Diseño de líneas de retardo dispersivas explotando el elevado retardo que sufre un modo cerca del corte

Abstract

En este documento se estudia una técnica de diseño de líneas de retardo dispersivas o, en inglés, Dispersive Delay Lines (DDLs), con funcionamiento en reflexión cuya respuesta en frecuencia se caracteriza idealmente por un módulo de 0 dBs y un retardo de grupo que varía de forma lineal con la frecuencia. El método consiste en introducir una variación decreciente en la anchura de la guía rectangular a lo largo de su eje de propagación. Así, el modo fundamental TE10 entra en corte en diferentes puntos de la guía para cada frecuencia, reflejándose y obteniendo así valores de retardo crecientes en función de la misma. De esta manera, explotando el hecho de que cuando una frecuencia se acerca a la de corte de la guía el modo se propaga a una velocidad muy baja, se pueden conseguir mayores retardos que los obtenidos por los dispositivos que se encuentran en la literatura, teniendo así dimensiones muy compactas. Las estructuras conseguidas son total mente escalables, ofreciendo la posibilidad de funcionar en anchos de banda muy amplios y aportando valores altos de retardo de grupo. Además, se presenta la novedosa posibilidad de conseguir otros tipos de respuestas, exponiendo un caso en el que el retardo varía de forma cuadrática con la frecuencia. Adicionalmente, se muestra un procedimiento para extender el método a la tecnología conocida como Substrate Integrated Waveguide (SIW), que ofrece un tamaño más compacto frente a la guía de onda, resultando especialmente ventajoso para trabajar a frecuencias más bajas. Sus aplicaciones son clave en lo que se conoce como Analog Signal Processing (ASP), alternativo a Digital Signal Processing (DSP), ofreciendo destacables ventajas frente a este: su ancho de banda de operación no está limitado, su consumo de potencia es comedido y no necesita conversores analógico-digitales adicionales que suponen un gran coste económico cuando se requieren altas prestaciones.

In this document, a design technique for reflection-type Dispersive Delay Lines (DDLs), with an ideal frequency response characterized by a 0-dB magnitude and a group delay linearly dependent with frequency is presented. This method lies in introducing a decreasing variation in the width of the rectangular waveguide along its propagation axis. Thereby, the fundamental mode TE10 reaches the cutoff dim ensions at different points of the waveguide for each frequency, reflecting itself and leading to an increasing group delay value according to it. In such a way, exploiting the fact that the mode has a very low propagation speed when a frequency approaches the cutoff, higher delays with more compact dimensions than the ones observed in literature can be obtained. The achieved structures are totally scalable, being able to operate with wide bandwidths and offering high group delay values. Moreover, the novel possibility of getting different kinds of responses is demonstrated, particularizing for a quadratic delay device. Additionally, a procedure to extend the method to Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology is shown. This approach promises a compact size compared with the rectangular waveguide case, being especially beneficial when working at lower frequencies. Its applications are focused on Analog Signal Processing (ASP) as an alternative to Digital Signal Processing (DSP), giving remarkable advant ages over the latter: the operation bandwidth is not limited, the power consumption is negligible and it does not need additional A/D converters, which are very expensive when high performance is required.