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

Análise dos Modos Ressonantes em Antenas de Microfita sobre Substratos Iso/Anisotrópicos por Técnicas da Ressonância Transversa

Neste trabalho, são utilizadas a Técnica da Ressonância Transversa (TRT) e a Técnica da Ressonância Transversa Modificada (MTRT), para a determinação das freqüências dos modos ressonantes de antenas de microfita com patch quadrado, retangular e circular e com substratos isotrópicos e anisotrópicos. Para isso, é proposto um modelo da cavidade equivalente, onde a antena tipo patch retangular é representada como sendo a superposição de duas linhas infinitas em microfita, uma de largura W, representando a dimensão que expressa a largura do patch, e a outra com largura L, representando a dimensão que expressa o comprimento do patch. A avaliação da eficiência e aplicabilidade dos métodos citados é realizada comparando-se com resultados experimentais e obtidos através de outras técnicas. Três situações serão verificadas: estruturas com substrato infinito, estrutura com substrato tipo pedestal e estruturas com substrato truncado além dos limites da fita metálica. Os resultados obtidos demonstram que as técnicas de análise de onda completa utilizadas neste trabalho, por um formalismo matemático mais rigoroso, são eficientes e precisas tanto na aplicação em estruturas com substrato isotrópico como nas que possuem substrato anisotrópico. Inicialmente são consideradas apenas as estruturas com substratos isotrópicos, com diferentes constantes dielétricas, e é avaliada a influência da largura do substrato sobre as freqüências dos modos ressonantes das antenas. Posteriormente, a análise do truncamento do dielétrico é realizada para estruturas com substrato anisotrópico. Em todos os casos, os resultados experimentais, obtidos a partir da construção de protótipos, são confrontados com os obtidos a partir de simulação, utilizando as técnicas TRT e MTRT. No final, as técnicas descritas são utilizadas para antenas tipo patch circular, sendo utilizada uma técnica de equivalência para transformar a antena circular em outra quadrada ou retangular equivalente, dependendo do modo que se queira encontrar. Os resultados obtidos são então analisados, observando-se uma boa concordância e indicando a viabilidade do método. Após isso, são apresentadas as conclusões e sugeridos alguns temas para a continuidade deste trabalho