Filtro de elementos distribuidos

Los filtros convencionales se construyen a partir de inductores y condensadores, y los circuitos resultantes se describen mediante el modelo de parámetros concentrados, que considera que cada elemento está «concentrado» en un punto.

Estas discontinuidades presentan una impedancia reactiva a un frente de onda que viaja por la línea, y estas reactancias pueden ser diseñadas para servir como aproximaciones de inductores, condensadores o resonadores concentrados, según lo requiera el filtro.

Hoy en día, esta tecnología se encuentra en varios productos de consumo masivo, como los conversores (figura 1 muestra un ejemplo) utilizados con antenas parabólicas para televisión satelital.

[6]​ Para mayor claridad en la presentación, los diagramas en este artículo están dibujados con los componentes implementados en formato de stripline.

Las estructuras mostradas también pueden implementarse con técnicas de microstrip o stripline enterrado (con los ajustes adecuados en las dimensiones) y pueden adaptarse a cables coaxiales, cables bifilares y guías de onda, aunque algunas estructuras son más adecuadas para ciertas implementaciones que otras.

Este problema fue resuelto por K. Kuroda, quien utilizó transformadores de impedancia para eliminar los elementos en serie.

Sin embargo, se conoce al inventor de la stripline impresa: fue Robert M. Barrett, quien publicó la idea en 1951.

[32]​ Las investigaciones más recientes se han concentrado en nuevas clases matemáticas o variantes de filtros, como los pseudoelípticos, que siguen utilizando las mismas topologías básicas, o en tecnologías alternativas de implementación, como stripline suspendidas y finline.

Estos enlaces también fueron utilizados por otras industrias con grandes redes fijas, especialmente las cadenas de televisión.

Sin embargo, la fabricación en masa abarató la tecnología lo suficiente como para incorporarla en los sistemas domésticos de televisión por satélite.

Este dispositivo generalmente se encuentra en un contenedor blindado con un orificio en la parte superior para ajustar el núcleo.

Las líneas acopladas tienden a preferirse en tecnologías planares, donde son fáciles de implementar, mientras que los stubs se prefieren en otros contextos.

[44]​ Algunas estructuras comunes se ilustran en las figuras 3 y 4, junto con sus contrapartes de elementos concentrados.

Las estructuras de las figuras 3(c) y 3(e) tienen circuitos equivalentes que incluyen stubs colocados en serie con la línea.

Los filtros paso bajo se utilizan comúnmente para suministrar polarización de corriente continua (DC) a componentes activos.

[46]​ Se pueden agregar secciones adicionales según sea necesario para mejorar el rendimiento del filtro, al igual que en su contraparte de elementos concentrados.

En este caso, una solución es conectar dos stubs más estrechos en paralelo, es decir, un stub a cada lado de la línea.

El filtro resultante se asemeja al de la figura 5, pero está diseñado con principios completamente diferentes.

Un stub estrecho en comparación con λ puede considerarse conectada en su línea central, y los cálculos basados en esta suposición predicen con precisión la respuesta del filtro.

Sin embargo, para un stub ancho, los cálculos que asumen una conexión en un punto definido de la línea principal producen inexactitudes.

Este se define como la relación entre el ancho de banda y la frecuencia central geométrica.

La limitación de esta topología es que su rendimiento (en particular, la pérdida por inserción) se deteriora con un ancho de banda fraccional creciente, por lo que no se obtienen resultados aceptables con un Q inferior a aproximadamente 5.

Con este filtro es posible lograr anchos de banda fraccionales más amplios que con el filtro de ranura capacitiva, pero surge un problema similar en las placas impresas: la pérdida dieléctrica reduce el factor Q.

De esta forma, las líneas pueden acoplarse a lo largo de su ancho, lo que resulta en un acoplamiento mucho más fuerte que cuando están borde a borde, y se permite un espacio mayor para el mismo rendimiento.

[58]​ En otras tecnologías (no impresas), se pueden preferir líneas de circuito cerrado porque el cortocircuito proporciona un punto de fijación mecánica para la línea, y no se requieren aislantes dieléctricos que reduzcan el Q para su soporte mecánico.

Sin embargo, la supresión de esta banda espuria requiere un ajuste perfecto de las líneas acopladas, lo cual no se logra en la práctica, por lo que inevitablemente aparece una banda espuria residual a esta frecuencia.

Estos dobleces se ven a menudo en stubs largos donde no podrían ajustarse al espacio disponible de otra manera.

Las líneas pueden ser barras rectangulares o varillas circulares, y es sencillo conectarlas a un formato de línea coaxial.

Los otros extremos están terminados con capacitores conectados a tierra, clasificando así el diseño como semiconcentrado.

[69]​ Los filtros paso alto genuinos son difíciles, si no imposibles, de implementar con elementos distribuidos.