La experimentaci´on con frecuencias de 11 GHz y 55 GHz fueron propuestas a partir de los resultados obtenidos con las gu´ıas de onda integradas en sustrato a dichas frecuencias publicados en trabajos como [15]. La experimentaci´on con tales gu´ıas de onda ha arrojado resultados importantes en p´erdidas por aten- uaci´on, interacoplamiento y ancho de banda. La propuesta del presente tra- bajo tiene como planteamiento principal presentar una estructura guiada que pudiera lograr resultados similares a tales frecuencias de operaci´on, ofreciendo como ventaja la menor complejidad de construcci´on con respecto a las gu´ıas de onda integradas en sustrato.
El an´alisis cualitativo realizado mediante la implementaci´on del m´etodo DFDT en el an´alisis de propagaci´on electromagn´etica en las estructuras guiadas pro- puestas, representa el primer paso en el dise˜no y modelado de dichas estructuras guiadas en b´usqueda de un an´alisis cuantitativo y de la construcci´on de un pro- totipo f´ısico.
Fig. 4.12:Componente Ez vista en 2D con corte en x=52 en la gu´ıa de onda inmersa en diel´ectrico de ´ındice de refracci´on variable en la iteraci´on 1300, con f = 55 GHz
Fig. 4.13:Componente Ez en vista en 3D con corte en x=52 en la gu´ıa de onda inmersa en diel´ectrico de ´ındice de refracci´on variable en la iteraci´on 1300, con f = 55 GHz
4.4. Resumen
En la presente secci´on, los modelos para caracterizar la propagaci´on electro- magn´etica dentro de una gu´ıa de onda de placas planas paralelas y en un diel´ectrico disipativo, obtenidos en las secciones anteriores, fueron representa-
dos en notaci´on del m´etodo de diferencias finitas en el dominio del tiempo para poder hacer una implementaci´on directa en c´odigo computacional. Se mostraron los resultados obtenidos a partir de simulaciones de la propagaci´on dentro de la gu´ıa de onda, permitiendo observar la cantidad de energ´ıa disipada fuera de la gu´ıa. Los resultados m´as interesantes se obtuvieron con la estructura guiada excitada con unaf = 55 GHz, debido a los recursos computacionales requeridos para obtener dichas simulaciones.
El presente trabajo present´o los aspectos de modelado e implementaci´on del m´etodo de diferencias finitas en el dominio del tiempo en una estructura guiada basada en una gu´ıa de placas planas paralelas inmersa en material diel´ectrico. El electromagnetismo computacional como herramienta fundamental en la sim- ulaci´on de fen´omenos electromagn´eticos ha tenido gran auge en la ´ultima d´ecada en todo el mundo, uno de los m´etodos m´as populares es el m´etodo DFDT, que permite caracterizar sistemas basados en dichos fen´omenos, que posteriormente logran su culminaci´on mediante la realizaci´on f´ısica.
El modelo de la estructura guiada que se ha presentado en este trabajo pretende ser una alternativa interesante en las tecnolog´ıas de interconexi´on de circuitos electr´onicos a frecuencias del orden de las microondas y de las ondas milim´etri- cas, cuyo enfoque actualmente est´a dirigido al uso de los circuitos integrados en sustrato (SIC) y sus distintas derivaciones, principalmente las gu´ıas de onda integradas en sustrato (SIW), que han sido probadas con ´exito en circuitos cuya frecuencia de operaci´on esta en el rango anteriormente mencionado.
La propuesta realizada es fundamentada sobre el m´etodo DFDT que permi- ti´o obtener simulaciones de las distribuciones de campo el´ectrico y magn´etico dentro de la gu´ıa de onda y en el medio diel´ectrico con p´erdidas. Las simulaciones permitieron observar el comportamiento de dichas distribuciones a frecuencias de operaci´on de 11 GHz y 55 GHz. La verificaci´on de estos resultados es a trav´es de la construcci´on f´ısica del prototipo.
Con respecto a las simulaciones es importate mencionar el importante papel que desempe˜no el lenguaje Java. En primera instancia, se plante´o el problema para ser implementado en lenguaje C, sin embargo, al tratar de implementarse en otra plataforma de programaci´on (especificamente del sistema operativo Windows al sistema operativo GNU/Linux) dicho lenguaje se mostr´o vulnerable debido a su naturaleza dependiente de la plataforma donde es ejecutado. Otro aspecto interesante era nuestro deseo de implementar el algorimo del m´etodo DFDT de manera m´as estructurada y organizada, por lo que vimos en un lenguaje orientado a objetos la soluci´on m´as id´onea para llevar a cabo dicha tarea. Estos dos problemas en el dise˜no del software nos llevaron a la b´usqueda de un nuevo lenguaje para programar el m´etodo. Un primer candidato fue el lenguaje Ruby, el cual permit´ıa cierta flexibilidad en cuanto a plataforma de programaci´on y ejecuci´on, adem´as de hacer posible la estructuraci´on y organizaci´on deseada. Sin embargo, al ser un lenguaje interpretado, aumentaba en forma considerable el tiempo de c´alculo del m´etodo. La segunda y definitiva alternativa fue el lenguaje Java. Con ´este se obten´ıa una total independencia de plataforma y al ser un lenguaje precompilado, no aumentaba en forma considerable el tiempo de c´alculo. Una ventaja adicional que nos di´o el uso del lenguaje Java es la posibilidad de incrementar el espacio reservado de memoria f´ısica para ser usado por la m´aquina virtual de Java. Este aspecto se volvi´o indispensable en las simulaciones con frecuencias de operaci´on que rebasaban los 5 GHz, ya que las matrices fundamentales del algoritmo se volv´ıan demasiado grandes para reservarles espacio en memoria. Con esta ventaja, se pudo escalar el tama˜no de la memoria f´ısica 1.5 veces en Windows y hasta 4 veces en GNU/Linux, lo que permiti´o almacenar matrices de las dimensiones requeridas por el algoritmo. Los resultados mostrados en los experimentos son muy interesantes, sumergien- do la gu´ıa de onda en un sustrato de ´ındice refractivo variable se obtuvo un buen
confinamiento de la energ´ıa de la onda electromagn´etica y mostrando poca dis- persi´on fuera de ella. La ventaja de utilizar este tipo de sustrato fue evitar el cambio brusco entre los medios y con ello disminuir la reflexi´on de las ondas dentro de la misma gu´ıa. Por ello, la gu´ıa de onda propuesta puede ser con- siderada como una buena alternativa para las interconexiones de dispositvos electr´onicos para aplicaciones de telecomunicaciones de alta velocidad.