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Este trabajo basado en óptica integrada se centra en el estudio y diseño de un acoplador de interferencia multi-modal (MMI). Para comprender este concepto, es necesario analizar los fundamentos teóricos de la luz en una guía de ondas. Estas guías permiten la propagación de la luz a través de medios dieléctricos, confinándola en una estructura microscópica. Posteriormente, se examinan los acopladores direccionales, que consisten en dos guías de ondas cercanas entre sí. Estos acopladores permiten la transferencia eficiente de luz de una guía a otra. Se analizan los principios de funcionamiento y los factores que afectan a la eficiencia de acoplamiento. Finalmente, se aborda el diseño del acoplador de interferencia multi-modal (MMI). Este dispositivo es capaz de dividir la luz incidente en varias salidas, utilizando interferencia constructiva y destructiva. Se exploran las características de diseño, como las dimensiones de la estructura, el índice de refracción del material y la longitud de onda de operación. El objetivo es lograr un acoplador MMI eficiente y de bajas pérdidas, adecuado para aplicaciones de comunicación óptica. This work based on integrated optics focuses on the study and design of a multimode interference (MMI) coupler. To understand this concept, it is necessary to analyse the theoretical foundations of light in a waveguide. These waveguides allow the propagation of light through dielectric media, confining it in a microscopic structure. Subsequently, directional couplers, which consist of two waveguides close to each other, are examined. These couplers allow the efficient transfer of light from one guide to the other. The principles of operation and factors affecting coupling efficiency are discussed. Finally, the design of the multi-mode interference (MMI) coupler is discussed. This device is capable of splitting incident light into several outputs, using constructive and destructive interference. Design features such as the dimensions of the structure, the refractive index of the material and the operating wavelength are explored. The aim is to achieve an efficient, low-loss MMI coupler suitable for optical communication applications. Graduado o Graduada en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación por la Universidad Pública de Navarra Telekomunikazio Teknologien Ingeniaritzako Graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoan

RESUMEN: Este Trabajo Fin de Máster consiste en el estudio y diseño de polarizadores en guía de onda en banda Ku. Un polarizador es un elemento del sistema de alimentación de las antenas en el que se introduce una señal con una polarización y se obtiene la misma señal con una polarización diferente a la salida. A lo largo de este trabajo pretendo analizar el marco teórico y el estado del arte del diseño de polarizadores en diversos tipos de guía de onda para, posteriormente, realizar el diseño y mejora de este tipo de elementos. En primer lugar, investigo sobre polarizadores corrugados en guía de onda cua­drada. Este circuito es una estructura sencilla ampliamente conocida. Estudio el número de secciones corrugadas necesarias para obtener distintos valores de ancho de banda con un bajo error en la diferencia de fase (∆∅= 90 ± 3º ) y manteniendo unas pérdidas de retorno bajas (> 25dB). En segundo lugar, estudio los polarizadores utilizando estructuras "ridge" tanto en guía de onda cuadrada como en circular. Presento varios diseños que mantienen los mismos objetivos que se plantean para los polarizadores en guía cuadrada con corruga­ciones. Finalmente, analizo todos los resultados obtenidos indicando ventajas e inconve­nientes de las distintas estructuras planteadas en este trabajo. También doy indicaciones para posibles trabajos futuros en este campo. ABSTRACT: This master's Thesis consists of the study and design of Ku-band waveguide polarizers. A polarizer is an element of the antenna feed system to which a signal with one polarization enters and the same signal exits with a different polarization at the output. The work aims to analyze the theoretical framework and state of the art in the design of polarizers in various types of waveguides to, subsequently, perform the design and improvement of this type of element. First, I work with corrugated polarizers in the square waveguide. This circuit is a simple structure widely investigated. The number of corrugated sections required to obtain different bandwidth values with a low phase difference error (∆∅= 90 ± 3) and maintaining low return loss ( > 25dB) is studied. Second, I study polarizers using ridge structures m both square and circular lines. I present several designs that maintain the same objectives as those proposed for corrugated guide polarizers. Finally, I analyze all the results, indicating the advantages and disadvantages of the different structures proposed in this work. Also, I give indications for possible future work in this field. Máster en Ingeniería de Telecomunicación

Trabajo de Investigación En este trabajo de grado se realiza un estudio para el diseño y simulación de una guía de onda en impresión 3D, aplicando material conductivo de grafeno. El modelo diseñado se basa en la guía de onda comercial WR-90, con la que se realizan los cálculos y simulaciones para verificar la viabilidad de aplicar el grafeno en las guías de onda. Pregrado Ingeniero Electrónico INTRODUCCIÓN 2. ANTECEDENTES 3 .PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4. OBJETIVOS 5. JUSTIFICACIÓN 6. ALCANCES Y LIMITACIONES 7. MARCO REFERENCIAL 8. METODOLOGIA CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

[ES] Este proyecto de fin de grado consiste en medir las pérdidas de energía de un rayo de luz al pasar por una guía de onda ante diferentes muestras en su superficie. Para ello se utilizará una placa de desarrollo ESP32 para tomar las medidas provenientes de dos fotorreceptores y se utilizará el lenguaje de programación de Arduino para el código. También, se diseñará una interfaz de usuario mediante la funcionalidad App Designer de Matlab. Dicha interfaz se comunicara con la placa ESP32 mediante el protocolo de comunicación bluetooth, [EN] This final degree project consists of measuring the energy losses of a light ray when going through a waveguide with different samples on its surface. As a consequence of this goal, an ESP32 development board will be used to take the measurements from two photoreceptors, and the Arduino programming language will be used for the code. Also, a user interface will be designed using the Matlab App Designer functionality that will communicate with the ESP32 through the Bluetooth communication protocol.

[ES] En este proyecto de investigación, se propone el diseño, la fabricación y el análisis de dispositivos pasivos de microondas. Se plantea una nueva técnica de fabricación basada en la impresión 3D con un posterior metalizado, que aporta mejoras a los métodos tradicionales de fresado sobre metal, con una integración en circuitos planares de las piezas fabricadas. De este modo, se logran producir dispositivos ligeros, con capacidad para manejar altas potencias con bajas pérdidas energéticas y con una buena respuesta electromagnética. Todo ello, de forma rápida, sencilla y económica; por lo que resulta muy atractivo en campos donde no se exige una miniaturización extrema ni una producción en masa como, por ejemplo: sistemas vehiculares, aeronaves o estaciones base. Además, también facilitará los procesos de prototipado en los laboratorios de investigación. Para alcanzar los objetivos, se analizarán los efectos que supone la fabricación al comportamiento de los dispositivos, caracterizándolos y proponiendo las soluciones convenientes., [EN] This research project proposes the design, fabrication and analysis of passive microwave devices. A new manufacturing technique based on 3D printing with a subsequent metallization is proposed. This technology is an improvement on traditional metal milling methods, with integration into planar circuits of the manufactured devices. In this way, it is possible to produce lightweight devices with the capacity to handle high power with low energy losses and with a good electromagnetic response. All this quickly, easily and cost-effective, making it very attractive in fields where extreme miniaturisation and mass production are not required, such as vehicle systems, aircraft or base stations. Moreover, it will also facilitate prototyping processes in research laboratories. To achieve the objectives, the effects of manufacturing on device performance will be analysed, characterised and solutions will be proposed.

Não recebi financiamento The integrated photonics has been consolidated in the last years in part by the ability to meet the recent demand for the miniaturization of photonic devices. Waveguides and optical microcavities stand out among the main components used in integrated photonics. Waveguides consist of structures capable of guiding electromagnetic waves between their starting and endpoints, based on the difference in the refractive indices of two or more materials to keep light confined by guiding them inside the chip. The optical microcavities are simple photonic structures, mostly in the form of disks or rings, which allow the photons to be strongly confined in a tiny volume. Several integrated photonic devices take advantage of the optical characteristics of these structures, which combined, guarantee the design of integrated photonic chips, fabricated in laboratories of universities, companies, and foundries. One of the largest applications of integrated photonic chips is in optical sensors, called lab-on-a-chip, which allows several lab functions on a single chip in order to achieve high-performance automation and screening. In particular, sensors based on photonic molecules (PMs), which are combinations of optical microcavities coupled with each other, use a detection method linked to the variation of resonances of the microcavities in the presence of a change in the refractive index of the environment around the microcavities. The resolution of these sensors is highly dependent on the dimensions of the transverse session of the waveguide where the light is confined. One of the main challenges of this type of sensor is the optimization of its sensitivity, without there being major changes in the fabrication methods to obtain them once they are well established in the industry. In this sense, the focus of this project was to investigate methods to increase the sensitivity of integrated sensors based on PMs from the optimization of the dimensions of the components that constitute them to the implementation of strangulation in the waveguide that forms the detection rings. This strangulation will ensure an increase in the evanescence of the propagating modes in these cavities, responsible for the detection of the sensors, increasing significantly its sensitivities. A fotônica integrada se consolidou nos últimos anos, em parte, pela capacidade de suprir a recente necessidade de miniaturização dos dispositivos fotônicos. Dentre os principais componentes empregados em fotônica integrada, destacam-se os guias de onda e as microcavidades óticas. Os guias de onda consistem em estruturas capazes de guiar ondas eletromagnéticas entre seus pontos de extremidade, baseando-se na diferença dos índices de refração de dois ou mais meios para manter a luz confinada, guiando-as dentro do chip. Já as microcavidades óticas, são estruturas fotônicas simples, majoritariamente na forma de discos ou anéis, que permitem confinar fortemente os fótons em um volume diminuto. Diversos dispositivos fotônicos integrados se beneficiam das características óticas dessas estruturas, que combinadas, garantem o design de chips fotônicos integrados, fabricados em grandes laboratórios de universidades, empresas e foundries. Uma das maiores aplicações dos chips fotônicos integrados está em sensores óticos, como é o caso do chamado laboratório em um chip (lab-on-a-chip), que permite várias funções de laboratório em um único chip, a fim de obter automação e triagem de alto rendimento. Em particular, os sensores baseados em moléculas fotônicas (Photonic Molecules, PMs), que são combinações de microcavidades óticas acopladas entre si, utilizam-se de um método de detecção atrelado à variação de ressonâncias das microcavidades na presença de uma modificação no índice de refração do ambiente ao redor das microcavidades. A resolução desses sensores possui grande dependência das dimensões da sessão transversal do guia de onda onde a luz está confinada. Um dos principais desafios deste tipo de sensor está na otimização da sua sensibilidade, sem que haja grandes mudanças nos métodos de fabricação para obtê-los, uma vez que são bem estabelecidos na indústria. Nesse sentido, o foco desse projeto foi investigar métodos para incrementar a sensibilidade de sensores integrados baseados em PMs, a partir da otimização das dimensões dos componentes que os constituem, bem como implementar um estrangulamento de uma parcela do guia de onda que forma o anel de detecção, o que garantiu um aumento na evanescência do modo propagante nessa cavidade, responsável pela detecção do sensor, aumentando significativamente sua sensibilidade.

[ES] La presente tesis doctoral tiene como objetivo principal el estudio, desarrollo, diseño y fabricación de nuevos componentes pasivos de microondas, tales como filtros y multiplexores que operen en las bandas de alta frecuencia de los actuales y futuros satélites de telecomunicación (bandas Ku, K y Ka) entre 12 y 40 GHz. Dichos componentes deben ser capaces de ofrecer tanto respuestas clásicas sencillas como avanzadas (elípticas), y presentar una capacidad de resintonización (tanto en términos de frecuencia central como de ancho de banda). Estos componentes darán solución a las necesidades actuales de los sistemas de comunicaciones espaciales, que requieren de mayores tasas de transmisión de datos (señales de mayor ancho de banda), así como de mayor flexibilidad en las frecuencias de operación, para ofrecer con un mismo dispositivo distintos servicios y prestaciones. Para ello, se proponen tanto modificaciones a las estructuras de filtros clásicos de microondas actuales, como la introducción de nuevas estructuras. Asimismo, también se investigará el uso de los tornillos de ajuste post-fabricación de los filtros como tornillos de sintonía metálicos, así como la posible introducción de tornillos de sintonía realizados con distintos materiales dieléctricos. Se pretende, de esta forma, mejorar las respuestas de los dispositivos actuales; reduciendo su tamaño y costes de producción (debido a la relajación de las tolerancias de fabricación), abaratando de esta forma la fabricación y futura operación de los mismos. Aprovechando estos nuevos dispositivos, se abordará también el diseño, fabricación y medida de componentes más complejos, como pueden ser los los diplexores de canal o los conmutadores con respuesta selectiva en frecuencia, todos ellos necesarios en los sistemas de comunicaciones espaciales y en íntima relación con los filtros previamente mencionados. Por último, el desarrollo de todos estos nuevos dispositivos vendrá acompañado de una metodología de diseño basado en el uso del Mapeo Espacial Agresivo (Aggressive Space Mapping, ASM) especialmente adaptado a los filtros en guía de onda., [CA] La present tesis doctoral té com a objectiu el estudi, desenvolupament, diseny i fabricació de nous components pasius de microones, tals com els filtres i multiplexors que operen en les bandes d'alta freqüencia dels actuals i futurs satèl.lits de telecomunicació (bandes Ku, K i Ka) entre 12 i 40 GHz, Aquests components han de ser capaços d'oferir tant, respostes clàsiques sencilles com avançades (eliptiques), i que a més a més presenten una capacitat de resintonització (tant en termes de freqüència central com d'amplada de banda). Aquestos nous components pasius donaràn solució a les necesitats dels actuals sistemes espacials, que requereixen de majors taxes de transmissió de dades (senyals de major amplada de banda), així com de major flexibilitat en les frequencies de operació, per oferir en un mateix dispositiu distints serveis i prestacions. Per aquesta raó, es proposen tant modificacions a les estructures del filtres clàsics de microones actuals, com la introducció de noves estructures. Així mateix, també s'investigarà l'us dels tornells d'ajustament post-fabricació dels filtres com a tornells de sintonía metàl.lica i la introducció de tornells de sintonía realitzats amb diferents materials dielèctrics Es pretén, d'aquesta forma, la millora de les respostes del dispositius actuals; reduint la envergadura i els costos de producció (gràcies a la relaxació de les toleràncies de fabricació), abaratint d'aquesta forma la fabricació i futura operació dels filtres mateixos. Aprofitant aquestos nous dispositius es treballarà també en el disseny, fabricaçió i mesura de components més complexes, com poden ser els multiplexors de canal i els commutadors amb resposta selectiva en freqüencia, tots ells necessaris en els sistemes de comunicacions espacials i en íntima relació amb els filtres abans esmenats. Per analitzar, el desenvolupament de tots aquestos dispositius vindrà acompanyat d'una metodologia de disseny basada en l'us del Mapatge Espacial Agressiu (Aggressive Space Mapping, ASM), especialment adaptat als filtres en guia d'ona., [EN] The main objective of this doctoral thesis is the study, development, design and manufacture of new passive microwave components in waveguide technology, such as filters and multiplexers, that operate in the high frequency bands of current and future telecommunication satellite payloads between 12 and 40 GHz (Ku, K and Ka bands). The new solutions developed must other both classic and advanced (elliptical) responses, as well as the possibility of being reconfigured both in terms of center frequency and bandwidth. The motivation for this research is to address the current and future needs of space communication systems which require higher data rate transmission (that is larger bandwidths), as well as flexibility with respect to the operating frequency to dynamic adaptation to possible changes in user demands. In this context, we propose in this thesis alternative microwave filter structures in metallic waveguide, as well as novel solutions. We explore different approaches to adjust the filter performance, using both traditional metallic tuning screws as well as tuning elements made with dierent dielectric materials. We also advance the state-of-the-art by developing more performing Space Mapping procedures for the design, optimization and tuning of the filter structures that we propose. The objective is to improve the response of the devices and reduce, at the same time, their manufacturing time and costs. As a fundamental element of our work, in addition to theoretical developments, we also apply the findings of our research to the design, manufacture and measurement of a number of more complex components, such as diplexers and integrated switches and filters. They are practical devices to demonstrate the ability of the novel filters that we propose to satisfy the requirements of current and future advanced satellite payloads.

Trabajo de fin de Grado. Grado en Física. Curso académico 2020-2021., [ES]El objetivo principal de este trabajo es dar una visión actual del estado de la fabricación de microláseres mediante la inscripción directa con láseres de femtosegundos en guías de onda. Revisamos en la bibliografía datos como los materiales más utilizados como sustrato, los tipos de estructura de guíado preferidos y los récords en cuanto a potencia de salida. Además profundizamos en la creación de los pulsos ultracortos y las guías de onda, así como algunas aplicaciones de esta última., [EN]The aim of this project is the study of the current state of micro-lasers manufacturing through direct inscription by femtosecond lasers of waveguides. For this purpose, we are ging to review in the literature information such as the materials most used as substrate, the most used guiding structure and the output power records. We also explain how ultrashort pulses and waveguides are created, as well as some applications.

Los filtros de RF son elementos indispensables para cualquier sistema de comunicaciones. El ruido, las interferencias, elementos externos que machacan la señal a transmitir son los enemigos de las comunicaciones y son ahí donde los filtros actúan, mitigando de la banda de transmisión los efectos negativos que distorsionan la señal y eliminando información de otras bandas que no son de interés.En este Trabajo de Fin de Máster (TFM) se propone diseñar diferentes modelos de filtros en guía de ondae integrarlos además en diplexores. El objetivo principal del proyecto es comprobar el potencial y las limitaciones de guías de onda poco comunes como la triangular equilátera y la parabólica, utilizando un enfoque que combine la parte circuital y la electromagnética. Todos los diseños serán implementados también en la guía rectangular, la más común en estos casos, para utilizarla como referencia.Este trabajo se centrará en el diseño e implementación de tres prototipos: un diplexorcon tres pares de filtros distintas, usando guías rectangulares, triangularesequiláteras y parabólicas,un filtro de polos extraídos y un filtro hexagonal:-El diplexor contará con dos filtros en guía con bandas de paso de 14 GHz a 15 GHz y de 15.5 GHz a 16 GHz. Se compararán los resultados finales entre las tres guías de onda y se decidirá cual ofrece mejores prestaciones en este diseño en particular.-El filtro de polos extraídos tiene una banda de paso de 14.5 GHz a 15.5 GHz con dos ceros de transmisión a fc ± 0.6 GHz. Al igual que en el diplexor, se comprueba la funcionalidad de cada una de las guías en este diseño.-El filtro hexagonal se realizará únicamente en la guía triangular equilátera y tendrá una banda de paso de 9.6 GHz a 10.4 GHz.En todos los prototipos diseñados se ha validado la metodología de diseño estudiada y se ha recurrido a una etapa final de optimización de las dimensiones calculadas para el cumplimiento de las especificaciones de diseño

Um novo design de filtro para sistemas de medição instantânea de frequências é apresentado neste trabalho. Os filtros são compostos por cavidades ressoadores conectados ao guia de onda por meio de íris. Cada cavidade ressoa em uma frequência distinta que combinadas formam a resposta em frequência desejada para o sistema IFM. O sistema proposto é de dois bits e apresenta quatro sub-bandas na faixa de 14,96 GHz a 15,13 GHz. A modelagem e a simulação das estruturas proposta foram realizadas através de um software de simulação eletromagnética 3D, e suas respostas em frequências são aqui obtidas e comentadas., Grant numbers : 5G-TRIDENT - 5G Technologies for ReconfIgurable and efficient raDio accEss iNfrastrucTure and mobile devices (RTI2018-099841-B-I00).

La quinta generación de la telefonía móvil (5G) ya esta aquí y promete ofrecernos conexiones mejores y más rápidas, menor latencia y mayor número de dispositivos conectados. Para conseguir todas estas ventajas requiere el uso de frecuencias muy elevadas de operación. Tras un primer estudio en la banda de 3.5 GHz, se están analizando bandas con frecuencias más alta como 26GHz. Al trabajar con frecuencias tan altas, las longitudes de onda serán milimétricas por lo que se utilizarán tecnologías como redes de alimentación. En estas band as con frecuencias tan altas, la tecnología más apropiada es la guía de onda para reducir al máximo la cantidad de pérdidas que se pueden producir. Debido a su gran tamaño se opta por fabricarlas en dos mitades. Es aquí donde aparece el principal problema de esta tecnología, la mala unión entre sus placas. Esto genera pequeños minihuecos que provocan fugas de señal. En este trabajo de investigación se estudia la tecnología gap con una particularidad, la introducción de una cama de taladros simétricos ( Gli de esos mini-- Symmetric Holey Structure ) para aprovechar huecos creados de forma indeseada y mitigar las fugas de señal.

En los últimos años la utilización de las tecnologías de Substrate Integrated Waveguide están en auge, debido a sus similitudes con las guía ondas tradicionales y las ventajas que tienen sobre estas. Conforme han pasado los años estas tecnologías han ido desarrollándose más, hasta el punto de poder trabajar en varias bandas a la vez y además de ello trabajar usando una polarización circular. Esto resulta interesante para casos de comunicaciones inalámbricas con satélites en el espacio, ya que esta polarización circular es uno de los requisitos necesarios para para que se puedan realizar dichas comunicaciones. El objetivo de este proyecto, así pues,será el de conseguir diseñar una antena fabricable la cual pueda trabajar a las bandas L y S, para la localización de satélite y que además de ello trabaje con polarización circular a izquierdas. In recent years, Substrate Integrated Waveguide technologies have been on the rise due to theirsimilarities with traditional waveguides and the advantages they have over them. As the years have passed, these technologies have been developed, to the point of being able to work in several frequency bands at the same time; in addition to this, they can also work using circular polarization. This is interesting for wireless communications with satellites in space, since this circular polarization is one of the necessary requirements for such communications to take place. The objective of this project will be to achieve the design of a circular polarization antenna, which can work in the L and S bands, for the location of the satellite. Graduado o Graduada en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación por la Universidad Pública de Navarra Telekomunikazio Teknologien Ingeniaritzako Graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoan

[EN] In this work, we have studied a dilute and ultracold bosonic gas of weakly interacting atoms, i.e. a Bose-Einstein Condensate (BEC) by means of the Modi ed Gross-Pitaevskii equation (MGPE) taking into account beyond-mean- eld corrections due to quantum uctuations. We have considered the case where the cloud of atoms is strongly con ned transversally (within a cigar-shaped trap) and therefore, the three-dimensional (3D) MGPE is reduced to an e ective one-dimensional (1D) form by averaging over the transverse coordinates. Based on this approach, we have performed numerical simulations for analyzing the behavior of the BEC under the in uence of quantum uctuations, which give rise to an additional nonlinear quartic term. After reviewing the mathematical theory of Bose-Einstein condensation based on the GPE and the numerical methods used to integrate it we discuss the computation of the ground state and the simulation of its dynamic evolution in a waveguide (free expansion). [ES] En este trabajo, hemos estudiado un gas bosónico diluido y ultrafrío de átomos que interactúan débilmente,es decir, un condensado de Bose-Einstein (BEC) mediante la ecuación de Gross-Pitaevskii modificada (MGPE) teniendo en cuenta las correcciones de campo más allá de la media debidas a fluctuaciones cuánticas. Nosotros hemos considerado el caso donde la nube de átomos está fuertemente confinada transversalmente (dentro de una trampa en forma de cigarro) y, por tanto, el MGPE tridimensional (3D) se reduce a una forma unidimensional (1D) promediando las coordenadas transversales. Basado en este enfoque, hemos realizado simulaciones numéricas para analizar el comportamiento del BEC bajo el influencia de las fluctuaciones cuánticas, que dan lugar a un término cuartico no lineal adicional. Después revisando la teoría matemática de la condensación de Bose-Einstein basada en la GPE y los métodos numéricos utilizados para integrarlo, discutimos el cálculo del estado fundamental y la simulación de su evolución dinámica en una guía de ondas (expansión libre).

Las antenas formadas por guías de onda ranuradas son consideradas útiles para diversas aplicaciones en alta frecuencia debido a su capacidad de manejar potencia, estructura compacta y alta resistencia a las condiciones del entorno. Este proyecto tiene como objetivo el diseño de un array no resonante para la simulación de una antena de ranuras omnidireccional con una frecuencia de operación de 5.4 GHz. Este diseño incluye la separación y longitud de las ranuras para cumplir con los requerimientos planteados para la antena. Los alcances se ven limitados debido a que la antena no será construida y no se tendrán en cuenta, para los cálculos, las acoplamientos mutuos ni las pérdidas en la guía de onda. Los cálculos teóricos serán realizados con la ayuda de MATLAB, mientras que la simulación y las pruebas serán ejecutadas en el software CST Microwave Studio. Como resultado final se espera una antena cuyos los lóbulos principales presenten una inclinación con respecto a 90° y con pérdidas de retorno menores a -14 dB en el rango de simulación. The antennas formed by sloted waveguides are considered useful for various applications in high frequency due to their ability to handle power, compact structure and high resistance to environmental conditions. This project aims to design a non-resonant array for the simulation of an omnidirectional slot antenna with an operating frequency of 5.4 Ghz. This design includes the separation and length of slots to achieve the antenna requirements; also it shows through plots the simulation results and specific parameters of the antenna. The scope of the project is limited due to the fact that the antenna will not be built and mutual couplings and waveguide losses will not be taken into account for the calculations. Theoretical calculations will be performed with the help of MATLAB, while simulation and testing will be performed in the CST Microwave Studio software. As a final result, an antenna is expected whose main lobes are inclined with respect to 90*, and with return losses of less than -14 dB in the simulation range.

En el presente trabajo se realiza un estudio de la estructura de bandas de cristales fotónicos con dispersores de forma triangular inmersos en redes tipo panal y hexagonal. Inicialmente se plantea el estudio de un cristal regular en una red tipo panal, se encuentran los parámetros geométricos óptimos que maximizan el bandgap fotónico completo, obteniendo una configuración de orientación y tamaño del triángulo donde el bandgap tiene un ancho de aproximadamente ω= 0,0863*2πc/a para la polarización TM y ω = 0,1006*2πc/a para la polarización TE. Posteriormente se plantea el estudio de un defecto tipo estrella en el cristal regular que da lugar a la aparición de modos defectivos, de manera particular se resalta el modo defectivo para la polarización TM que permanece invariante para cualquier orientación de los triángulos. Así mismo, se consideran defectos lineales en la dirección horizontal omitiendo una o dos líneas de triángulos, de este sistema resulta la aparición de modos guiados. Por último, se analiza el comportamiento de la estructura de bandas en función de la temperatura y la presión hidrostática, observándose en ambos casos que el cambio de estas variables genera un corrimiento en la estructura de bandas que preserva el ancho del bandgap. Abstract: In the present work we study the band structure of photonic crystals with triangular scatterers embedded on hexagonal and honeycomb lattices. Firstly, a studying of a regular photonic crystal on a honeycomb lattice is proposed, in this, we find the optimal parameters to maximize the absolute photonic bandgap and establish a specific configuration in which the photonic bandgaps are ∆ω = 0,0863 2πc a for TM polarization and ∆ω = 0,1006 2πc a for TE polarization. Next, we consider the studying of a star defect inside the photonic crystal, this defect produce the emergence of defect modes. Specially, we highlight the defec mode in TM polarization, it stay invariant for any angular orientation of triangles. After that, two kind of linear defect are considered by missing one or two horizontal lines of triangles, these defects produce guided modes. Finally, we analyze the effect of temperature and hydrostatic pressure and we find that these thermodinamic variables produce a shift on the band structure that preserve the photonic bandgap width. Maestría

Este trabajo final de máster tiene como objetivo el diseño y construcción de un sistema radiante sectorial que trabaje en banda-W. Uno de los propósitos de este trabajo es poder utilizar el dispositivo tanto para funciones de transmisión como de recepción de forma simultánea. La finalidad del sistema será proporcionar a la nueva generación de comunicaciones móviles 5G una antena que provea cobertura sectorial a las estaciones base. En los últimos años se han llevado a cabo diversos estudios acerca de las bandas a utilizar en la implantación del 5G y todo apunta a que finalmente la comunicación entre estaciones base será llevada a cabo en banda-W. El dispositivo que se presenta en este documento ha sido diseñado para trabajar en el rango de la banda-W que va de 81GHz a 88GHz, donde se espera que se realicen las tareas de backhaul. Dentro de esta parte del espectro se propone hacer una segmentación en dos bandas para aislar los canales de transmisión y de recepción. En este trabajo se ha desarrollado un diplexor en guía de onda que realizará la labor de la segmentación de las bandas de 81 a 82,5 GHz y de 84,5 a 86GHz. Por otro lado, en este proyecto se propone realizar una antena de bocina sectorial plano H que garantice unas buenas prestaciones en cuanto a adaptación, diagrama de radiación y directividad en ambas bandas. Una vez desarrollados ambos componentes se procederá a su unión de cara a obtener un único dispositivo. Uno de los objetivos de este proyecto es poder realizar la fabricación del dispositivo. Es conocido que la fabricación de un dispositivo que trabaja en bandas milimétricas supone todo un reto debido a las reducidas dimensiones que presenta. Por ello, se han generado dos modelos adaptados a diferentes tecnologías de fabricación. En primer lugar, se ha estudiado la opción de mecanización mediante la técnica diffusion bonding. Para la realización del modelo se ha desarrollado toda la estructura en plano H con el objetivo de facilitar la fabricación mediante esta técnica y disminuir su coste. Por otro lado, otra de las tecnologías de fabricación que proporciona la precisión suficiente para construir el dispositivo es la fabricación mediante impresión 3D. El modelo también ha sido adaptado a esta técnica de construcción, suponiendo todo un reto debido a las diferentes técnicas requeridas para la mecanización del dispositivo. Finalmente, se ha concluido este proyecto final de máster construyendo el dispositivo mediante la técnica de impresión 3D., The aim of this Master Thesis is to design and create a sectorial antenna system for applications at W-band. One of the main purposes of this Thesis is being able to use the device for both transmission and reception at the same time. The aim of this is to provide an antenna 5G – which should supply a sectorial coverage for base stations, for the new generation of mobile communications. During the last years, several research works have been carried out to study the bands to use in the implementation of 5G. Everything points to W-band to be the solution for communications between base stations. The device introduced in this paper was designed to work in the range of W-band that spans from 81GHz to 88GHz. At this point, it is expected to carry out backhaul tasks. Within this area of the spectrum, it is possible to divide in two bands to isolate the transmission and reception channels. This thesis has developed a diplexer in waveguide that will perform the segmentation of bands with ranges that go from 81 to 82.5GHz as well as from 84.5 to 86GHz. On the other hand, this work proposes the building of an H-Plane sectorial horn antenna in order to ensure high performances in terms of return loss, radiation pattern and directivity in both bands. Once both components are developed, it is possible to join them in order to obtain one single device. One of the main purposes of this thesis is building a prototype of the device. It is known that the manufacturing of a device which works in millimetric bands can be challenging due to its small dimensions. For this reason, it was necessary to create models adapted to the different manufacturing technologies. The first option studied was manufacturing by means of diffusion bonding. In order to create the model, a H-Plane design was developed. This technique allowed to make the building easier and to reduce costs. Furthermore, 3D printing also provides accuracy for creating the device. The model was also adapted to that manufacturing technique. This was a huge challenge due to the different techniques required for machining the device. In the end, the technique used for concluding this thesis was 3D printing.

[ES] Esta tesis aborda temas de especial interés en el diseño de antenas en la banda de milimétricas. Hui en dia, implementar components passius per a operar en la banda de mil·limètriques i assegurar el contacte i l'alineament metàl·lic apropiat entre peces, resulta un desafiament complex. Habitualment les línies de transmissió i les guies d'ones metàl·liques són les solucions adoptades, però en el primer cas es presenten pèrdues al ser solucions impreses i en el segon cas un mal contacte metàl·lic comporta fugues de camp. Per tant, s'estan explorant nous conceptes que solucionen estos problemes. La tecnología Gap Waveguide (GW) resulta adecuada ya que no requiere de contactos metálicos. En los últimos años han surgido las agrupaciones de antenas basadas en la tecnología Gap Waveguide y son un candidato prometedor para satisfacer algunas de las necesidades mencionadas. La tecnología GW ha demostrado ser atractiva para dispositivos de milimétricas porque permite redes de distribución completamente metálicas de una manera más simple que las guías de onda convencionales. Por tanto, estas redes tienen muy bajas pérdidas pero además son simples de fabricar. Esto es posible gracias a la capacidad de las GW de confinar de forma segura la propagación de ondas electromagnéticas por medio de una estructura que no requiere de contacto. Durante la última década, se han hecho avances importantes en la tecnología GW y en la literatura se pueden encontrar un buen número de antenas basadas en GW. Esta tesis va un paso más allá en la contribución de este tipo de antenas. Aquí, no solo se presentan antenas con polarización lineal, como suelen ser las desarrolladas hasta ahora, sino también con polarización dual, circular y duales en banda. Estas aportaciones son especialmente atractivas dentro del campo de las comunicaciones por satélite en movimiento (SATCOM on-the-move). Además, se han explorado nuevas redes de distribución que permiten antenas planas más compactas, más ligeras., [CA] Esta tesi aborda temes d'especial interés en el disseny d'antenes en la banda de mil.limètriques. Hui en dia, implementar components passius per a operar en longituds d'onda tan xicotetes (de l'orde de mil.límetres) i assegurar el contacte i l'alineament metàl-lic apropiat entre peces, resulta un desafiament complex. Habitualment les línies de transmissió i les guia d'ones metàl.liques són les solucions adoptades, però en el primer cas es presenten pèrdues al ser solucions impreses i en el segon cas un mal contacte metàl.lic comporta fugues de camp. Per tant, s'estan explorant nous conceptes que solucionen estos problemes. La tecnologia Gap Waveguide (GW) resulta adequada ja que no requerix de contactes metàl.lics. En els últims anys han sorgit les agrupacions d'antena basades en la tecnologia Gap Waveguide i són un candidat prometedor per a satisfer algunes de les necessitats mencionades. La tecnologia GW ha demostrat ser atractiva per a dispositius de banda d'ones mil-limètriques perquè permet xarxes de distribució completament metàl-liques d'una manera més simple que les guies d'onda convencionals. Per tant estes xarxes tenen baixes pèrdues peró, a més, són simples de fabricar. Açò és possible gràcies a la capacitat de les GW de confinar de forma segura la propagació d'ones electromagnètiques per mitjà d'una estructura que no requerix de contacte. Durant l'última dècada, s'han fet avanços importants en la tecnologia GW i en la literatura es poden trobar un bon nombre d'antenes basades en GW. Esta tesi va un pas més enllà en la contribució d'este tipus d'antenes. Ací, no sols es presenten antenes amb polarització lineal com solen ser les desenrotllades fins ara, sinó també antenes amb polarització dual, circular i inclús antenes duals en banda. Estes aportacions són especialment atractives dins del camp de les comunicacions per satèl.lit en moviment (SATCOM on-the-move). A més també s'han explorat noves xarxes de distribució que permeten obtindre antenes planes més compactes, més lleugeres., [EN] This thesis deals with topics of special interest regarding the design of antennas at the mm-wave band. Today, implementing passive components that operate in the mm-wave band and to ensure the appropriate metallic contact is challenging. Commonly, conventional planar transmission lines and hollow metallic waveguides are the usual solutions but they present high losses or they do not ensure a good metallic contact. So, new concepts must be explored. Gap Waveguides (GWs), result suitably since they do not require metallic contact for shielding. Antenna arrays in Gap Waveguide Technology (GW) emerges as one promising candidate to naturally meet some of the mentioned needs. GW technology has demonstrated to be effective for mm-wave band devices because it enables full-metal distribution networks in a much simpler way than conventional waveguides. Very low distribution losses can be achieved preserving at the same time the assembly simplicity of multilayer microstrip feeding networks. This unique feature is a consequence of gap waveguides ability to safely confine the electromagnetic wave propagation through a contactless structure. During the last decade, there have been important advances in GW technology and a good number of gap waveguide-based arrays can be found in the literature. This thesis goes a step further in the contribution to mm-wave gap waveguide antennas. Here, antennas with linear polarization as well as circular or dual polarization are proposed. Dual band antennas has also been explored. These contributions have been carried out with a focus on satellite communications on-the-move. In addition, new distribution networks have also been explored to obtain more compact, low-profile and lighter antennas.

Rotary Vane Attenuator is considered an industry standard in precision waveguide attenuators. These attenuators exhibit high accuracy, repeatability and reliability. In this paper, the design and fabrication of a rotary vane attenuator using additive manufacturing techniques is presented. The use of several materials to fabricate the lossy septum is discussed. ABS has been used to design all mechanical and waveguide parts. Waveguide parts has been metallised using a dual component spraying technology. Measurements has assessed the validity of the manufacturing process. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

RESUMEN: Resulta incontestable que la fotónica empieza a tener una importancia significativa en la sociedad, como indica su presencia en los diseños tecnológicos más avanzados de la actualidad. La fotónica, o ciencia y tecnología de la luz, es una de las seis tecnologías clave de futuro que la Comisión de la Unión Europea considera claves para su relanzamiento y crecimiento económico sostenido. Es considerada “esencial” in EE.UU., tecnología “facilitadora” en los planes Horizonte 2020 y en el de I+D+i vigentes en la UE y en el Estado español. Dentro de la fotónica, el post-procesado de materiales ópticos mediante láseres de alta intensidad se presenta como uno de los campos con mayor aplicabilidad práctica. El presente trabajo se enmarca en dicha cuestión, en tanto en cuanto el procesado láser sirve como base para generar nuevos sensores, dispositivos, y subsistemas fotónicos. En muchos casos, estos dispositivos se conciben y realizan para detectar, monitorizar y medir parámetros relevantes en la salud humana por un lado y, por otro, para combatir el cáncer mediante terapias activadas por luz. Las temáticas mencionadas anteriormente se consideran vitales tanto en varios grupos de trabajo de la Plataforma Europea Photonics21 y en los retos científico-técnicos (societal challenges) que se deben afrontar y, además, las prospectivas de organismos públicos y privados les identifican grandes oportunidades de mercado. Este Trabajo de Fin de Máster recoge las contribuciones aportadas en el campo de los sensores de fibra óptica. Realizando un estudio previo de los conocimientos teóricos necesarios, se acomete el diseño y la fabricación de dos sensores in-fiber de dimensiones milimétricas. Asimismo, con el tratamiento adecuado de las medidas realizadas con ambos, se establecen las novedades generadas con respecto al estado del arte, fundamentalmente en relación a la mejora que supone emplear óptica adaptativa desde el punto de vista de fluencia en el volumen focal, así como la correlación que presentan las variaciones del índice de refracción con la temperatura para guías de onda basadas en propagación por volumen focal o por filamentación. ABSTRACT: It is unquestionable that photonics begins to have a significant importance in society, as indicated by its presence in the most advanced technological designs of today. Photonics, light science and technology, is one of the six Key Enabling Technologies (KETs) for the future that the European Commission (EC) considers key to its re-launch and sustained economic growth. It is considered “essential” in the USA, “facilitator” technology in the Horizon 2020 plans and in the R+D+i in force in the European Union (EU) and in the Spanish State. Within photonics, the post-processing of optical materials using high intensity lasers is presented as one of the fields with greater practical applicability. The present work is framed in this question, insofar as the laser processing serves as a basis to generate new sensors, devices, and photonic subsystems. In many cases, these devices are conceived and performed to detect, monitor and measure relevant parameters in human health on the one hand and, on the other hand, to combat cancer through light-activated therapies. The above-mentioned topics are considered vital both in several working groups of the European Platform Photonics21 and in the scientific-technical challenges (societal challenges) that must be faced and, furthermore, the prospects of public and private organizations identify them great opportunities of the market. This M.Sc Thesis reflects the contributions made in the field of optical fiber sensors. By carrying out a preliminary study of the theoretical knowledge required, the design and manufacture of two in-fiber sensors of millimetric dimensions is undertaken. Likewise, with the adequate treatment of the measurements made with both, the novelties generated with respect to the state of the art are established, fundamentally in relation to the improvement that supposes using adaptive optics from the point of view of fluence in the focal volume, as well as the correlation of the refractive index variations with the temperature for waveguides based on propagation by focal volume or by filamentation. Máster en Ingeniería de Telecomunicación

En este Trabajo de Fin de Grado se ha llevado a cabo el desarrollo de un elemento radiante multibanda, para bandas de trabajo K y Ka conocidas en sistemas de comunicaciones por satélite (SATCOM) como banda Ka para recepción y transmisión, respectivamente. El elemento radiante propuesto cuenta con una única apertura para ambas bandas, mediante el uso de una cavidad circular, empleando en primer lugar un filtro iris realizado con anillos circulares, con un parche polarizador en la apertura, pasando después a modificar en dicho filtro los anillos por elementos resonantes formados por secciones tipo C, y pasando a una mejora final en la que se sustituye el elemento en la apertura por un polarizador ajustable en frecuencia y una carga dieléctrica que adapte la impedancia dentro de la cavidad con el nuevo polarizador. Una vez alcanzado dicho objetivo se pasa al estudio y diseño de dos redes de alimentación lo más sencillas posibles, que pueden ser utilizadas de manera independiente o también se pueden combinar en función de las necesidades de la situación en la que se emplee el elemento radiante. Se concluye analizando los resultados y viendo en que aspectos se han obtenido unos resultados positivos y en cuales se han de mejorar en trabajos futuros.

Este Trabajo Fin de Grado consiste en la comparación de diferentes antenas de bocina circulares. Se trabaja en condiciones de espacio libre y en frecuencias en banda K, concretamente entre 17 GHz y 20 GHz. Primero se introducirán una serie de conceptos básicos usados a lo largo de este TFG, tales como, teoría de guías de onda, teoría de antenas, diagrama de radicación, coeficiente de reflexión, ganancia… Posteriormente se desarrolla un programa que grafique el campo de los diferentes modos que se propagan en la guía de onda circular, así como otra versión que realice la suma ponderada de los mismos, mostrando en la memoria algunos ejemplos. A continuación, se diseñan una antena de bocina monomodo y una antena de bocina multimodo siguiendo el ejemplo de la antena de bocina Potter. Esta última se diseña para que propague el modo Híbrido HE11, previamente graficado en el programa Matlab. Se comparan los diferentes resultados de las dos antenas diseñadas, ambas de la misma longitud total, en cuanto a reflexión y a radiación, observando que las dos tienen diferentes aspectos positivos. Para construir la antena se ve la necesidad de diseñar un transformador al no disponer de una transición de guía circular a coaxial. Por lo que con el mismo programa se diseña un transformador de guía de onda circular a guía de onda rectangular, concretamente la WR51. Se añade a ambas antenas de bocina el transformador y el flange WR51 y se comparan las simulaciones. Por problemas técnicos ajenos a este TFG solo se construye la antena de bocina monomodo y se mide en la cámara anecoica, comparando las medidas con las simulaciones. Los resultados varían respecto a las simulaciones teóricas debido a las pérdidas de los materiales, ya que no son ideales.

El objetivo de este proyecto es el diseño y análisis de filtros pseudo-paso bajo y paso banda utilizando la tecnología de onda, a partir del método de secciones cortas para el filtro paso bajo y del uso de resonadores acoplados por irises para el filtro paso banda. El filtro pseudo-paso bajo se realizará en la banda Ku con una banda de paso de 12.4 a 18 GHz. Su implementación en guía rectangular se hará en el modo fundamental de la guía con una frecuencia de corte de modo fundamental de 12.4 GHz. Este filtro pseudo-paso bajo en guía rectangular actuará como filtro paso banda entre 12.4 GHz y 18 GHz. Para el filtro paso banda, se impondrá un ancho de banda de un 4 % centrado a 20 GHz, teniendo de frecuencias inferior y superior de 19.6 GHz y 20.4 GHz respectivamente. En este caso, el filtro se diseñará para tres tipos de guía, la rectangular, la triangular equilátera y la parabólica. En todos los prototipos diseñados se ha validado la metodología de diseño estudiada y se ha recurrido a una etapa final de optimización de las dimensiones calculadas para el cumplimiento de las especificaciones de diseño.

Submitted by Marlon Silva (marlonviniciuspacheco@gmail.com) on 2021-02-12T14:20:09Z No. of bitstreams: 1 UbiratanBarbosaDeAraujo.pdf: 3425874 bytes, checksum: d5dffbe7b811a4f177fdfe724ed92f26 (MD5) Made available in DSpace on 2021-02-12T14:20:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UbiratanBarbosaDeAraujo.pdf: 3425874 bytes, checksum: d5dffbe7b811a4f177fdfe724ed92f26 (MD5) Previous issue date: 2018-03 Este trabalho apresenta o desenvolvimento e caracterização de um sistema automatizado portátil de fluorescência de raios X por reflexão total (TXRF). O sistema apresenta um arranjo compacto sendo composto por um tubo de raios X de 50 W, com ânodo de molibdênio e um detector Si-PIN, refletores de quartzo, monocromador de lucite, mesas micrométricas e um goniômetro acionadas por motores de passo controlados através do software de programação do Arduino. O sistema foi submetido a testes de verificação do centro geométrico do feixe, variação angular, repetibilidade, curva de sensibilidade, limite de detecção (LD), precisão e acurácia. O sistema teve uma aplicação na análise de amostras de leite bovino coletadas na cidade de Bauru, São Paulo. No teste de repetibilidade, o sistema apresentou um coeficiente de variação igual a 3,5%. A precisão e exatidão foram de aproximadamente de 17% e 7%, respectivamente. O LD observado ficou entre intervalo de 34 g.g -1 a 0,08 g.g -1 (15 ≤ Z ≤ 37). Na análise das amostras de leite bovino foram detectados os elementos: P, S, K, Ca, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Rb e Sr. Confrontado os resultados quantitativos com o sistema de TXRF pode-se concluir que, os valores obtidos são compatíveis a outras técnicas analíticas utilizadas para análise de leite bovino. O sistema mostrou-se eficiente, provando que é possível produzir fluorescência de raios X com um sistema de alta tecnologia e baixo custo utilizando um tubo de raios X de baixa potência e um detector compacto de Si-PIN. This work presents the development and characterization of a portable automated total reflection X ray fluorescence system (TXRF). The system presents a compact arrangement consisting of a 50 kV X-ray tube with molybdenum anode and a Si-PIN detector, quartz optical flat, lucite monochromator, linear positioners and a goniometer driven by stepper motors controlled through software in programming Arduino. The system was subjected to verification tests of the beam geometric center, angular variation, repeatability, sensitivity curve, limit of detection (LD), precision and accuracy. The system had an application in the analysis of bovine milk samples collected in the city of Bauru, São Paulo. In the repeatability test, the system presented a variation coefficient equal to 3.5%. The precision and accuracy were approximately 17% and 7%, respectively. The LD observed was in the range from 34 g.g -1 to 0.08 g.g -1 (15 ≤ Z ≤ 37). In the analysis of bovine milk samples, the following elements were detected: P, S, K, Ca, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Rb and Sr. Comparing the quantitative results with the TXRF system, it can be concluded which data are compatible with the technical analyzes used for bovine milk analysis. The system proved to be efficient, proving that it is possible to produce Xray fluorescence with a high-tech, low-cost system using a low-power X-ray tube and a compact Si-PIN detector.

Trabajo fin de máster en Ingeniería de Telecomunicación, El objetivo de este proyecto es el diseño de distintas configuraciones de filtros en guía de onda cuya aplicación esté orientada a las comunicaciones por satélite. En primer lugar se han realizado distintos diseños de la forma tradicional, en los cuales el tiempo de desarrollo ha sido considerable. Una vez logrados filtros cuya respuesta se ajustara a los requisitos iniciales para cada uno de ellos, se buscó un método para agilizar la etapa de diseño. La interpolación es una herramienta matemática que cumple a priori con lo deseado: reducción de tiempo de diseño y precisión. Antes de abordar una forma para automatizar el proceso de diseño de filtros, se ha elaborado una comparativa de la precisión que ofrece la interpolación mediante Splines y la respuesta real. Una vez verificada la viabilidad de esta alternativa para el diseño de filtros, el siguiente paso ha sido automatizar este proceso para un conjunto amplio de filtros. Para la automatización se ha necesitado elaborar un pool de datos, sobre el cual aplicar la interpolación que dé lugar a resultados válidos. La elección de estos datos también ha sido motivo de estudio en este proyecto. Se ha diseñado un script cuyos parámetros de entrada son las especificaciones del filtro, y cuya salida son las dimensiones del mismo. Puesto que la respuesta en frecuencia, para los filtros diseñados a partir de este procedimiento se desviaba de la ideal, se ha añadido una etapa más en el diseño, que consiste en optimizar la respuesta. Finalmente se han extraído conclusiones basadas en distintas comparativas incluidas en el proyecto. Mediante las cuales, se ofrecen alternativas al diseño tradicional de filtros y pasos a seguir para la optimización de los recursos en la ámbito profesional, The goal of this Project is to design different filters configurations based on waveguide and oriented to satellite communications. First of all different filters were designed in a traditional way, the time involved in the design was considerable. Once the S parameters response fit the initial requirements for each filter, the next step was to find a faster method. Interpolation is a mathematical tool that offers precision and reduction of design time. Before starting the automatization, a comparative was made between the real response and the one obtained by the interpolation through Splines. Once the viability of Spline alternative was verified, the next step was the automatization with a bigger set of filters. For the automatization process, a pool of data where to apply the interpolation was needed. Choose these data was a problem to study in this project. A script was design, it takes as input the filter requirements, and the output is the dimensions of the filter with the S parameter response. Due to the deviation of the response from the ideal one, an optimization phase was added in order to achieve the requirements. Finally conclusions were made based on the comparative results shown in this project. Through these conclusions, different alternatives were proposed to the traditional design way, and next steps to be taken for the resources optimization in the professional scope

Following the forecasted manifold increases in cellular traffic for 5G over the next five years as detailed in the CISCO VNI 2017 report, methodologies for the design of three antenna topologies operating at 14 GHz, 28 GHz and 31 GHz - one each in the domain of Massive MIMO, Single RF MIMO and Millimeter wave - are proposed in the thesis. A unique low-profile quasi-optic end fire antenna element and its 4x4 Massive MIMO sub-array operating over a novel multibeam-switching scheme along with its use in Single RF MIMO application are presented. Moreover, for application in small cell scenarios at Millimeter Wave band, an all-metal multibeam waveguide lens antenna is proposed that projects multiple high directional beams of around 15 dBi over two bands centred at frequencies of 28 GHz and 31 GHz. The three manufactured prototypes have been experimentally validated and their application can be extended to several 5G use cases. RESUMEN: En línea con la previsión de crecimiento de varios órdenes de magnitud del tráfico celular para 5G en los próximos cinco años como se detalla en el informe CISCO VNI 2017, en esta Tesis se proponen tres topologías de antena operativas a 14, 28 y 31 GHz – orientas a aplicaciones Massive MIMO, Single RF MIMO y Millimeter-Wave. Se presenta un nuevo elemento cuasi-óptico de bajo perfil y con respuesta longitudinal, un subarray 4x4 del mismo operando con un nuevo esquema de conmutación de haces múltiples para su empleo en Massive MIMO junto con su adaptación para su empleo en sistemas Single RF MIMO. Por otra parte, para aplicación en celdas de reducido tamaño en bandas milimétricas, se propone una antena mutihaz de lente en guía, completamente metálica, que proyecta varios haces direccionales de aproximadamente 15 dBi en dos bandas centradas a 28 y 31 GHz. Los tres prototipos fabricados han sido validados experimentalmente y su aplicación puede extenderse a varios casos de uso en 5G. My special thanks to H2020 Marie Curie 5Gwireless project and the project coordinator Prof. Marco Di Renzo for his constant support and encouragement throughout the project.

El objetivo general de la propuesta fue diseño y simulación de una antena de ranura resonantes, basada en guías de onda metálicas, para la operación en el rango de los 12GHz. El diseño de la antena se realizó empleando el método de Chebyshev para determinar la distribución de corriente de cada elemento del array. Con base en los datos anteriores, se encontraron las dimensiones físicas de la antena. Se tuvieron como criterio de diseño: ancho del haz de no, menor de 6 grados, la relación de onda estacionaria, será de mínimo 1.4 , el diagrama de radiación tendrá una relación nivel lóbulo primario secundario (NLPS) de 20dB y el tipo de radiación de la antena será Broadside. Se realizó la simulación del modelo 3D en CST Studio Suite. Luego de realizar 52 simulaciones se encontró como mejor de los casos unas pérdidas de retorno (S_11) de -45.91dB y un ancho del haz de -6.8°. Se realizó un estudio de tolerancia para cocer el comportamiento de la antena en presencia de errores mecánicos. Estos errores se simularon como desviaciones en las dimensiones de la antena. Los resultados obtenidos fueron: con una certeza del 95% en presencia de estos errores mecánicos tendrá un NLPS de máximo -15dB. The overall objective of the proposal was to design and simulate a resonant slot antenna, based on metallic waveguides, for operation in the 12GHz range. The antenna design was performed using the Chebyshev method to determine the current distribution of each element of the array. Based on the above data, the physical dimensions of the antenna were found. The design criteria were: non-beam width, less than 6 degrees, the stationary wave ratio, will be at least 1.4, the radiation pattern will have a secondary primary lobe level (NLPS) ratio of 20dB and the type of radiation Of the antenna will be Broadside. The 3D model was simulated in the CST Studio Suite. After performing 52 simulations, a return loss (S_11) of -45.91dB and a beam width of -6.8 ° was found as the best case. A tolerance study was performed to cook the behavior of the antenna in the presence of mechanical errors. These errors were simulated as deviations in the dimensions of the antenna. The results obtained were: with a certainty of 95% in the presence of these mechanical errors will have an NLPS of maximum -15dB.

Este Trabajo Fin de Máster ha tenido como objetivo la realización de una antena reconfigurable de una entrada y cuatro salidas con una red corporativa en guía de onda rectangular, bajo el estándar WR-51 en el plano H. El control dinámico de amplitud y fase ha sido implementado mediante la introducción de tornillos convencionales o tornillos de ajuste dentro de la estructura de la red. La banda de frecuencias de trabajo comprende desde los 16GHz hasta los 18GHz (banda Ku). Fijando la posición de los tornillos de ajuste dentro de la estructura de la red se consiguen distintos desfases, de tal forma que se modifique la fase con la que llega la señal del divisor a cada una de las salidas, tratando de no modificar el reparto de potencia a cada una de ellas. Se han tomado dos puntos de referencia en este trabajo. El primero de ellos ha sido un divisor en guía de onda WR-51 de 1 entrada y 2 salidas, en el cual se ha conseguido reducir su tamaño y acercar las salidas entre sí manteniendo la posición de los tornillos en la medida de lo posible para realizar un divisor 1 a 4. El segundo se basa en un divisor de una entrada y cuatro salidas ya diseñado en, igualmente, WR-51, en el cual se han buscado nuevas configuraciones de tornillos. En ambos diseños se ha llevado a cabo un análisis de configuración de la red corporativa, así como la implementación de la antena y su simulación para las distintas configuraciones de tornillos. Se ha realizado la construcción del segundo diseño tras obtener valores de simulación favorables y se ha realizado una comparativa entre simulación y medida. Las medidas han sido tanto de la red como de la antena completa utilizando el analizador de redes y la cámara anecoica del grupo RFCAS en la Escuela Politécnica Superior (UAM)., The aim of this project is the realization of a reconfigurable antenna of one input and four outputs with a corporate network in rectangular waveguide, under standard WR-51 in plane H. The control of the amplitude and phase has been through the introduction of conventional screws or adjustment screws into the network structure. The band of frequencies of the electromagnetic spectrum in which it has been worked is the band Ku, that includes from the 16GHz to the 18GHz. By fixing the position of the adjusting screws within the network structure different phase is achieved on each of the outputs of the waveguide, but trying not to modify the distribution of power signal to each of them. Two benchmarks have been taken in this work based in some other projects in RFCAS researching group. The first of these has been a 1-input and 2-outputs WR-51 waveguide divider, in which it has been possible to reduce its size and to bring the outputs closer together by maintaining the position of the screws as far as possible to make a divider 1 to 4. The second one is based on a divider of one input and four outputs already designed in also WR-51, in which new configurations of screws have been provided. In both designs, a configuration analysis of the corporate network has been carried out, as well as the implementation of the antenna and its simulation for the different configurations of screws. The construction of the second design was carried out after obtaining favorable simulation values and a comparison was made between simulation and measurement. The measurement has been in both: network and radiation. It has been used the network analyzer and the Anechoic chamber of the RFCAS group in Escuela Politécnica Superior (UAM).

El presente documento trata sobre el diseño y simulación de una red de alimentación corporativa para ser utilizada en una agrupación de 8x8 elementos radiantes operativa en banda Ku de frecuencias, además, la red de alimentación tendrá un reparto de potencia desigual para lograr taper de amplitud donde los elementos centrales reciben más potencia que los elementos externos con vistas a reducir el nivel de lóbulos secundarios en el diagrama de radiación de la antena completa. La red de alimentación planteada podría tener aplicación en sistemas de comunicación 5G, donde las frecuencias de operación demandan el uso de tecnología de guía de onda y las características del sistema requieren exigentes diagramas de radiación. El diseño de dicha red de alimentación ha sido realizado de forma incremental, realizando primeramente las uniones más sencillas hasta conseguir el diseño de la red completa. Inicialmente se han calculado los repartos de potencia en la red de alimentación y de todas las uniones intermedias. Con los repartos de potencia una vez calculados se comenzó el diseño de las uniones T, las cuales son divisores de potencia con dos puertos de salida. A partir de los diseños realizados para las uniones T, se diseñaron las uniones H, divisores de potencia con cuatro puertos de salida, en las cuales se estudió que la distancia entre elementos radiantes que efectuaba un compromiso entre el diagrama de radiación y las especificaciones de diseño era de 1.7𝜆0. Además, en todas las uniones se hace necesario añadir discontinuidades para lograr los repartos de potencia deseados, lo cual tiene varios efectos, entre ellos, un desajuste de fases entre las salidas de la unión y desadaptaciones debido a la proximidad de dichas discontinuidades. Sin embargo, estas discontinuidades y la proximidad entre ellas se hace necesaria puesto que una separación exagerada entre las salidas implicaría un diagrama de radiación degenerado. Con ello, se diseñaron las uniones 2H, y el bloque I (un cuarto del total de la red de alimentación) del mismo modo que se diseñaron los demás tipos de uniones, es decir, optimizando las dimensiones y la separación entre las discontinuidades. Además, se diseñó una transición de entrada, la cual es la encarga de convertir las dimensiones de guía de onda utilizadas en la red a las dimensiones de guía de onda estándar. Tras finalizar todos estos diseños se simuló la red de alimentación completa con dos tipos de uniones a la entrada de la misma y ambos resultados obtenidos han sido satisfactorios ya que se han conseguido los repartos de potencia esperados en cada puerto además del ancho de banda en adaptación, This document is about the process of design and simulation of a corporate power network to be used in a grouping of radiant elements 8x8 operative in Ku band of frequencies, in addition, the power grid will have an uneven power distribution to achieve amplitude taper where the central elements receive more power than the external elements in order to reduce the level of secondary lobes in the radiation diagram of the complete antenna. The raised power network could have application in 5G communication systems, where operating frequencies demand the use of waveguide technology and the characteristics of the system require demanding radiation diagrams. The design of this feed network has been made incrementally, performing the simplest joints first to get the complete network design. Power distributions were initially calculated in the feed network and all intermediate junction. With the power distributions once calculated, the design of the T-joints was started, which are power dividers with two output ports. From the designs realized for the T-joints, the H-junctions, power dividers with four output ports were designed, in which it was studied that the distance between radiant elements that made a compromise between the radiation diagram and the specifications of design was 1.7𝜆0. In fact, at all junctions it is necessary to add the discontinuities to achieve the desired power distributions, which has several effects, including a phase mismatch between the junction outputs and mismatches due to the proximity of said discontinuities. However, these discontinuities and proximity between them become necessary since an exaggerated separation between the outputs would imply a degenerate radiation pattern. In this way, the 2H, and the I-block (one quarter of the total feed network) were designed in the same way as the other types of joints were designed, that is, optimizing the dimensions and spacing between the discontinuities. In addition, an input transition was designed, which is responsible for converting the waveguide dimensions used in the network to the standard waveguide dimensions. After completing all of these designs, the complete power grid was simulated with two types of junctions at the entrance of the same, and both results have been satisfactory since the expected power distributions have been achieved in each port besides the adaptive bandwidth.

La investigación propone diseñar una red de alimentación en tecnología SIW (Subtrate Integrated Waveguide) para redes de antenas que trabajan en la banda milimétrica. Ésta red usa como base un divisor de potencia tipo T con tecnología SIW. La red es útil para redes de antenas con tecnología 5G. El divisor tipo T tiene como característica principal la simetría en sus puertos de salida, es decir las longitudes de onda de las dos ramas de salida se mantienen iguales con referencia al puerto de entrada. La división de voltaje se logra compensar mediante un tabique central en el divisor tipo T. En base a los resultados las prestaciones de la red de alimentación son validadas, con tecnología SIW se obtiene el mismo comportamiento en la distribución de campo eléctrico de una guía de onda normal. Además, la red de alimentación reduce el peso y pérdidas en el conductor que se presentan en las guías de onda tradicionales.

In this work, a waveguide impedance generator based on the use of three motor-controlled metallic stubs, a monomode cavity loaded with water and PTFE cylinders is used to calibrate a waveguide ten-port reflectometer. Radial basis function neural networks are used to learn the relationship between the actual reflection coefficient and the power detectors’ output. Results indicate that this impedance generator can be successfully used to calibrate the ten-port reflectometer. This work was supported in part by the Ministerio de Ciencia e Innovación under the project with reference CIT-020000-2008-43.

Com este trabalho, objetivou-se avaliar o desempenho de diferentes modelos matemáticos para ajuste dos dados de umidade, em função da constante dielétrica aparente do solo, e a viabilidade de uso de guias de onda de duas e três hastes, com diferentes espaçamentos. Amostras de solo deformadas foram acondicionadas em segmentos de tubos de PVC de 0,075 m de diâmetro. Construíram-se 24 guias de onda com capacitor e 24 guias de onda sem capacitor, sendo que, para cada tipo, 12 guias de onda de duas hastes e 12 de três hastes, com espaçamento entre hastes de 0,009 a 0,022 m, de impedâncias previamente determinadas, foram inseridas no solo, após a saturação em cada segmento de tubo. Dados de umidade do solo determinados por gravimetria e da constante dielétrica aparente obtidos pelo analisador Trase System, foram tomados em cada recipiente durante a secagem do solo de 0,31 a 0,13 m³ m-3. Cinco modelos matemáticos foram ajustados aos dados de umidade em função da correspondente constante dielétrica aparente do solo e o efeito dos modelos na obtenção da umidade do solo, em função da constante dielétrica aparente, foi avaliado estatisticamente. O modelo de Malicki foi o de melhor ajuste dos dados da constante dielétrica aparente, em função da umidade do solo. As guias de onda de três hastes, de diâmetro 0,003 m, comprimento 0,15 m, com espaçamentos entre hastes de 0,017 m, foram as de melhor desempenho, enquanto as guias de onda de três hastes sem capacitor indicaram melhor desempenho na determinação da umidade do solo, comparadas com as de duas hastes sem capacitor. As guias de onda de três hastes sem capacitor apresentaram melhor desempenho na determinação da umidade do solo que as de três hastes com capacitor.The objective of this study was to evaluate the performance of different mathematical models to adjust the humidity data as a function of the apparent dielectric constant of the soil and to evaluate the feasibility of the use of wave guides of two and three rods with different spacings. Disturbed soil samples were packed in PVC tube segments of 0.075 m diameter. Two sets of 24 have guides were constructed. One of this sets had a capacitor. In each set one half of the wave guides had two rods and the other half contained three rods. The rod spacing varied from 0.009 to 0.022 m. Soil water content data from gravimetry and soil bulk dielectric constant values from Trase System analyzer were collected during drying process with water content values ranging from 0.31 to 0.13 m³ m-3. Five mathematical models were fitted to water content and bulk dielectric constant data. The Malicki's model was the most adequate for estimating soil water content as a function of bulk dielectric constant. The wave guides with three rods 0.017 m apart from each other showed the best performance. The three-rod wave-guides without capacitor performed better for water content determination than the two-rod wave-guides without capacitor. The three-rod wave-guides without capacitor performed better than three-rod wave-guides with capacitor.

En este informe se expone el estudio de modelos de guía de onda realizadas mediante impresión 3D. Se basa en la guía de onda rectangular WR90, la cual tiene un rango de funcionamiento en frecuencia de 8 GHz a 12.4 GHz aproximadamente. Se explica la técnica que se ha realizado en el proceso de metalización de las guías, ya que la impresión se realiza mediante plástico ABS, el cual no es capaz de conducir la electricidad. Del mismo modo, se trata de adaptar las redes de tres accesos como son la T plano E y la T plano H., This report contains the study of models of waveguide made with 3D printing. It focuses on the WR90 rectangular waveguide wich has a frequency operating range of about 8 GHz to 12.4 GHz. The technique is explained for metallizing waveguides. The printer performs ABS plastic models and so the plastic doesn't conduct electricity. Through this process, we try to adapt the three access networks, which are the T juctions, Grado en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación

El presente trabajo de investigación ofrece el estudio de la viabilidad de fabricar componentes de microondas, milimétricas y submilimétricas mediante impresora 3D. Para ello se propone un método de fabricación que abarca desde la propia impresión del componente hasta su posterior metalizado y medida. El motivo de todo ello reside en el auge que las tecnologías de fabricación aditiva han sufrido en los últimos años junto con la previsión de ahorro de fabricación que supondría para las empresas. El análisis de los resultados se ha llevado a cabo con el analizador de redes de Agilent Technologies ‘PNA-X N5242A’. También se han analizado los parámetros de diseño de los componentes para su correcta impresión. Los resultados del trabajo no son indicadores fiables de dicha viabilidad debido al problema de funcionamiento que ha sufrido la impresora durante el transcurso del proyecto. En cualquier caso parece que la viabilidad de fabricación de prototipos con dichas técnicas aditivas será posible en un futuro cercano. The following research offers the viability study of manufacturing microwave, millimeter wave and submillimeter wave devices using 3D printing. For this purpose, a method of manufacturing which covers the process from the printing of the component to the metalization of its surface and testing is proposed. The reason for this kind of research resides in the rapid development of additive fabrication technologies in the last years, in addition to the impact of the manufacture saving’s estimate for the companies. The analysis of results has been carried out with an Agilent Technologies PNA-X N5242A network analyzer. Also, the component design parameters have been analyzed in order to obtain a correct printing. The final conclusions of this research are not reliable indications of viability, due to a working problem suffered by the printer during the development of the project. In any case, it seems that viability of manufacturing prototypes with these additive techniques will be posible in a near future. Graduado o Graduada en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación por la Universidad Pública de Navarra Telekomunikazio Teknologien Ingeniaritzako Graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoan

O conhecimento da umidade do solo é de fundamental importância para a agricultura, sobretudo na determinação de sua variação, na otimização do manejo do solo e da água. Para medidas de umidade do solo existe tendência de utilização da técnica de TDR (Reflectometria no Domínio do Tempo) que, de certa forma, é nova no Brasil. Colaborando com a difusão da técnica, estudou-se a possibilidade de utilização de sondas multi-haste segmentadas em um equipamento de TDR. O trabalho foi dividido em duas partes, em que na primeira, as performances de duas configurações de sonda foram analisadas e, na segunda parte, as sondas foram avaliadas durante o monitoramento da umidade em condições de laboratório e de campo. Foi possível verificar-se a viabilidade do uso de sondas multi-haste segmentadas na estimativa da umidade de um perfil de solo; entretanto, a utilização da Sonda 1, com segmentação de 0,10 m, ficou limitada à profundidade de 0,40 m, devido à dificuldade da interpretação dos picos de impedância em sua extremidade.The knowledge of soil water content is important for agriculture, mainly the determination of its changes in the soil profile in order to optimize irrigation management. The tendency to use the technique of TDR (Time Domain Reflectometry) to measure the soil water content is relatively new in Brazil. To help the diffusion of this technique, the objective of this work was to study the possibility of using multi-wire probes with electrical impedance discontinuities in TDR equipment. The experiment was divided in to two parts. In the first one, the laboratory performance of two multi-wire probe configurations was studied; and in the second one, the evaluation of the probe reliability to monitor water content changes in porous media. The viability of the use of multi-wire probes to estimate the water content in the porous media profile was confirmed. However, the use of a probe with 0.10 m segmentation was limited to the soil depth of 0.40 m, due to the difficulty to interpret the impedance peaks at the extremity.

Se estudia la propagación de pulsos ópticos por el método de diferencias finitas en guías de onda estructuradas tipo ridge para aplicaciones en sistemas de transmisión de óptica en la región de 1,55 m. Con la transformación de las ecuaciones de Maxwell de su forma continua a una formulación discreta para el sistema en estudio y con las condiciones de contorno apropiadas se implementó un algoritmo en Matlab que permitió visualizar el comportamiento del pulso al propagarse en la geometría del guía ridge. Se realizaron simulaciones variando la longitud de onda, el ancho de la región del núcleo y el índice de refracción de los materiales obteniéndose resultados similares a los reportados en la literatura. Este estudio permite proponer una geometría apropiada y sugerir materiales para confeccionar este tipo de guía de onda para aplicaciones en sistemas de comunicaciones ópticas. In this paper we study the propagation of optical pulses by the finite differences method in a ridge waveguides structured for applications in optical transmission systems in the region of 1.55 µm. With the transformation of Maxwell's equations its discrete formulation, for the system under study, and the appropriate boundary conditions was implemented an algorithm in Matlab geometry of the waveguide studied. Variations in simulation were made in the wavelength, width of the core and the refractive index materials with which the results obtained were consistent with those reported in the literature. This study allows proposing an appropriate geometry and materials for making waveguides for applications in optical communications systems.

In this paper we study the propagation of optical pulses by the finite differences method in a ridge waveguides structured for applications in optical transmission systems in the region of 1.55 μm. With the transformation of Maxwell's equations its discrete formulation, for the system under study, and the appropriate boundary conditions was implemented an algorithm in Matlabthat enables to visualize the behavior of the pulse when it propagates in the geometry of the waveguide studied. Variations in simulation were made in the wavelength, width of the core and the refractive index materials with which the results obtained were consistent with those reported in the literature. This study allows proposing an appropriate geometry and materials for making waveguides for applications in optical communications systems. Se estudia la propagación de pulsos ópticos por el método de diferencias finitas en guías de onda estructuradas tipo ridge para aplicaciones en sistemas de transmisión de óptica en la región de 1,55 μm. Con la transformación de las ecuaciones de Maxwell de su forma continua a una formulación discreta para el sistema en estudio y con las condiciones de contorno apropiadas se implementó un algoritmo en Matlab que permitió visualizar el comportamiento del pulso al propagarse en la geometría del guía ridge.

Mestrado em Engenharia Física Esta dissertação teve como objetivo estudar e desenvolver uma interface multi-comprimento, sintonizável, baseada em tecnologia de ótica integrada para um terminal de linha de uma rede ótica. Os dispositivos analisados, no âmbito desta dissertação para a implementação das interfaces multi-comprimento de onda, foram o micro-anel ressoador e o agregado de guias de onda (AWG), os quais apresentam caraterísticas de sintonização. O desenho e otimização dos componentes foram realizados através de simulação numérica em Matlab®, analisando-se as diferentes respostas dos dispositivos em função dos parâmetros físicos de cada um. O micro-anel ressoador funciona como desmultiplexador espectral, através da alteração do perímetro do anel ou do índice de refração do meio. O AWG separa as regiões espectrais, através de um conjunto dos guias de onda com diferentes comprimentos e das regiões de propagação livre. O AWG foi selecionado como a opção mais favorável, para ser implementado numa interface ótica sintonizável tendo sido projetado e solicitada a produção através de uma empresa de semicondutores de um terminal de linha para rede ótica em tecnologia de ótica integrada. This dissertation aimed to study and develop a multi-length interface, tunable, based on integrated optics technology for the line terminal of optical network. The devices in the framework of this dissertation for implementing multi wavelength interfaces were the micro-ring resonator and the arrayed waveguide grating (AWG), that have tunable characteristic. The design and optimization of the components were performed through numerical simulations in Matlab® to analyse the different responses of the devices as a function of their physical parameters. The micro-ring resonator act as a spectral desmultiplexer by changing the perimeter of the ring or the refractive index of the medium. The AWG separate the spectral regions through the arrayed waveguide with different lengths and the free propagation regions. The AWG was selected as the most suitable option to be implemented in a tunable optical FSR, having been projected and requested the production through a foundry of a line terminal of optical network.

En la realización de este trabajo se obtendrán las expresiones analíticas que permiten describir las propiedades acústicas de una red de elementos dispersivos en el interior de una guía de ondas, permitiendo así, obtener en el límite de homogenización los parámetros efectivos que caracterizan al metamaterial y la verificación experimental de las propiedades acústicas del metamaterial.Matemáticamente este problema se tratará con la teoría de la dispersión múltiple, ya que las geometrías a tratar en este trabajo van a ser cilíndricas y dicha teoría se ha demostrado ser la mas efectiva para esos casos y usando la técnica de ¿mode matching ¿para la resolución general del problema de la dispersión de campo acústico en el interior de una guía de ondas., Gracia Salgado, R. (2014). Diseño y caracterización de metamateriales acústicos basados en guías de onda [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/38759., Alfresco