delgado, a veces en ambos lados y se conectan entre sí para formar un solo conductor. [2] Luego, este sustrato se sujeta en su lugar entre las paredes que sostienen los dos planos de tierra. En este método, la banda se puede fabricar mediante técnicas de circuito impreso, lo que lo hace económico y genera la ventaja adicional de que se pueden imprimir otros componentes en el dieléctrico en la misma operación. El propósito del dieléctrico sólido es el soporte mecánico para el conductor, [3] pero se hace lo más delgado posible para minimizar su efecto eléctrico. La naturaleza endeble del sustrato significa que se puede distorsionar fácilmente. Debido a esto, el diseño debe tener en cuenta los problemas 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 espaciados periódicamente. 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 que se produzcan intensidades de campo altas y arcos eléctricos en esos puntos. [6] Los aisladores son eléctricamente indeseables; restan valor al objetivo de tener un dieléctrico puramente de aire, añaden discontinuidades a la línea y son potencialmente un punto en el que puede producirse un seguimiento . En algunos componentes, hay puntos en los que las líneas deben estar conectadas a tierra, ya sea directamente o a través de un componente discreto. En tales circuitos, estos puntos de conexión a tierra pueden funcionar también como soportes mecánicos y se evita la necesidad de aisladores de soporte. [7]
La línea de banda de aire encuentra su mayor uso en frecuencias de microondas en la banda C ( 4–8 GHz ). En estas frecuencias y por debajo [8] tiene la ventaja de ser compacta sobre la guía de onda . La línea de banda de aire se puede utilizar fuera de la banda C, pero en la banda Ku superior ( 12–18 GHz ) la guía de onda tiende a dominar debido a su menor pérdida. [9]
En las frecuencias de microondas, los circuitos pasivos como filtros , divisores de potencia y acopladores direccionales tienden a construirse como circuitos de elementos distribuidos . Estos circuitos pueden construirse utilizando cualquier formato de línea de transmisión . El formato de línea coaxial que se utiliza comúnmente para interconectar dispositivos se ha utilizado para este tipo de construcción de dispositivos, pero no es el formato más conveniente para la fabricación. La línea de banda se desarrolló como una mejor solución para la construcción de circuitos y la línea de banda de aire también cumple esta función. [10] La línea de banda de aire es particularmente útil en la banda C para crear redes de formación de haces a partir de estos componentes. [11]
La línea de banda de aire puede lograr un fuerte acoplamiento indirecto en estos componentes con mayor facilidad que otros formatos planos. En la línea de banda estándar, el acoplamiento se logra generalmente al colocar las líneas una al lado de la otra durante una distancia. El acoplamiento entre los bordes de las líneas de esta manera es relativamente débil y está limitado por la distancia más cercana a la que se pueden colocar las líneas juntas. Este límite está regido por la resolución máxima del proceso de impresión y, en aplicaciones de potencia, por la intensidad del campo eléctrico entre las líneas. Por este motivo, las líneas acopladas en paralelo de la línea de banda se utilizan en acopladores direccionales con un factor de acoplamiento no mayor a -10 dB . Los divisores de potencia, con su factor de acoplamiento de -3 dB , utilizan una técnica de acoplamiento directo. La línea de banda de aire utiliza una disposición alternativa, con líneas apiladas una encima de la otra. Este acoplamiento lateral es mucho más fuerte que el acoplamiento de borde, por lo que las líneas no necesitan estar tan cerca para lograr el mismo factor de acoplamiento. En la línea de banda con soporte dieléctrico, esto se puede lograr imprimiendo las dos líneas en lados opuestos del dieléctrico. Por supuesto, el acoplamiento lateral también se puede lograr en líneas de cinta rellenas con dieléctrico sólido mediante técnicas de línea enterrada, pero eso requiere capas dieléctricas adicionales y procesos de fabricación adicionales. Otra técnica disponible para líneas de cinta aérea 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]
El Stripline fue inventado por Robert M. Barrett del Centro de Investigación de Cambridge de la Fuerza Aérea de los EE. UU . a principios de la década de 1950. El Stripline de aire bajo la marca registrada Stripline fue fabricado comercialmente por primera vez por Airborne Instruments Laboratory (AIL) en forma de stripline suspendido. Sin embargo, stripline se ha convertido desde entonces en un término genérico para esa estructura con cualquier dieléctrico. El término stripline, sin adornos , probablemente ahora se asumiría que significa stripline con un dieléctrico sólido. Al principio, stripline era la tecnología planar de elección, pero ahora ha sido reemplazada por microstrip para la mayoría de las aplicaciones de uso general, especialmente artículos producidos en masa. [13]