Análisis y diseño de una guía Ridge en tecnología de guía de onda vacía integrada en substrato y de la transición a línea microstrip

Abstract

La guía vacía integrada en substrato, o Empty substrate integrated waveguide (ESIW) es una tecnología que ha surgido recientemente y que presenta las ventajas de las tecnologías clásicas planares y guía de onda rectangular. Su fabricación es de bajo coste, tiene bajo perfil y se puede integrar en una placa de circuito impreso. Al mismo tiempo posee muy bajas pérdidas y alto factor de calidad en resonadores próximo al de la guía de onda rectangular, pero sin ser tan voluminoso y costoso de fabricar. Se trata de una tecnología por tanto muy prometedora especialmente en el campo de las comunicaciones mediante satélites de pequeñas dimensiones, donde la guía de onda rectangular tiene unas dimensiones excesivas y los circuitos planares tiene unas prestaciones insuficientes.

De la misma forma que en guía de onda rectangular se utiliza un surco para aumentar el ancho de banda (guía ridge), en este trabajo se pretende trasladar esta idea a la guía vacía integrada en substrato.

Por ello en primer lugar se realizará un estudio exhaustivo de uno o varios surcos para elegir la geometría que proporciona unas mejores prestaciones en términos de ancho de banda.

Una vez conseguido esto, se debe diseñar una transición que permita excitar esta nueva guía ridge en ESIW mediante líneas planares clásicas, como es el caso de la línea microstrip.

Para realizar estas tareas se deberá hacer un estudio detallado del estado del arte en guía ridge, y en ESIW. Se utilizará el simulador electromagnético CST para realizar los análisis y diseños pertinentes.

El objetivo del proyecto es por tanto diseñar la guía ridge en ESIW y la transición a línea planar de manera que luego pueda ser fabricado, medido y validado.

The Empty Substrate Integrated Waveguide (ESIW) is a recently emerged technology and appears to have all the advantages of classic planar technologies and the rectangular waveguides. Its fabrication is low cost, has a small profile and can be integrated in a printed circuit board. At the same time, its losses in power are low and the quality factor in resonators are similar to the ones in the rectangular waveguides, but without being that voluminous and cheaper. Therefore, it results in a really promising technology, specially in satellite communication field, in which rectangular waveguides dimensions are excessively big and planar circuits are inefficient in contrast to ESIW circuits. In the same way a rectangular waveguide uses a ridge to augment the bandwidth (ridge waveguide), this essay pretends to include the idea of this kind of waveguides in an empty waveguide integrated in the substrate.

Therefore, there will be an exhaustive study from one to several ridges to choose the right geometry in terms of performance and bandwidth.

When this is made, there must be a transition that allows to feed this new ridge waveguide in ESIW using planar classic lines, as it is the microstrip line.

To complete these tasks there should be a detailed study of State-Of-Art about ridge waveguides and ESIW. The electromagnetic simulator CST will be used to realize the corresponding designs and analysis.

The objective of this project is, therefore, designing of the ridge waveguides in ESIW and the transition to a planar line in order that it can be fabricated, measured and validated after all this process