ANTECEDENTES DE LA INVENCION Son conocidas estructuras periodicals basadas en resonadores de anillos abiertos para sintetizar respuestas frecuenciales de rechazo de banda y para conseguir propiedades de focalización de ondas electromagnéticas propagándose en el espacio. Dichas estructuras se basan en el hecho de que en la vecindad de la frecuencia de resonancia, tales anillos se pueden comportar como un medio efectivo con valores extremos de permeabilidad (positiva por debajo de la resonancia y negativa por encima de ella). Para ello es necesario que dichas estructuras periodicals sean irradiadas con el campo magnetic polarizado paralelamente al eje de los anillos.

Siendo asi, se inhibe la propagación de senates electromagnéticas en una banda de frecuencias estrecha alrededor de la frecuencia de resonancia, y, por tanto, se obtiene un compbrtamiento de rechazo de banda.

Zambien son conocidas estructuras periodicals basadas en resonadores de anillos abiertos para sintetizar respuestas pasa banda. En este caso se requiere, ademas de

los anillos, de una estructura adicional superpuesta capaz de proporcionar un valor negativo de la permitividad efectiva del medio hasta valores frecuenciales por encima de la frecuencia de resonancia de los anillos abiertos. De esta forma, en aquella region donde coexistan valores negativos para la permeabilidad y permitividad efectivas, sera posible la propagación de senales, y por tanto se obtiendra una respuesta pasa banda, resultando un medio de transmisión en el que la velocidad de fase y grupo son antiparalelas (material zurdo). Entre estas estructuras, cabe citar las basadas en resonadores de anillos abiertos y postes metálicos colocados en filas alternadas. Dichos postes metalicos emulan un plasma escalado a frecuencias de microondas y milimetricas, confiriendo un valor negativo de la permitividad al medio hasta una frecuencia (frecuencia plasma) que depende de las dimensiones radiales de los postes y de la separation de los mismos.

Tambien se han propuesto estructuras basadas en resonadores de anillos abiertos incrustados en una guia de ondas rectangular, la cual tambien emula un plasma de microondas hasta la frecuencia de corte de la guia.

Por otra parte, estas estructuras se comportan como elementos de corriente electrica o magnetica que posibilitan la emission y reception de ondas electromagnéticas a modo de antena. Mediante una agrupación periodic de tales estructuras, se puede observar experimentalmente la emission o reception de radiation gracias a que la estructura permite la propagación de ondas rapids.

Una limitation de las anteriores estructuras para su <BR> <BR> utilización practice como filtros, antenas, etc. , es el

hecho de que no son compatibles con las tecnologias de fabricación de circuitos (circuitos impresos o tecnologias microelectronicas), pues se trata de estructuras tridimensionales.

Otra importante limitation de las citadas estructuras se refiere al hecho que presentan pérdidas muy significativas en la banda de paso, siendo inviable el uso de las mismas como filtros y antenas. Tales pérdidas no son tanto debidas a radiation o a pérdidas ohmicas o dielectricas, sino que mas bien son consecuencia de la falta de adaptation entre el medio y las sondas de medida.

Son conocidas estructuras basadas en lineas de transmisión planares en las que coexisten valores negativos de permeabilidad y permitividad efectivas en un determinado rango de frecuencia, pero en ningun caso se trata de estructuras resonantes, ni en dichas estructuras se utilizan resonadores de anillos cortados para la obtention de respuestas de rechazo de banda o pasa banda estrechas.

DESCRIPCION DE LA INVENCION El objetivo de la presente invention es resolver los inconvenientes mencionados referidos a las estructuras basadas en anillos abiertos, desarrollando un filtro basado en un medio de transmisión planar que puede actuar como filtro pasa banda, de rechazo de banda o antenas elementales o agrupaciones de las mismas, operativo a frecuencias de microondas y ondas milimétricas y compatible con las tecnologias planares de fabricación de circuitos, y con las modernas técnicas de micromecanizado.

De acuerdo con este objetivo, el filtro para microondas y ondas milimétricas de la presente invencion, se caracteriza por el hecho de que comprende un medio de transmisión planar que incluye una tira conductora, plano de masa metálico y substrato dieléctrico y por el hecho de que comprende por lo. menos un resonador de anillos abiertos.

Esta caracteristica permite realizar filtros de dimensiones muy reducidas, debido a que las dimensiones de los resonadores de anillos abiertos son mucho menores que la longitud de onda a la frecuencia de resonancia de los anillos abiertos.

Ademas, dichos filtros presentan bajas pérdidas de inserción en la banda de paso, su diseno es muy simple y su proceso de fabricación es compatible con las tecnologias de fabricación de circuitos impresos e integrados.

Presentan tambien una elevada selectividad frecuencial como consecuencia del elevado factor de calidad de los resonadores de anillos abiertos.

Preferiblemente, los resonadores de anillos abiertos son metálicos y estran dispuestos en acoplamiento magnetic con el medio de transmisión planar.

Dichos resonadores de anillos abiertos comprenden al menos un par de anillos metalicos concentricos (mismo nivel) o bien un par de anillos dispuestos uno encima del otro, con aberturas en algun punto de los mismos al efecto de conseguir una estructura resonante. Se incluyen zambien los resonadores de anillos abiertos en espiral.

Para conseguir una respuesta en frecuencia del filtro tipo pasa banda, es necesario introducir un tipo de

periodicidad al medio de transmisión planar consistente en la disposición de uniones metálicas entre la tira conductora y los planos de masa metálicos de dicho medio de transmisión planar.

Segun otra realizacion, la tira conductora esta separada eléctricamente del plano de masa metalico, comportándose como un filtro de rechazo de banda. En este caso, por el hecho de que no existe union entre la tira conductora y los planos de masa metálicos, es decir, estran totalmente separados, el filtro presenta una respuesta en frecuencia tipo de rechazo de banda.

Segun aun otra realizacion, los resonadores de anillos abiertos de la última topología presentada son metálicos y estran dispuestos en serie con la tira conductora. La inserción en serie a lo largo de la linea de transmisión de varios de estos anillos arriba mencionados, permite obtener filtros con respuesta frecuencial tipo pasa banda, con una impedancia inusualmente alta, excepto en la frecuencia de resonancia, donde se hacen transparentes'para la propagación electromagnética.

Preferiblemente el medio de transmisión planar esta basado en lineas de transmisión convencionales (coplanar, microtira, cinta) o variantes de las mismas. Gracias a esta caracteristica, los filtros se pueden implementar en cualquier tipo de linea de transmision compatible con las tecnologias de circuitos impresos o integrados. La linea de transmisión de cinta es conocida como stripline'.

Alternativamente, los resonadores de anillos abiertos estran grabados en el plano de masa metálico siendo su

superficie la negativa de la de los resonadores de anillos abiertos metalicos (anillos complementarios).

Segun una realización correspondiente a resonadores de anillos abiertos complementarios, existen brechas capacitivas periodicals en la tira conductora (tambien conocidas como"gaps"capacitivos), comportándose la estructura como un filtro pasa banda.

Segun otra realización para los resonadores de anillos abiertos complementarios, la tira conductora presenta continuidad, comportándose como un filtro de rechazo de banda. En este caso, por el hecho de que no existen brechas capacitivas (gaps'capacitivos) en la tira conductora, es decir, existe continuidad en toda la tira conductora, el filtro presenta una respuesta en frecuencia tipo de rechazo de banda.

Segun otra realización, para los resonadores de anillos, abiertos complementarios de la ultima topologia representada, la tira conductora presenta continuidad, comportandose como un filtro pasa banda. Solo en este caso, por el hecho de que no existen brechas capacitivas (gaps'capacitivos) en la tira conductora de la ultima configuración de anillos abiertos, es decir, existe continuidad en toda la tira conductora, el filtro presenta una respuesta en frecuencia tipo pasa banda.

Segun otra realizacion, el filtro comprende resonadores de anillos abiertos metálicos en acoplamiento magnetic con el medio de transmisión planar y resonadores de anillos abiertos complementarios grabados en el plano de masa metalico, obteniéndose una respuesta pasa banda.

Adicionalmente, los anillos abiertos son de geometria circular o poliedrica, presentan una pluralidad de

elementos metalicos y/o aberturas grabados en uno o mas niveles de metal.

La combinación de todas estas caracteristicas de los anillos abiertos, permite conseguir una estructura resonante en un amplio margen frecuencial.

Ventajosamente, el filtro presenta multiples bandas de paso o de rechazo, con ancho de banda controlable mediante el numero de aberturas y/o la disposición de los resonadores de anillos abiertos y/o de su geometria Ventajosamente, el filtro es reconfigurable electrónicamente e incorpora interruptores microelectromecanicos (MEMS).

Adicionalmente, se puede implementar una antena para microondas u ondas milimétricas segun cualquiera de las realizaciones anteriores.

El hecho de que los diagramas de radiation presentan unos buenos niveles de directividad y polarizacion, permite que el filtro se comporte como una antena, ya que elimina las ondas incidentes mediante la radiación de las mismas. Ademas se pueden implementar variantes basadas en agrupaciones de antenas en bateria. Un ajuste adecuado de las propiedades de los anillos permite enfatizar las propiedades de radiation de dichas estructuras permitiendo su empleo para la emission y recepcion de ondas electromagneticas.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto, se acompanan unos dibujos en los que, esquematicamente y solo a titulo de ejemplos no limitativos, se representa una

realización preferida del medio de transmisión planar y varias topologias de resonadores de anillos.

La figura 1 muestra en perspectiva un medio de transmisión planar consistente en una guia de ondas coplanar enterrada (es decir, con substrato dieléctrico por arriba y por debajo de la tira conductora y los planos de masa).

En la figura 2 se muestran algunas topologias de resonadores de anillos abiertos, en espiral y en configuración serie.

La figura 3 muestra la topologia de una realización preferida para un filtro pasa banda con tres etapas de resonadores de anillos y realizado mediante una guia de ondas coplanar enterrada (es decir rodeada de substrato dieléctrico por arriba y por abajo), con los anillos grabados en las caras exteriores del substrato dielectrico, y con uniones metalicas estrechas entre la tira conductora central y los planos de masa de la guia de ondas coplanar situadas al mismo nivel de los anillos.

La figura 4 muestra un gráfico de la respuesta frecuencial medida del filtro de la invencion correspondiente a la realización preferida, y la figura 5 muestra un diagrama de radiation tipico de las estructuras reivindicadas de esta invencion.

DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PREFERIDA La figura 1 de la presente invention muestra una estructura de medio de transmisión planar 1 tipo guia de ondas coplanar enterrada, es decir, con substrato dieléctrico 2 a ambos lados del plano metalico central 10

en el que se define la tira conductora 3, separada de los planos de masa metálicos 4 por las ranuras 9, zambien llamadas slots. Alternativamente, la guia de ondas coplanar puede consistir de la misma estructura que la mostrada en la figura 1, pero solamente con substrato dieléctrico 2 a uno de los lados del plano metálico central 10, que contiene el conductor central y los planos de masa metálicos 4. 0 cualquier otro tipo de configuración con multiples capas de substrato dieléctrico 2. Zambien son posibles otros medios de propagacion, tales como la línea de transmisión microtira, de cinta, zambien llamada stripline', y en general cualquier medio de transmisión planar.

Para la realización de los filtros y antenas de altas prestaciones, es conveniente el uso de substrato dieléctricos 2 con bajas pérdidas dielectricas para obtener respuestas frecuenciales con las menores pérdidas posibles en la banda de paso 13 de los mencionados filtros y antenas.

La figura 2 muestra algunos ejemplos de resonadores de anillos abiertos 5, los cuales se caracterizan por presentar dos anillos abiertos 8 metalicos, es decir, con aberturas 7 en algun punto.

La topologia 5a comprende dos anillos abiertos 8 metálicos concéntricos cada uno de ellos con una abertura 7, estando dispuestas dichas aberturas 7 a 180°.

La topologia 5b comprende dos anillos abiertos 8 metálicos concéntricos cada uno de ellos con dos aberturas 7 dispuestas a 180° entre si, estando dispuestas dichas aberturas 7 en la misma posicion y estando unidos un

extremo del anillo abierto 8 metálico con el extremo opuesto del otro.

La topologia. 5c comprende dos anillos abiertos 8 metálicos superpuestos en diferentes planos, cada uno de ellos con una abertura 7, estando dispuestas dichas aberturas 7 a 180°.

La topologia 5d comprende dos anillos abiertos 8 metálicos concéntricos cada uno de ellos con dos aberturas 7 dispuestas a 180° entre si, estando dispuestas las aberturas 7 de un anillo a 90° respecto de las del otro.

La topologia 5e comprende dos anillos abiertos 8 metalicos concéntricos en espiral, cada uno de ellos con una abertura 7, estando dispuestas dichas aberturas 7 en la misma posicion y estando unido un extremo del anillo abierto 8 metálico con el extremo opuesto del otro.

La topologia 5f comprende dos anillos abiertos 8 metálicos concéntricos simetricos, cada uno de ellos con una abertura 7, estando dispuestas dichas aberturas 7 en la misma posicion y dispuestos en serie con la tira conductora 3.

La figura 3 muestra la topologia de un filtro 11 con estructura de guia de ondas coplanar enterrada y basada en resonadores de anillos abiertos 5 metalicos, con aberturas 7 en lados opuestos, y grabados en las caras exteriores del substrato dieléctrico 2. En dicha topologia, que proporciona una respuesta frecuencial tipo pasa banda, se aprecian ademas uniones metalicas 6 estrechas, entre la tira conductora 3 y los planos de masa metálicos 4. El diseno del filtro 11, con respuesta tipo pasa banda, se basa en el hecho de que las uniones metálicas 6 entre la tira conductora 3 y los planos de masa metálicos 4

confieren a la estructura un comportamiento tipo plasma hasta una frecuencia (frecuencia plasma) que se controla con la anchura de las mencionadas uniones metalicas 6 y la separation entre las mismas, y que debe estar por encima de la frecuencia de resonancia de los resonadores de anillos abiertos 5a, 5b, 5c, 5d y 5e. Hasta dicha frecuencia plasma, las uniones metalicas 6 proporcionan al medio de propagación una permitividad efectiva con valor negativo. Ademas el diseno del filtro 11 se basa en las dimensiones de los resonadores de anillos abiertos 5a, 5b, 5c, 5d y 5e, incluyendo la separation entre los mismos y su anchura, que no tiene por que ser idéntica en cada anillo abierto 8 del resonador de anillos abiertos 5a, 5b, 5c, 5d y 5e. Dichas dimensiones determinan el valor de la frecuencia de resonancia del resonador de anillos abiertos 5a, 5b, 5c, 5d y 5e, mediante la cual se controla la position de la banda de paso 13 del filtro 11, que comienza en la frecuencia de resonancia del resonador de anillos abiertos 5a, 5b, 5c, 5d y 5e. Los resonadores de anillos abiertos 5a, 5b, 5c, 5d y 5e, estando en acoplamiento magnetic con el medio de propagacion, confieren al medio de propagación un valor negativo de la permeabilidad efectiva en una region frecuencial angosta, extendiéndose la banda de paso 13 del filtro 11 en dicha region donde coexisten valores negativos de la permitividad y permeabilidad efectivas.

Al objeto de obtener una banda de paso 13 con bajas pérdidas de insercion, el medio de transmisión planar 1 (guia de onda coplanar enterrada) debe disenarse con valores de la anchura de las ranuras 9 y de la tira conductora 3 para proporcionar un valor de la impedancia

caracteristica de dicho medio de transmisión planar 1 igual a 5092.

El filtro 11 se puede realizar zambien mediante otras topologias de resonadores de anillos abiertos 5 y con diferentes tipos de geometrias de tales resonadores de anillos abiertos 5 (redonda, cuadrada, y poliedrica en general). Zambien es posible la realización del filtro 11 mediante resonadores de anillos abiertos complementarios 5 y gaps capacitivos en la tira conductora 3.

La figura 4 muestra el gráfico correspondiente a la respuesta frecuencial 12 (perdida de inserción 12a y perdida de retorno 12b) del filtro 11 descrito en la presente invencion, con tres etapas de resonadores de anillos abiertos 5, donde se observan los bajos valores de perdidas en la banda de paso 13 y el corte abrupto en las zonas de transition 14.

Zambien se pueden realizar filtros de rechazo de banda con un diseno identico al descrito pero sin uniones metálicas 6 entre la tira conductora 3 y los planos de masa metálicos 4.

Con un diseno adecuado de las dimensiones de la estructura, las caracteristicas de radiation de la misma son potenciadas permitiendo su empleo como antena elemental o en agrupación de las mismas como se muestra en la figura 5, en la que se observa un diagrama de radiation tipico para una frecuencia de 6,5 GHz.