Circuito de elementos distribuidos

Los circuitos convencionales consisten en componentes individuales fabricados por separado y conectados mediante un medio conductor.En cambio, los circuitos de elementos distribuidos se construyen formando el propio medio en patrones específicos.Los circuitos construidos con estos componentes incluyen filtros, divisores de potencia, acopladores direccionales y circuladores.En este último, los elementos eléctricos pasivos (resistencia, capacidad e inductancia) se consideran "concentrados" en un punto en el espacio dentro de un componente como un resistor, un condensador o un inductor.[1]​ No existe una demarcación clara en la frecuencia a la que se deben usar estos modelos.Aunque el cambio generalmente ocurre en un rango entre 100 y 500 MHz, la escala tecnológica también es significativa; los circuitos miniaturizados pueden usar el modelo de elementos concentrados a frecuencias más altas.Esta elección es particularmente significativa para dispositivos portátiles, ya que los diseños de elementos concentrados generalmente resultan en un producto más pequeño.Un elemento de este tipo en un circuito distribuido se caracteriza completamente por su longitud e impedancia característica.Se produce una simplificación adicional en los circuitos de líneas conmensuradas, donde todos los elementos tienen la misma longitud.Otra diferencia es que las longitudes de líneas conectadas en cascada introducen un retraso fijo en todas las frecuencias (asumiendo una línea ideal).El alambre abierto consiste en un par de conductores paralelos sin aislamiento, como los utilizados en las líneas telefónicas sobre postes telegráficos.Aunque los dispositivos de elementos distribuidos en formato coaxial fueron comunes durante la segunda mitad del siglo XX, han sido reemplazados en muchas aplicaciones por formas planarias debido a consideraciones de costo y tamaño.Existen varias formas de líneas planarias, pero el tipo conocido como microstrip es el más común.Otras formas de líneas planarias impresas incluyen la stripline, la finline y muchas variaciones.La frecuencia a la que la transición al diseño de elementos distribuidos se vuelve factible (o necesaria) es mucho más baja en los circuitos mecánicos.El extremo del stub suele dejarse abierto o en cortocircuito, pero también puede terminarse con un componente concentrado.En el acoplamiento indirecto, las dos líneas se colocan muy cerca una de la otra durante un tramo, sin ninguna pantalla entre ellas.La intensidad del acoplamiento depende de la distancia entre las líneas y la sección transversal que cada una presenta a la otra.Sin embargo, este diseño es ahora considerado obsoleto; se utilizan en su lugar inversores más compactos, como el escalón de impedancia (impedance step).[29]​ Una cavidad resonante es un espacio vacío (o a veces lleno de material dieléctrico) rodeado por paredes conductoras.El perfil que logra una adaptación específica en la menor longitud posible se conoce como taper Klopfenstein, basado en el diseño del filtro de Chebyshev.Las antenas de bocina, al igual que otros tapers, suelen ser lineales, pero la mejor adaptación se obtiene con una curva exponencial.[70]​ Los circuitos pasivos, tanto de elementos concentrados como distribuidos, suelen ser recíprocos; sin embargo, los circuladores son una excepción.De ello se deduce que es imposible construir un circulador con componentes pasivos estándar (concentrados o distribuidos).[71]​ Los elementos distribuidos suelen ser pasivos, pero la mayoría de las aplicaciones requerirán componentes activos en algún papel.[74]​ Heaviside lo empleó para describir correctamente el comportamiento de las señales en el cable telegráfico transatlántico.El análisis de Heaviside, conocido ahora como las ecuaciones del telegrafista, identificó el problema y sugirió métodos para resolverlo.Las frecuencias más bajas tenían mayor alcance, una consideración clave para las transmisiones de radiodifusión.Sus ventajas (tamaño compacto y alta calidad) fueron señaladas por primera vez por R. D. Richtmeyer en 1939,[94]​ pero los materiales con buena estabilidad térmica no se desarrollaron hasta la década de 1970.Sin embargo, su naturaleza auto-similar, y por ende su relación con los fractales, no fue reconocida en su momento.