ES2342816B2 - Superficie selectiva en frecuencia y plano conductor magnetico artificial a frecuencias inferiores a 1ghz, y sus usos. - Google Patents

Abstract

Superficie selectiva en frecuencia y plano conductor magnético artificial a frecuencias inferiores a 1 GHz, y sus usos.

La superficie selectiva en frecuencia (FSS) comprende una estructura periódica de metalizaciones (D) constituida por la repetición de la metalización de una celda unidad sobre un substrato dieléctrico (Y). El plano conductor magnético artificial (AMC) comprende al menos una FSS, situada sobre un plano de masa conductor (F). La invención es aplicable en sistemas de comunicaciones, especialmente en aquellos que requieran tamaños reducidos, como los portátiles, por ejemplo para la implementación de filtros o como plano de masa para antenas. De especial interés es su aplicación en el etiquetado pasivo en sistemas de identificación por radiofrecuencia en las bandas de UHF sobre metales o en entornos con presencia de metales, como en el de logística de hospitales, aeropuertos, estaciones, en la industria manufacturera, transporte, automoción, industria alimentaria y metalúrgica, entre otros.

Description

Superficie selectiva en frecuencia y plano conductor magnético artificial a frecuencias inferiores a 1 GHz, y sus usos.

La presente invención se refiere a una superficie selectiva en frecuencia y a un plano conductor magnético artificial a frecuencias inferiores a 1 GHz. La invención también se refiere a los usos de la superficie selectiva en frecuencia y del plano conductor magnético artificial sintetizado con ella, en sistemas de comunicaciones, para la implementación de filtros, como plano de masa para antenas y para etiquetado, y en sistemas de identificación por radiofrecuencia sobre metales, en la banda de UHF.

La invención es de aplicación en los sectores en los que se diseñen, produzcan, fabriquen y/o utilicen materiales y dispositivos para la identificación por radiofrecuencia preferentemente sobre metales o en entornos con presencia de metales, como por ejemplo en el de logística de hospitales, aeropuertos, estaciones, en la industria manufacturera, transporte, automoción, industria alimentaria, metalúrgica y fabricación de productos industriales, entre otros.

Estado de la técnica

Los sistemas de identificación por radiofrecuencia (RFID) están experimentando un gran auge debido a sus aplicaciones en la identificación, seguimiento, localización o detección de amplia variedad de objetos y también de seres vivos (L. Boglione, IEEE Microwave Magazine, Vol. 8, No. 6, 2007, pp. 30-32; R. Das, P. Harrop. IDTECHEX 2008. RFID Forecasts, Players & Opportunities 2008-2018; S. Miles, S. Sarma, J. Williams Co-Editors,Cambridge University Press, RFID Technology and Applications. 2008; S. Miles, Auto-ID Research: Auto-ID-Development and Adoption-A Worldwide Perspective. 2008. Laboratory for Manufacturing Productivity. Massachusetts Institute of Technology (MIT); M. Stewart, USA DOD Logistic AIT Office. DLA Expo Workshop, 2005).

Un sistema RFID está compuesto normalmente por tres elementos: la etiqueta (tag o transponder), el lector (reader) y el subsistema de procesamiento de datos (middleware). A su vez, una etiqueta que funcione por acoplo electromagnético está formada por una antena y un circuito integrado o chip (K. Finkenzeller. Wiley, Chichester, 2004). Las etiquetas se clasifican en activas, pasivas y semipasivas dependiendo de si incorporan o no una batería.

Recientemente, la tecnología RFID en la banda de UHF ha ganado popularidad en muchas aplicaciones, dado que proporciona un amplio rango de lectura de las etiquetas, capacidad de almacenamiento de información más grande y mayor velocidad de lectura de las etiquetas que bandas de frecuencia inferiores (LF y HF). (S. R. Aroor, D. Deavours, IEEE Systems Journal, Vol. 1, No. 2, December 2007; EPCglobal Inc.: EPC radio frequency identification protocols class-1 generation-2 UHF RFID protocols for communication at 860-960 MHz, V 1.2.0. Technical report, Octubre, 2008; ISO/IEC Standard: ISO 18000-6C). Además, en esta banda de UHF es posible la lectura simultánea de un número considerable de etiquetas. Sin embargo, uno de los grandes inconvenientes para el desarrollo e implantación de los sistemas de RFID en la banda de UHF en, por ejemplo, las cadenas de producción y suministro, es la naturaleza metálica de los objetos a identificar o la presencia de metales en los alrededores (L. Mo, H. Zhang, IEEE International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation, and EMC Technologies For Wireless Communications. 2007, pp 803-806; D. M. Dobkin, S. M. Weigand, IEEE APS 2005, pp135-138; J. T. Prothro, G. D. Durgin, J. D. Griffin IEEE APS 2006, pp 3241-3244). Esto se hace extensivo a la identificación de seres vivos en dichos ambientes.

En los sistemas RFID el material al que se adhiere la etiqueta debería tener un mínimo efecto sobre ella, para que funcione adecuadamente. Sin embargo, las antenas de las etiquetas no operan independientemente de los objetos que tienen cerca, sino que éstos pueden degradar sus propiedades de radiación en diferente grado. De hecho, el rango de lectura de las etiquetas y su estabilidad cambian dependiendo de las características de los materiales de las superficies sobre las que se colocan. Así, por ejemplo, si las superficies están hechas con materiales dieléctricos, el rango de lectura puede decrecer debido al desplazamiento de la frecuencia de resonancia. También puede verse mermada la eficiencia de radiación basada en la propiedad eléctrica de los materiales de la superficie. Más aún, si los objetos tienen conductividades altas, como sucede en el caso de objetos metálicos, entonces la degradación del rendimiento en las lecturas se hace significativa, dado que la componente tangencial del campo eléctrico sobre la superficie de metal decrece mucho (en el supuesto de un conductor eléctrico perfecto (PEC) se anula). Esta desventaja es más acusada al aumentar la frecuencia, por lo que las etiquetas de la banda de UHF son más susceptibles que las de bandas inferiores a los inconvenientes derivados de la presencia de metales en el sistema y su entorno.

Otro problema causado por la colocación de una antena cerca de una superficie metálica es el decrecimiento de su impedancia. Para que un sistema RFID pasivo funcione, es necesario conseguir que se entregue al chip de la etiqueta un nivel de potencia suficiente, procedente de la onda que incide sobre la etiqueta. La presencia de metales y degradación de la impedancia de entrada hace que se acople muy poca potencia al chip, y muy poca de la señal modulada puede ser devuelta desde el chip. Este inconveniente se solventa en parte con el uso de etiquetas activas, si bien a costa de un incremento en el precio de la etiqueta, por la necesidad de incluir una batería en la misma.

Además, el diseño de antenas para etiquetas RFID está sujeto a una serie de restricciones, si se pretende que las etiquetas reemplacen a un sistema de etiquetado masivo como el código de barras a nivel de objeto. Estas restricciones son de coste, ya que la antena ha de ser barata; de tamaño, para que la huella de la antena sea pequeña y así poder identificar objetos de dimensiones reducidas; y de pequeño espesor para que, por ejemplo, sean flexibles.

Son conocidas etiquetas pasivas basadas en antenas de parche microstrip, antenas planas con forma de F invertida (PIFA) y dipolos sintonizados sobre espuma (foam). Sin embargo, las antenas de parche microstrip tienen un escaso ancho de banda, necesitan un grosor no despreciable y normalmente son frágiles (quebradizas), eliminando la posibilidad de emplearlas en etiquetas flexibles de tipo pegatina. Las antenas planas con forma de F invertida (PIFA) son más pequeñas y tienen mayor ancho de banda, pero aún pequeño para identificación por radiofrecuencia RFID. Los intentos para aumentar el ancho de banda han conducido a estructuras complejas que implican un aumento de la dificultad de fabricación y del coste (M. Hirvonen, P. Pursula, K. Jaakkola, K. Laukkanen, Electron. Lett., vol.40, pp 848-850, Julio 2004). Además, el espesor sigue sin ser despreciable. Asimismo, las antenas PIFA necesitan al menos una pequeña metalización (shorting plate o shorting pin) lateral de conexión del elemento radiante con el plano de masa metálico, lo que hace que no sean apropiadas para etiquetas flexibles de tipo pegatina pues al doblar la etiqueta, dicha metalización podría quebrarse con facilidad. Los dipolos sintonizados para trabajar a una altura de un cuarto de longitud de onda a la frecuencia de interés sobre el plano de masa, requieren separar el dipolo del plano de masa mediante una capa de espuma (foam) del espesor mencionado, es decir, de un cuarto de longitud de onda a la frecuencia de interés, el cual no es despreciable a las frecuencias de la banda de UHF. Una versión mejorada lo constituyen las denominadas FAT Tags (Foam Attached Tags), que también hacen uso de una capa de espuma (foam) situada entre la etiqueta y el objeto a identificar. Algunos diseños son antenas PIFA que incorporan además espuma (W. Choi et al, ETRI Journal, Vol 28, No 2, Abril 2008). Si bien el espesor es más reducido que un cuarto de longitud de onda, sigue siendo considerable (ya que normalmente se intercalan capas de substrato dieléctrico y espuma) para etiquetado de objetos pequeños. Además, cuanto mayor sea el espesor de la capa de espuma, menos adecuado resulta el diseño para una etiqueta flexible o de tipo pegatina.

No se conocen diseños de conductores magnéticos artificiales (AMCs) que operen en frecuencias inferiores a 900 MHz y que tengan un tamaño de celda unidad lo suficientemente pequeño como para ser utilizables como plano de masa para etiquetas REID en la banda de UHF europea y, en general, en sistemas de comunicaciones portables en la banda de UHF. Además, son conocidos pocos diseños de conductores magnéticos artificiales para frecuencias en el rango de 900 MHz a 1 GHz, como por ejemplo el descrito en la patente WO/2003/107484, no sirviendo para la banda UHF de frecuencias de identificación por radiofrecuencia europea; los escasos diseños de dichas estructuras para frecuencias de las bandas de UHF distintas de la europea son complejos y difíciles de fabricar, con espesores nada despreciables y tamaño de celda base grande, lo cual imposibilita su uso en el etiquetado de objetos pequeños. Otra desventaja añadida es que tienen anchos de banda de comportamiento como conductor magnético artificial muy pequeños. La mayor parte de ellos se basan en varias capas de superficies selectivas en frecuencia (FSS) de espesor considerable, lo cual incrementa más el espesor del conductor magnético artificial. Además, algunos diseños emplean agujeros metalizados que atraviesan el substrato (S. Clavijo, R. E. Díaz, A. E. McKinzie, IEEE Transaction on Antenas and Propagation, Vol 51, No. 10,

\hbox{Octubre 2003, pp
2678-2689) lo cual les hace inutilizables en
etiquetas RFID flexibles.}

Descripción de la invención

A efectos de la presente invención y su descripción, FSS se refiere a superficie selectiva en frecuencia, entendiendo como tal aquella superficie constituida por la repetición periódica de una celda unidad y diseñada para reflejar o transmitir ondas electromagnéticas con discriminación de frecuencia. AMC se refiere a conductor magnético artificial. Hasta el presente momento no se han descubierto conductores magnéticos perfectos (PMCs) en la Naturaleza y por tanto, han de ser sintetizados. Una forma posible de sintetizar un AMC es situar una o varias FSS sobre un plano conductor. Los AMCs se comportan como PMCs sobre una determinada banda de frecuencias, que se considera la banda de funcionamiento AMC. Dicha banda está centrada en la frecuencia de resonancia del AMC, a la cual la fase del coeficiente de reflexión en el plano de la FSS es nulo y tiene como límites inferior y superior las frecuencias para las cuales dicha fase del coeficiente de reflexión toma los valores +90º y -90º respectivamente. En lo que a esta invención se refiere, el ancho de banda del AMC en % es la diferencia entre los límites superior e inferior de frecuencia de la citada banda de funcionamiento AMC dividida entre la frecuencia central o de resonancia y multiplicado por 100. Lambda (\lambda) se refiere a la longitud de onda en espacio libre a la frecuencia de resonancia de la estructura.

Además, a efectos de la presente invención y su descripción, agujeros metalizados, o también conocidos como vías o agujeros metalizados de conexión entre capas de un circuito, se refiere a aquellos que, atravesando el substrato, sirven para conectar la metalización periódica de la FSS con el plano de masa metálico inferior añadido para constituir el AMC.

La presente invención se refiere a una superficie selectiva en frecuencia (FSS) que comprende una estructura periódica de metalizaciones constituida por la repetición de la metalización de una celda unidad sobre un substrato dieléctrico. Dicha celda unidad es de un tamaño no superior a \lambda/25, y la constante dieléctrica relativa del substrato dieléctrico toma valores entre 18 y 140. Además, carece de agujeros metalizados que atraviesan el substrato. En una realización preferida, la celda unidad es como la ilustrada en la Fig. 1 de los dibujos, donde W= \lambda/32.55, P=\lambda/262.60 y C=\lambda/651.04.

La geometría de la celda unidad se divide en una cuadrícula interior centrada de 8 x 8 celdillas cada una de lado P= \lambda /262.60 que se numeran comenzando por el extremo superior izquierdo sucesivamente del 1 al 64 de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. En dicha cuadrícula están completamente metalizadas las celdillas 1, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 13, 16, 17, 18, 19, 24, 25, 27, 28, 29, 31, 32, 34, 37, 39, 42, 45, 46, 49, 50, 51, 52, 54, 55, 57, 58, 61, 62 y 64. Los pares de celdillas 1-10, 25-34, 52-61 y 55-64 están conectadas por un chaflán metalizado de anchura C= \lambda/651.04 que forma un ángulo de 135º con la línea horizontal que sigue la sucesión de celdas 1 a 8 o sus paralelas. Los pares de celdillas 12-19, 27-34, 39-46 y 45-52 están conectadas por un chaflán metalizado de anchura C= \lambda/651.04 que forma un ángulo de 135º con la línea vertical que sigue la sucesión de celdas 1 a 57 o sus paralelas.

La invención también se refiere al uso de dicha FSS en sistemas de comunicaciones.

Otro aspecto de la invención es un plano conductor magnético artificial (AMC) que comprende al menos una superficie selectiva en frecuencia (FSS), situada sobre un plano de masa conductor. La mencionada superficie selectiva en frecuencia (FSS) comprende a su vez una estructura periódica de metalizaciones constituida por la repetición de la metalización de una celda unidad sobre un substrato dieléctrico. Dicha celda unidad es de un tamaño no superior a \lambda/25, y con valores de la constante dieléctrica relativa del substrato dieléctrico de entre 18 y 140 y carece de agujeros metalizados que atraviesan el substrato.

En una realización preferida, el AMC comprende una sola de las mencionadas superficies selectivas en frecuencia sobre un plano de masa conductor. En una realización más preferida, la frecuencia de resonancia es menor o igual a 1 GHz. En una realización aún más específica, el espesor del AMC es no superior a \lambda/100. En otra realización aún más específica, las metalizaciones son de cobre. En otra realización aún más específica, las metalizaciones son de plata.

En otra realización preferida, el AMC comprende al menos una de las mencionadas FSS, con una celda unidad como la ilustrada en la Fig. 1 de los dibujos, donde W= \lambda55, P=\lambda/262.60 y C=\lambda/651.04. En una realización más preferida, el AMC comprende una sola superficie selectiva en frecuencia sobre un plano de masa conductor. En una realización aún más preferida, la frecuencia de resonancia es menor o igual a 1 GHz. En una realización todavía más específica, el espesor del AMC es no superior a \lambda/100. En otra realización todavía más preferida, las metalizaciones son de cobre. En otra realización todavía más específica, las metalizaciones son de plata.

Otro aspecto de la invención es el uso de un plano conductor magnético artificial (AMC) que comprende una sola de las mencionadas FSS situada sobre un plano de masa conductor, en sistemas de comunicaciones.

Otro objeto de la invención es el uso de un plano conductor magnético artificial (AMC) que comprende una sola de las mencionadas FSS con una celda unidad como la ilustrada en la Fig. 1 de los dibujos, donde W= \lambda/32.55, P=\lambda/262.60 y C=\lambda/651.04, en sistemas de comunicaciones.

En una realización preferida el uso en sistemas de comunicaciones, es como plano de masa para una antena.

En otra realización preferida el uso en sistemas de comunicaciones, es para la implementación de filtros en dichos sistemas.

Otro aspecto de la invención es el uso de un AMC que comprende una sola de las mencionadas superficies selectivas en frecuencia sobre un plano de masa conductor y donde la frecuencia de resonancia es menor o igual a 1 GHz, y el espesor del AMC es no superior a \lambda/100, en sistemas de comunicaciones.

Otro objeto de la invención es el uso de un plano conductor magnético artificial (AMC) que comprende una sola de las mencionadas FSS con una celda unidad como la ilustrada en la figura 1 de los dibujos, donde W= \lambda/32.55, P=\lambda/262.60 y C=\lambda/651.04, y donde la frecuencia de resonancia es menor o igual a 1 GHz, y el espesor del AMC es no superior a \lambda/100, en sistemas de comunicaciones.

En una realización preferida el uso en sistemas de comunicaciones, es como plano de masa para una antena. En una realización más preferida, la antena es de una etiqueta para objetos metálicos en sistemas de identificación por radiofrecuencia. En otra realización más preferida, la antena es de una etiqueta pasiva sobre objetos metálicos en sistemas de identificación por radiofrecuencia en la banda de UHF.

En otra realización preferida el uso en sistemas de comunicaciones, es para la implementación de filtros en dichos sistemas.

Una de las ventajas sobre el estado de la técnica actual es haber conseguido una superficie selectiva en frecuencia con una celda básica de pequeño tamaño, no superior a \lambda/25, y espesor no superior a \lambda/100, a frecuencias inferiores a 1 GHz. Esto posibilita una reducción considerable del tamaño y espesor del plano conductor magnético artificial y, en consecuencia, de la etiqueta que lo contiene, permitiendo la identificación de objetos pequeños en las bandas de UHF a nivel internacional. Además, el diseño de esta celda básica confiere al plano conductor magnético artificial un elevado ancho de banda (entre el 4 y el 6%), lo cual es un logro importante en esta banda de frecuencias, dado el pequeño tamaño y espesor de la celda.

La utilización del plano conductor magnético artificial como plano de masa sobre el que se sitúa la antena de la etiqueta, permite aislarla del metal consiguiéndose así un funcionamiento excelente sobre objetos metálicos, dando con ello solución a uno de los grandes problemas que está encontrando la RFID en las bandas de UHF para su desarrollo e implantación masiva. Además, supone un incremento de la ganancia y el ancho de banda de la antena, con respecto a otros planos de masa convencionales, así como una reducción considerable o la supresión de los lóbulos traseros de radiación y la disminución del tamaño de la antena y con ello de la etiqueta. Por lo tanto, pueden ser etiquetados objetos más pequeños que los que permite el estado de la técnica actual.

Dado que el diseño es planar, con una única capa de substrato dieléctrico y que además no incorpora agujeros metalizados, puede fabricarse masivamente mediante técnicas comunes de circuitos impresos, con lo que se reduce notablemente el coste de fabricación tanto de la superficie selectiva en frecuencia, del plano conductor magnético artificial y de la etiqueta en su conjunto. Estas características posibilitan su implementación sobre substratos flexibles, cosa que no sucede con las alternativas actuales que incorporen agujeros metalizados.

Una de las ventajas de la realización preferida del diseño de la celda unidad mostrado en la Fig. 1 de la FSS, es que su geometría posee simetría, lo cual impone menos restricciones a la polarización de la antena que se coloque sobre el AMC con ella sintetizado, facilitándose así la lectura de la etiqueta y aumentando con ello las posibilidades de identificación de los objetos.

Otra ventaja del diseño del plano conductor magnético artificial objeto de esta invención frente a otras alternativas utilizadas en diseños de antenas para la misma aplicación, es su escalabilidad. Para un mismo diseño geométrico de la metalización de la celda unidad de la FSS, se puede variar la frecuencia de resonancia para valores menores o iguales a 1 GHz, mediante el escalado correspondiente de la celda unidad, de tamaño siempre no superior a \lambda/25, y/o mediante la variación de la constante dieléctrica relativa \varepsilon_{r} del substrato en el rango entre 18 y 140. La escalabilidad confiere al diseño aquí presentado gran versatilidad. Esta ventaja se extiende a todos los usos que se mencionan tanto para la FSS como para el AMC en sistemas de comunicaciones, como por ejemplo la implementación de filtros.

Cuanto más baja es la frecuencia, conseguir un diseño de una FSS y un AMC pequeños constituye un logro más importante. Debido a la propiedad de escalabilidad, el mismo diseño geométrico conseguido para una banda de frecuencias UHF de RFID bajas, como la banda europea, puede emplearse en las bandas de frecuencias UHF de RFID más altas, como por ejemplo de USA y países asiáticos, reduciendo el tamaño de la celda unidad usando el mismo substrato dieléctrico, o manteniendo el tamaño y reduciendo la constante dieléctrica relativa \varepsilon_{r} del substrato. Con ello se evitan los costes de llevar a cabo un diseño totalmente nuevo para cada caso.

La invención resulta de aplicación en aquellos sectores en los que se diseñen, produzcan o utilicen superficies selectivas de frecuencia, como por ejemplo en sistemas de comunicaciones, para la implementación de filtros, como plano de masa para antenas y para etiquetado, en sistemas de identificación por radiofrecuencia sobre metales, en la banda de UHF o inferiores o iguales a 1 GHz y especialmente en aquellos sistemas que requieran tamaños reducidos, como los portátiles.

Particularmente, una de las aplicaciones del AMC de la presente invención es su utilización como plano de masa para antenas a frecuencias inferiores o iguales a 1 GHz debido a la mejora en las prestaciones de la antena como la mejora de la directividad y eficiencia de radiación, así como la disminución de los lóbulos traseros de radiación. De especial interés para la industria es su empleo como plano de masa para antenas en etiquetas pasivas en la banda de UHF para identificación de objetos metálicos o en ambientes en los que haya metales. Especialmente interesante es su empleo en la banda UHF de RFID europea, ya que las frecuencias asignadas (866 a 869 MHz) son de valor inferior a las bandas UHF de RFID de países como USA (902 a 928 MHz) y países de Asia/Pacífico (950 a 956 MHz). Su uso se extiende a todas las aplicaciones de identificación de piezas y/o productos finales metálicos, como por ejemplo: piezas en la industria automovilística y aeronáutica así como equipamiento electrónico, envases metálicos o latas en las industrias de alimentación, industrias metalúrgica y química, reciclado, identificación de pacientes en hospitales y localización de equipajes en aeropuertos, entre otras.

Breve descripción de los dibujos

Para la mejor comprensión de cuanto queda escrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos en los que se representa un caso práctico de realización del plano conductor magnético artificial.

La Fig. 1 corresponde a una vista superior de la geometría de la celda unidad (Z) o celda básica diseñada con sus elementos constitutivos. En esta figura, (X) indica la metalización de la celda unidad (Z), e (Y) indica el substrato dieléctrico de dicha celda unidad (Z); W se refiere al tamaño del lado de la celda unidad (Z) (que es cuadrada), siendo W=\lambda/32.55. P se refiere al tamaño base de la retícula regular utilizada en la metalización (X) de la celda unidad (Z), siendo P=\lambda/262.60; (T1) y (T2) se refieren a los dos tipos de chaflanes (T1) y (T2) en la metalización (X) de la celda unidad (Z). En la Fig. 1 también se indica la simetría de la celda unidad (Z) según el plano diagonal a-a'.

La Fig. 2 representa un detalle de los dos tipos de chaflanes (T1) y (T2) en la metalización (X) de la celda unidad (Z) acotados en función de P y referenciados respecto a la retícula regular utilizada en la metalización (X) de la celda unidad (Z), donde C=\lambda/651.04.

La Fig. 3 representa una vista en perspectiva de un plano conductor magnético artificial a partir de la repetición de 3 x 9 celdas unidad (Z) cuya geometría se corresponde con la de la Fig. 1, donde (D) se refiere a la estructura periódica de metalizaciones de la FSS, (Y) se refiere al substrato dieléctrico y (F) se refiere al plano de masa conductor.

La Fig. 4 representa la variación de la fase del coeficiente de reflexión en grados, < \Gamma > (º) medida sobre la estructura periódica de metalizaciones de la FSS (D), en función de la frecuencia, f.

Explicación de una forma de realización preferente

Para una mejor comprensión de la presente invención, se expone el siguiente ejemplo de realización preferente, descrito en detalle, que debe entenderse sin carácter limitativo del alcance de la invención.

Se implementó un plano conductor magnético artificial (AMC) utilizable como plano de masa para una antena de una etiqueta RFID pasiva en la banda de UHF europea. Para ello se utilizó una única FSS sobre un plano de masa conductor (F). Conforme a esto, el AMC en cuestión constaba de un plano de masa conductor (F), un substrato dieléctrico (Y) sobre el plano de masa conductor (F) y una estructura periódica de metalizaciones (D) constituida por la repetición de la metalización (X) de una celda unidad o básica (Z), sobre el substrato dieléctrico (Y). Concretamente, se utilizó plata en la estructura periódica de metalizaciones (D).

Para la construcción del AMC se utilizaron técnicas convencionales de fabricación de circuitos impresos, y específicamente, el estructurado láser, si bien también se puede fabricar mediante estructurado mecánico o fresado de alta precisión.

Para la banda de frecuencias de UHF europea, se utilizó como celda unidad (Z) un diseño con las dimensiones W=\lambda/32.55 de lado y \lambda/152 de espesor, para un substrato (Y) con una constante dieléctrica relativa \varepsilon_{r} de valor 25.

Mediante una agrupación de 3 x 9 celdas unidad (Z) con las características constitutivas que se acaban de citar, se obtuvo una realización preferente, pero no la única, del plano conductor magnético artificial en la banda de frecuencias de interés. Específicamente, y tal y como se deduce de la Fig. 4 se obtuvo un ancho de banda del 4.33%.

Claims (14)

1. Superficie selectiva en frecuencia que comprende una estructura periódica de metalizaciones (D) constituida por la repetición de la metalización (X) de una celda unidad (Z) sobre un substrato dieléctrico (Y), caracterizada porque la celda unidad (Z) es cuadrada de un tamaño W no superior a \lambda/25, porque la geometría de la celda unidad (Z) se divide en una cuadrícula interior centrada de 8 x 8 celdillas cada una de lado P= \lambda /262.60 que se numeran comenzando por el extremo superior izquierdo sucesivamente del 1 al 64 de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, estando en dicha cuadrícula completamente metalizadas las celdillas 1, 5, 6, 7, 8,10,12, 13,16,17,18, 19, 24,25, 27,28,29, 31, 32, 34, 37, 39,42, 45,46, 49, 50, 51, 52, 54, 55, 57, 58, 61, 62 y 64, estando los pares de celdillas 1-10, 25-34, 52-61 y 55-64 conectadas por un chaflán metalizado de anchura C= \lambda/651.04 que forma un ángulo de 135º con la línea horizontal que sigue la sucesión de celdas 1 a 8 o sus paralelas, y estando los pares de celdillas 12-19, 27-34, 39-46 y 45-52 conectadas por un chaflán metalizado de anchura C= \lambda/651.04 que forma un ángulo de 135º con la línea vertical que sigue la sucesión de celdas 1 a 57 o sus paralelas, porque la constante dieléctrica relativa del substrato dieléctrico (Y) toma valores entre 18 y 140, porque carece de agujeros metalizados que atraviesen el substrato (Y), y porque la frecuencia de resonancia es menor o igual a 1 GHz, siendo \lambda la longitud de onda en espacio libre a la frecuencia de resonancia de la estructura.

2. Plano conductor magnético artificial que comprende una o más superficies selectivas en frecuencia según la reivindicación 1 situada sobre un plano de masa conductor (F), caracterizado porque la frecuencia de resonancia es menor o igual a 1 GHz.

3. Plano conductor magnético artificial según reivindicación 2 caracterizado porque su espesor es no superior a \lambda/100.

4. Plano conductor magnético artificial según reivindicación 2 caracterizado porque las metalizaciones (D) son de cobre.

5. Plano conductor magnético artificial según reivindicación 2 caracterizado porque las metalizaciones (D) son de plata.

6. Uso de la superficie selectiva en frecuencia de la reivindicación 1 en sistemas de comunicaciones.

7. Uso del plano conductor magnético artificial de la reivindicación 2 en sistemas de comunicaciones.

8. Uso según la reivindicación 7 como plano de masa para una antena.

9. Uso según la reivindicación 7 para la implementación de filtros en sistemas de comunicaciones.

10. Uso del plano conductor magnético artificial de la reivindicación 3 en sistemas de comunicaciones.

11. Uso según la reivindicación 10 como plano de masa para una antena.

12. Uso según la reivindicación 10 para la implementación de filtros en sistemas de comunicaciones.

13. Uso según la reivindicación 11 como plano de masa para una antena de una etiqueta para objetos metálicos en sistemas de identificación por radiofrecuencia.

14. Uso según las reivindicación 11 como plano de masa para una antena de una etiqueta pasiva sobre objetos metálicos en sistemas de identificación por radiofrecuencia en la banda de UHF.