| Abstract | Los medios de transmisión y en particular las líneas de transmisión presentan cada vez un mayor interés en frecuencias de las bandas de Terahercios, para su posible aplicación en el diseño de dispositivos. Para las bandas de frecuencia clásicas utilizadas en la ingeniería de radiofrecuencia (30 MHz - 300 GHz), el comportamiento de los materiales metálicos con los que se construyen las líneas de transmisión suele corresponderse con el de un buen conductor (corrientes de conducción mucho mayores que corrientes de desplazamiento), y la caracterización electromagnética de las mismas (constante de propagación e impedancia característica) utiliza en la mayor parte de las situaciones ciertas aproximaciones basadas en el cumplimiento de las condiciones de Leontovich (condición de impedancia superficial en la superficie del conductor). Siendo todo ello, de particular importancia para la caracterización de la constante de atenuación. Sin embargo, a medida que la frecuencia de trabajo sube, el comportamiento de los materiales metálicos se aleja del modelo de conductor utilizado por la ingeniería de radiofrecuencia y dejan de poder realizarse las aproximaciones mencionadas. Estos cambios, además de afectar a la configuración del propio campo electromagnético, también pueden afectar de manera significativa la predicción de las pérdidas en la línea, característica de primordial importancia en ingeniería de comunicaciones. El objetivo del presente trabajo es presentar un análisis riguroso de algunas geometrías de línea de transmisión y comparar los resultados con los obtenidos por los modelos clásicos de la ingeniería de radiofrecuencia para intentar establecer algunos límites de los mismos. Para ello se propone: 1) utilizar un modelo más preciso para la descripción de los materiales metálicos y en particular el modelo de Drude (Lectures on electrical properties of material, 1990, Oxford Science Pub) y 2) realizar un análisis electromagnético preciso, tanto para el modo fundamental como para los modos superiores, de geometrías clásicas de líneas de transmisión. La validez del modelo utilizado queda justificada por la precisión con la que predice en frecuencias de miles de terahercios los denominados "Surface Plasmon Polaritons" sobre superficies metálicas, recientemente publicados (M. Mansuripur et al., OPN April 2007, pp. 44-49). Esta estructura es dual de la línea de transmisión de placas paralelas, que será utilizada en nuestros análisis. Se calculan la constante de propagación del modo fundamental (TM00 ó casi-TEM) y de los primeros modos superiores (TM01 y TE01) resolviendo la correspondiente ecuación característica del medio de transmisión (R E Collin, “Field theory of guided waves†, 1991, IEEE Press). Se presentará una comparación entre los diagramas de dispersión obtenidos mediante la aproximación de Leontovich y el análisis riguroso, para tratar de obtener los rangos de validez de las aproximaciones. |
