Guía de ondas integrada en el sustrato
Una guía de ondas integrada en el sustrato (SIW) (también conocida como guía de ondas posterior a la pared o guía de ondas laminada ) es una guía de ondas electromagnética rectangular sintética formada en un sustrato dieléctrico mediante postes metalizados densamente dispuestos o mediante orificios que conectan las placas metálicas superior e inferior del sustrato. . La guía de ondas se puede fabricar fácilmente con producción en masa de bajo costo utilizando técnicas de orificio pasante , donde las paredes del poste consisten en cercas de vía . Se sabe que SIW tiene características de modo y onda guiada similares a las de la guía de onda rectangular convencional con una longitud de onda de guía equivalente .
Desde la aparición de las nuevas tecnologías de la comunicación en la década de 1990, ha habido una creciente necesidad de sistemas de ondas milimétricas de alto rendimiento. Estos deben ser confiables, de bajo costo, compactos y compatibles con las altas frecuencias. Desafortunadamente, por encima de 10 GHz, las bien conocidas tecnologías de microstrip y líneas coplanares no se pueden utilizar porque tienen altas pérdidas por inserción y radiación en estas frecuencias. La topología de guía de ondas rectangular puede superar estos problemas, ya que ofrece una excelente inmunidad contra las pérdidas por radiación y presenta bajas pérdidas por inserción. Pero en su forma clásica, la guía de onda rectangular no es compatible con la miniaturización requerida por las aplicaciones modernas. [1]
El concepto de SIW fue desarrollado a principios de la década de 2000 por Ke Wu para conciliar esos requisitos. [1] [2] Los autores presentaron una plataforma para la integración de todos los componentes de un circuito de microondas en el interior de un único sustrato, con una sección transversal rectangular. El uso de un único sustrato garantiza un volumen limitado y una simplicidad de fabricación, mientras que la sección transversal rectangular de la línea proporciona las ventajas de la topología de la guía de onda en términos de pérdidas.
Un SIW está compuesto por un sustrato dieléctrico delgado cubierto en ambas caras por una capa metálica. El sustrato incrusta dos filas paralelas de orificios pasantes metálicos que delimitan el área de propagación de la onda. La organización de las vías y los parámetros geométricos se describen en la figura adjunta.
El ancho de una SIW es la distancia entre sus dos filas de vías, que se define de centro a centro. Se puede utilizar un ancho efectivo para caracterizar con mayor precisión la propagación de la onda. La distancia entre dos vías sucesivas de la misma fila es , y el diámetro de las vías se denota por .
En la guía de ondas rectangular clásica de paredes sólidas, la formulación general de la propagación implica una superposición de los modos eléctrico transversal (TE) y magnético transversal (TM). Cada uno de estos está asociado con campos y corrientes particulares. En el caso de los modos TM, la corriente en las paredes verticales es longitudinal, es decir, paralela al eje de propagación, generalmente denotado como . Entonces, dada la geometría vertical de las vías, es imposible que dichos modos aparezcan en los SIW: la corriente eléctrica no puede propagarse de vía a vía. Solo los modos TE pueden propagarse a través de SIW.
