Caracterização de estruturas planares com substratos Iso/Anisotrópicos truncados através da técnica da ressonância transversa modificada

This work presents a theoretical and numerical analysis using the transverse resonance technique (TRT) and a proposed MTRT applied in the analysis of the dispersive characteristics of microstrip lines built on truncated isotropic and anisotropic dielectric substrates. The TRT uses the transmission lines model in the transversal section of the structure, allowing to analyze its dispersive behavior. The difference between TRT and MTRT consists basically of the resonance direction. While in the TRT the resonance is calculated in the same direction of the metallic strip normal axis, the MTRT considers the resonance in the metallic strip parallel plane. Although the application of the MTRT results in a more complex equivalent circuit, its use allows some added characterization, like longitudinal section electric mode (LSE) and longitudinal section magnetic mode (LSM), microstrips with truncated substrate, or structures with different dielectric regions. A computer program using TRT and MTRT proposed in this work is implemented for the characterization of microstrips on truncated isotropic and anisotropic substrates. In this analysis, propagating and evanescent modes are considered. Thus, it is possible to characterize both the dominant and higher order modes of the structure. Numerical results are presented for the effective permittivity, characteristic impedance and relative phase velocity for microstrip lines with different parameters and dimensions of the dielectric substrate. Agreement with the results obtained in the literature are shown, as well as experimental results. In some cases, the convergence analysis is also performed by considering the limiting conditions, like particular cases of isotropic materials or structures with dielectric of infinite size found in the literature. The numerical convergence of the formulation is also analyzed. Finally, conclusions and suggestions for the continuity of this work are presented

Este trabalho apresenta os fundamentos teóricos da técnica da ressonância transversa (TRT) e da técnica da ressonância transversa modificada (MTRT) aplicada na análise das características dispersivas de uma microfita considerando substratos dielétricos isotrópicos e anisotrópicos truncados. A TRT utiliza o modelo da linha de transmissão na seção transversal da estrutura, permitindo analisar o seu comportamento dispersivo. A diferença entre a TRT e MTRT consiste basicamente na direção da ressonância. Enquanto na TRT a ressonância é calculada ao longo do eixo normal à fita metálica, a MTRT considera a ressonância no plano paralelo à fita metálica. Embora a aplicação da MTRT resulte num circuito equivalente mais complexo, sua utilização permite a caracterização mais precisa, incluindo modo elétrico de seção longitudinal (LSE) e modo magnético de seção longitudinal (LSM), microfitas com substrato truncado, ou estruturas planares com multiplas regiões dielétricas. Um programa computacional utilizando a TRT e MTRT é discutido e desenvolvido para caracterização de microfitas sobre substratos isotrópicos e anisotrópicos truncados. Na análise, consideram-se modos propagantes e evanescentes. Assim, é possível caracterizar não somente o modo fundamental, mas também os modos de ordem superior da estrutura. São apresentados resultados numéricos para as diversas grandezas, ou seja, permissividade efetiva, impedância característica e velocidade de fase relativa para microfita com diferentes parâmetros e dimensões do substrato. São feitas comparações com outros resultados disponíveis na literatura e, também, com resultados determinados experimentalmente. Em alguns casos, os resultados são comparados como casos particulares de materiais isotrópicos ou de estruturas com dielétricos de tamanho infinito encontradas na literatura, tendo sido observada uma excelente concordância. Apresenta-se, ainda, um estudo de convergência da formulação proposta e, finalmente, conclusões e sugestões para continuidade do trabalho