Instalación y configuración de GNU/Linux Zentyal Server 6.2, como Sistema Operativo base para disponer de Servicios de Infraestructura IT

En el presente artículo se realiza la instalación y configuración de GNU/Linux Zentyal server 6.2, se definen la zona roja WAN internet, zona naranja DMZ desmilitarizada y zona verde LAN red interna local, de acuerdo a la Red administrable para acceder desde la estación de trabajo GNU/Linux al Zentyal Server, donde se configurarán los diferentes servicios de gestión de infraestructura IT, para dar solución a la problemática planteada. El trabajo contiene cinco temáticas, dentro de las cuales se devela la configuración detallada y puesta en marcha de los servicios: DHCP Server, DNS Server, Controlador de dominio, Proxy no transparente, Cortafuegos, File Server y Print Server y VPN.In this article, the installation and configuration of GNU / Linux Zentyal server 6.2 is carried out, the red zone WAN internet, orange zone DMZ demilitarized and green zone LAN internal local network are defined, according to the administrable Network to access from the station of GNU / Linux work to the Zentyal Server, where the different IT infrastructure management services will be configured to solve the problem raised. The work contains five topics, within which the detailed configuration and start-up of the services are revealed: DHCP Server, DNS Server, Domain Controller, Non-transparent Proxy, Firewall, File Server and Print Server and VPN

Dual-polarisation reflectarray made of cells with two orthogonal sets of parallel dipoles for bandwidth and cross-polarisation improvement

A reflectarray antenna has been proposed to provide broadband operation, low cross-polarisation and independent beamforming in dual linear polarisation. The reflectarray element consists of two orthogonal sets of three coplanar parallel dipoles, where each set of parallel dipoles is used for controlling the phase-shift of each polarisation. A focused beam 40 cm reflectarray has been designed, manufactured and tested. According to the experimental results, the antenna shows a 27% bandwidth for a gain of 32.9 dBi with a variation of 1 dB. The antenna efficiency is better than 60% and the maximum crosspolar radiation levels are at least 30 dB below the main beam co-polar levels for both linear polarisations. In addition, it has been demonstrated that the antenna performance is maintained when it is designed to provide two separate beams in each linear polarisation

Cross-polar reduction in reflectarray antennas by means of element rotation

A cross-polar reduction technique for dual polarization reflectarray antennas is proposed. This technique is based on the determination of the rotation angle of each reflectarray element that minimizes the cross-polar components of the electric and magnetic fields reflected by that particular element in each polarization under local periodicity assumption. The results obtained with the cross-polar reduction technique have been validated by comparison with results provided by the commercial software CST. The technique has been applied to the reduction of the cross-polarization radiated by a dual polarization transmit-receive reflectarray antenna. The results obtained after cross-polar reduction show minimum values of cross-polar discrimination of 35 dB for one polarization and 40 dB for the orthogonal polarization, both in the Tx and Rx-bands

The Research Journey as a Challenge Towards New Trends

The academic community of the department of Risaralda, in its permanent interest in evidencing the results of the research processes that are carried out from the Higher Education Institutions and as a product of the VI meeting of researchers of the department of Risaralda held in November 2021 presents its work: “The journey of research as a challenge towards new trends”, which reflects the result of the latest research and advances in different lines of knowledge in Agricultural Sciences, Health Sciences, Social Sciences and Technology and Information Sciences, which seek to solve and meet the demands of the different sectors. This work would not have been possible without the help of each of the teachers, researchers and authors who presented their articles that make up each of the chapters of the book, to them our gratitude for their commitment, dedication and commitment, since their sole purpose is to contribute from the academy and science to scientific and technological development in the search for the solution of problems and thus contribute to transform the reality of our society and communities. We also wish to extend our gratitude to the institutions of the Network that made this publication possible: UTP, UCP, UNAD, UNIREMINGTON; UNISARC, CIAF, Universidad Libre, Uniclaretiana, Fundación Universitaria Comfamiliar and UNIMINUTO, institutions that in one way or another allowed this work to become a reality, which we hope will be of interest to you.Preface............................................................................................................................7 Chapter 1. Technologies and Engineering Towards a humanization in Engineering using soft skills in training in Engineers.............................................................................................................11 Omar Iván Trejos Buriticá1, Luis Eduardo Muñoz Guerrero Innovative materials in construction: review from a bibliometric analysis....................................................................................................................27 Cristian Osorio Gómez, Daniel Aristizábal Torres, Alejandro Alzate Buitrago, Cristhian Camilo Amariles López Bibliometric review of disaster risk management: progress, trends, and challenges.........................................................................................................51 Alejandro Alzate Buitrago, Gloria Milena Molina Vinasco. Incidence of land coverage and geology, in the unstability of lands of the micro-basin of the Combia creek, Pereira, Risaralda....................................73 Alejandro Alzate Buitrago, Daniel Aristizábal Torres. Chapter 2. Arts, Humanities, and Social Sciences Training experience with teachers teaching mathematics using the inquiry methodology ...............................................................................................95 Vivian Libeth Uzuriaga López, Héctor Gerardo Sánchez Bedoya. Interpretation of the multiple representations of the fears associated to the boarding of limited visual patients in the elective I students’ written productions and low vision ...................................................................................113 Eliana Bermúdez Cardona, Ana María Agudelo Guevara, Caterine Villamarín Acosta. The relevance of local knowledge in social sciences............................................131 Alberto Antonio Berón Ospina, Isabel Cristina Castillo Quintero. Basic education students’ conceptions of conflict a view from the peace for the education....................................................................................................143 Astrid Milena Calderón Cárdenas,Carolina Aguirre Arias, Carolina Franco Ossa, Martha Cecilia Gutiérrez Giraldo, Orfa Buitrago. Comprehensive risk prevention in educational settings: an interdisciplinary and socio-educational approach ............................................................................163 Olga María Henao Trujillo, Claudia María López Ortiz. Chapter 3. Natural and Agricultural Sciences Physicochemical characterization of three substrates used in the deep bedding system in swine .......................................................................................175 Juan Manuel Sánchez Rubio, Andrés Felipe Arias Roldan, Jesús Arturo Rincón Sanz, Jaime Andrés Betancourt Vásquez. Periodic solutions in AFM models........................................................................187 Daniel Cortés Zapata, Alexander Gutiérrez Gutiérrez. Phenology in flower and fruit of Rubus glaucus benth. Cv. Thornless in Risaralda: elements for phytosanitary management .........................................199 Shirley Palacios Castro, Andrés Alfonso Patiño Martínez, James Montoya Lerma, Ricardo Flórez, Harry Josué Pérez. Socio-economic and technical characterization of the cultivation of avocado (Persea americana) in Risaralda..............................................................217 Andrés Alfonso Patiño Martínez, Kelly Saudith Castañez Poveda, Eliana Gómez Correa. Biosecurity management in backyard systems in Santa Rosa de Cabal, Risaralda................................................................................................................227 Julia Victoria Arredondo Botero, Jaiver Estiben Ocampo Jaramillo, Juan Sebastián Mera Vallejo, Álvaro de Jesús Aranzazu Hernández. CONTENTS Physical-chemical diagnosis of soils in hillside areas with predominance of Lulo CV. La Selva production system in the department of Risaralda.............241 Adriana Patricia Restrepo Gallón, María Paula Landinez Montes, Jimena Tobón López. Digestibility of three concentrates used in canine feeding....................................271 María Fernanda Mejía Silva, Valentina Noreña Sánchez, Gastón Adolfo Castaño Jiménez. Chapter 4. Economic, Administrative, and Accounting Sciences Financial inclusion in households from socioeconomic strata 1 and 2 in the city of Pereira ..................................................................................................285 Lindy Neth Perea Mosquera, Marlen Isabel Redondo Ramírez, Angélica Viviana Morales. Internal marketing strategies as a competitive advantage for the company Mobilautos SAS de Dosquebradas........................................................................303 Inés Montoya Sánchez, Sandra Patricia Viana Bolaños, Ana María Barrera Rodríguez. Uses of tourist marketing in the tourist sector of the municipality of Belén de Umbría, Risaralda.............................................................................................319 Ana María Barrera Rodríguez, Paola Andrea Echeverri Gutiérrez, María Camila Parra Buitrago, Paola Andrea Martín Muñoz, Angy Paola Ángel Vélez, Luisa Natalia Trejos Ospina. Territorial prospective of Risaralda department (Colombia), based on the SDGS...............................................................................................................333 Juan Guillermo Gil García, Samanta Londoño Velásquez. Chapter 5. Health and Sports Sciences Performance evaluation in times of pandemic. What do medical students think?.......................................................................................................353 Samuel Eduardo Trujillo Henao, Rodolfo A. Cabrales Vega, Germán Alberto Moreno Gómez. The relevance of the therapist’s self and self-reference in the training of psychologists.....................................................................................................371 Maria Paula Marmolejo Lozano, Mireya Ospina Botero. Habits related to oral health which influence lifestyle of elder people in a wellness center for the elderly in Pereira 2020. .............................................387 Isadora Blanco Pérez, Olga Patricia Ramírez Rodríguez, Ángela María Rincón Hurtado. Analysis of the suicide trend in the Coffee Region in Colombia during the years 2012-2018 ..............................................................................................405 Germán Alberto Moreno Gómez, Jennifer Nessim Salazar, Jairo Franco Londoño, Juan Carlos Medina Osorio. Hind limb long bone fractures in canines and felines...........................................419 María Camila Cruz Vélez, Valentina Herrera Morales, Alba Nydia Restrepo Jiménez, Lina Marcela Palomino, Gabriel Rodolfo Izquierdo Bravo. Prevalence of overweight and obesity in children in the rural and urban area of Risaralda....................................................................................................439 Angela María Álvarez López, Angela Liceth Pérez Rendón, Alejandro Gómez Rodas, Luis Enrique Isaza Velásquez. Chapter 6. Architecture, Design and Advertising The artisan crafts of Risaralda, characteristics, importance, and risks within the Colombian Coffee Cultural Landscape, CCCL....................................457 Yaffa Nahir Ivette Gómez Barrera, Javier Alfonso López Morales

Contribution to the analysis and design of reflectarray antennas for reconfigurable beam applications at frequencies above 100 GHz using liquid crystal technology

El trabajo contenido en esta tesis doctoral está encuadrado en el desarrollo de antenas reconfigurables electrónicamente capaces de proporcionar prestaciones competitivas a las aplicaciones cada vez más comunes que operan a frecuencias superiores a 60 GHz. En concreto, esta tesis se centra en el estudio, diseño, e implementación de las antenas reflectarray, a las que se introduce la tecnología de cristal líquido como elemento característico con el que se consigue reconfigurabilidad de haz de forma electrónica. Desde un punto de vista muy general, se puede describir un cristal líquido como un material cuya permitividad eléctrica es variable y controlada por una excitación externa, que generalmente suele corresponderse con un campo eléctrico quasi-estático (AC). Las antenas reflectarray de cristal líquido se han escogido como objeto de estudio por varias razones. La primera de ellas tiene que ver con las ventajas que los reflectarrays, y en especial aquellos realizados en configuración planar, proporcionan con respecto a otras antenas de alta ganancia como los reflectores o los “phased-arrays”. En los reflectarrays, la alimentación a través de una fuente primaria común (característica de reflectores) y el elevado número de grados de libertad de las celdas que los componen (característica de arrays) hacen que estas antenas puedan proporcionar prestaciones eléctricas iguales o mejores que las anteriores, a un coste más reducido y con estructuras de antena más compactas. La segunda razón radica en la flexibilidad que ofrece el cristal líquido a ser confinado y polarizado en recintos de geometría variada, como consecuencia de su fluidez (propiedad de los líquidos). Por ello, la tecnología de cristal líquido permite que el propio elemento reconfigurable en las celdas de reflectarray se adapte a la configuración planar de manera que en sí mismo, el cristal líquido sea una o varias de las capas características de esta configuración. Esto simplifica de forma drástica la estructura y la fabricación de este tipo de antenas, incluso si se comparan con reflectarrays reconfigurables basados en otras tecnologías como diodos, MEMS, etc. Por tanto, su coste y desarrollo es muy reducido, lo que hace que se puedan fabricar reflectarrays reconfigurables eléctricamente grandes, a bajo coste, y en producción elevada. Un ejemplo claro de una estructura similar, y que ha tenido éxito comercial, son las pantallas de cristal líquido. La tercera razón reside en el hecho de que el cristal líquido es, hasta la fecha, de las pocas tecnologías capaces de ofrecer reconfigurabilidad del haz a frecuencias superiores a 60 GHz. De hecho, el cristal líquido permite reconfigurabilidad en un amplio margen de frecuencias, que va desde DC a frecuencias del espectro visible, incluyendo las microondas y los THz. Otras tecnologías, como los materiales ferroeléctricos, el grafeno o la tecnología CMOS “on chip” permiten también conmutar el haz en estas frecuencias. Sin embargo, la tecnología CMOS tiene un elevado coste y actualmente está limitada a frecuencias inferiores a 150 GHz, y aunque los materiales ferroeléctricos o el grafeno puedan conmutar a frecuencias más altas y en un rango más amplio, tienen serias dificultades que los hacen aún inmaduros. En el caso de los materiales ferroeléctricos, los elevados voltajes para conmutar el material los hacen poco atractivos, mientras que en el caso del grafeno, su modelado aún está en discusión, y todavía no se han arrojado resultados experimentales que validen su idoneidad. Estas tres razones hacen que los reflectarrays basados en cristal líquido sean atractivos para multitud de aplicaciones de haz reconfigurable a frecuencias superiores a 60 GHz. Aplicaciones como radar de escaneo de imágenes de alta resolución, espectroscopia molecular, radiómetros para observación atmosférica, o comunicaciones inalámbricas de alta frecuencia (WiGig) son algunas de ellas. La tesis está estructurada en tres partes. En la primera de ellas se describen las características más comunes de los cristales líquidos, centrándonos en detalle en aquellas propiedades ofrecidas por este material en fase nemática. En concreto, se estudiará la anisotropía dieléctrica (Ae) de los cristales líquidos uniaxiales, que son los que se emplean en esta tesis, definida como la diferencia entre la permitividad paralela (£//) y la perpendicular (e±): Ae = e,, - e±. También se estudiará la variación de este parámetro (Ae) con la frecuencia, y el modelado electromagnético macroscópico más general que, extraído a partir de aquella, permite describir el cristal líquido para cada tensión de polarización en celdas de geometría planar. Este modelo es de suma importancia para garantizar precisión en el desfasaje proporcionado por las diferentes celdas reconfigurables para reflectarrays que se describirán en la siguiente parte de la tesis. La segunda parte de la tesis se centra en el diseño de celdas reflectarray resonantes basadas en cristal líquido. La razón por la que se escogen estos tipos de celdas reside en el hecho de que son las únicas capaces de proporcionar rangos de fase elevados ante la reducida anisotropía dieléctrica que ofrecen los cristales líquidos. El objetivo de esta parte trata, por tanto, de obtener estructuras de celdas reflectarray que sean capaces de proporcionar buenas prestaciones eléctricas a nivel de antena, mejorando sustancialmente las prestaciones de las celdas reportadas en el estado del arte, así como de desarrollar una herramienta de diseño general para aquellas. Para ello, se estudian las prestaciones eléctricas de diferentes tipos de elementos resonantes de cristal líquido que van, desde el más sencillo, que ha limitado el estado de la técnica hasta el desarrollo de esta tesis y que está formado por un sólo resonador, a elementos que constan de varios resonadores (multi-resonantes) y que pueden ser monocapa o multicapa. En un primer paso, el procedimiento de diseño de estas estructuras hace uso de un modelo convencional de cristal líquido que ha venido siendo usado en el estado del arte para este tipo de celdas, y que considera el cristal líquido como un material homogéneo e isótropo cuya permitividad varía entre (e/7) y (e±). Sin embargo, en esta parte de la tesis se demuestra que dicho modelado no es suficiente para describir de forma genérica el comportamiento del cristal líquido en las celdas tipo reflectarray. En la tesis se proponen procedimientos más exactos para el análisis y diseño basados en un modelo más general que define el cristal líquido como un material anisótropo e inhomogeneo en tres dimensiones, y se ha implementado una técnica que permite optimizar celdas multi-resonantes de forma eficiente para conseguir elevadas prestaciones en cuanto a ancho de banda, rango de fase, pérdidas, o sensibilidad al ángulo de incidencia. Los errores cometidos en el uso del modelado convencional a nivel de celda (amplitud y fase) se han analizado para varias geometrías, usando medidas de varios prototipos de antena que usan un cristal líquido real a frecuencias superiores a 100 GHz. Las medidas se han realizado en entorno periódico mediante un banco cuasi-óptico, que ha sido diseñado especialmente para este fin. Uno de estos prototipos se ha optimizado a 100 GHz para conseguir un ancho de banda relativamente elevado (10%), pérdidas reducidas, un rango de fase mayor de 360º, baja sensibilidad al ángulo de incidencia, y baja influencia de la inhomogeneidad transversal del cristal líquido en la celda. Estas prestaciones a nivel de celda superan de forma clara aquellas conseguidas por otros elementos que se han reportado en la literatura, de manera que dicho prototipo se ha usado en la última parte de la tesis para realizar diversas antenas de barrido. Finalmente, en esta parte se presenta una estrategia de caracterización de la anisotropía macroscópica a partir de medidas de los elementos de reflectarray diseñados en banco cuasi-óptico, obteniendo resultados tanto en las frecuencias de interés en RF como en AC, y comparándolas con aquellas obtenidas mediante otros métodos. La tercera parte de la tesis consiste en el estudio, diseño, fabricación y medida de antenas reconfigurables basadas en cristal líquido en configuraciones complejas. En reflectarrays pasivos, el procedimiento de diseño de la antena se limita únicamente al ajuste en cada celda de la antena de las dimensiones de las metalizaciones que se emplean para el control de fase, mediante procesos de optimización bien conocidos. Sin embargo, en el caso de reflectarrays reconfigurables basados en cristal líquido, resulta necesario un paso adicional, que consiste en calcular de forma adecuada las tensiones de control en cada celda del reflectarray para configurar la fase requerida en cada una de ellas, así como diseñar la estructura y los circuitos de control que permitan direccionar a cada elemento su tensión correspondiente. La síntesis de tensiones es por tanto igual o más importante que el diseño de la geometría de las celdas, puesto que éstas son las que están directamente relacionadas con la fase. En el estado del arte, existen varias estrategias de síntesis de tensiones que se basan en la caracterización experimental de la curva de fase respecto al voltaje. Sin embargo, esta caracterización sólo puede hacerse a un solo ángulo de incidencia y para unas determinadas dimensiones de celda, lo que produce que las tensiones sintetizadas sean diferentes de las adecuadas, y en definitiva que se alcancen errores de fase mayores de 70º. De esta forma, hasta la fecha, las prestaciones a nivel de antena que se han conseguido son reducidas en cuanto a ancho de banda, rango de escaneo o nivel de lóbulos secundarios. En esta última parte de la tesis, se introduce una nueva estrategia de síntesis de tensiones que es capaz de predecir mediante simulaciones, y con alta precisión, las tensiones que deben introducirse en cada celda teniendo en cuenta su ángulo de incidencia, sus dimensiones, la frecuencia, así como la señal de polarización definida por su frecuencia y forma de onda AC. Esta estrategia se basa en modelar cada uno de los estados de permitividad del cristal líquido como un sustrato anisótropo con inhomogeneidad longitudinal (1D), o en ciertos casos, como un tensor equivalente homogéneo. La precisión de ambos modelos electromagnéticos también se discute. Con el objetivo de obtener una herramienta eficiente de cálculo de tensiones, también se ha escrito e implementado una herramienta de análisis basada en el Método de los Momentos en el Dominio Espectral (SD-MoM) para sustratos estratificados anisótropos, que se usa en cada iteración del procedimiento de síntesis para analizar cada una de las celdas de la antena. La síntesis de tensiones se ha diseñado además para reducir al máximo el efecto del rizado de amplitud en el diagrama de radiación, que es característico en los reflectarrays que están formados por celdas con pérdidas elevadas, lo que en sí, supone un avance adicional para la obtención de mejores prestaciones de antena. Para el cálculo de los diagramas de radiación empleados en el procedimiento de síntesis, se asume un análisis elemento a elemento considerando periodicidad local, y se propone el uso de un método capaz de modelar el campo incidente de forma que se elimine la limitación de la periodicidad local en la excitación. Una vez definida la estrategia adecuada de cálculo de las tensiones a aplicar al cristal líquido en cada celda, la estructura de direccionamiento de las mismas en la antena, y diseñados los circuitos de control, se diseñan, fabrican y miden dos prototipos diferentes de antena de barrido electrónico a 100 GHz usando las celdas anteriormente presentadas. El primero de estos prototipos es un reflectarray en configuración “single offset” con capacidad de escaneo en un plano (elevación o azimut). Aunque previamente se realizan diseños de antenas de barrido en 2D a varias frecuencias en el rango de milimétricas y sub-milimétricas, y se proponen ciertas estrategias de direccionamiento que permiten conseguir este objetivo, se desarrolla el prototipo con direccionamiento en una dimensión con el fin de reducir el número de controles y posibles errores de fabricación, y así también validar la herramienta de diseño. Para un tamaño medio de apertura (con un numero de filas y columnas entre 30 y 50 elementos, lo que significa un reflectarray con un número de elementos superior a 900), la configuración “single offset” proporciona rangos de escaneo elevados, y ganancias que pueden oscilar entre los 20 y 30 dBi. En concreto, el prototipo medido proporciona un haz de barrido en un rango angular de 55º, en el que el nivel de lóbulos secundarios (SLL) permanece mejor de -13 dB en un ancho de banda de un 8%. La ganancia máxima es de 19.4 dBi. Estas prestaciones superan de forma clara aquellas conseguidas por otros autores. El segundo prototipo se corresponde con una antena de doble reflector que usa el reflectarray de cristal líquido como sub-reflector para escanear el haz en un plano (elevación o azimut). El objetivo básico de esta geometría es obtener mayores ganancias que en el reflectarray “single offset” con una estructura más compacta, aunque a expensas de reducir el rango de barrido. En concreto, se obtiene una ganancia máxima de 35 dBi, y un rango de barrido de 12º. Los procedimientos de síntesis de tensiones y de diseño de las estructuras de las celdas forman, en su conjunto, una herramienta completa de diseño precisa y eficiente de antenas reflectarray reconfigurables basados en cristales líquidos. Dicha herramienta se ha validado mediante el diseño, la fabricación y la medida de los prototipos anteriormente citados a 100 GHz, que consiguen algo nunca alcanzado anteriormente en la investigación de este tipo de antenas: unas prestaciones competitivas y una predicción excelente de los resultados. El procedimiento es general, y por tanto se puede usar a cualquier frecuencia en la que el cristal líquido ofrezca anisotropía dieléctrica, incluidos los THz. Los prototipos desarrollados en esta tesis doctoral suponen también unas de las primeras antenas de barrido real a frecuencias superiores a 100 GHz. En concreto, la antena de doble reflector para escaneo de haz es la primera antena reconfigurable electrónicamente a frecuencias superiores a 60 GHz que superan los 25 dBi de ganancia, siendo a su vez la primera antena de doble reflector que contiene un reflectarray reconfigurable como sub-reflector. Finalmente, se proponen ciertas mejoras que aún deben se deben realizar para hacer que estas antenas puedan ser un producto completamente desarrollado y competitivo en el mercado. ABSTRACT The work presented in this thesis is focused on the development of electronically reconfigurable antennas that are able to provide competitive electrical performance to the increasingly common applications operating at frequencies above 60 GHz. Specifically, this thesis presents the study, design, and implementation of reflectarray antennas, which incorporate liquid crystal (LC) materials to scan or reconfigure the beam electronically. From a general point of view, a liquid crystal can be defined as a material whose dielectric permittivity is variable and can be controlled with an external excitation, which usually corresponds with a quasi-static electric field (AC). By changing the dielectric permittivity at each cell that makes up the reflectarray, the phase shift on the aperture is controlled, so that a prescribed radiation pattern can be configured. Liquid Crystal-based reflectarrays have been chosen for several reasons. The first has to do with the advantages provided by the reflectarray antenna with respect to other high gain antennas, such as reflectors or phased arrays. The RF feeding in reflectarrays is achieved by using a common primary source (as in reflectors). This arrangement and the large number of degrees of freedom provided by the cells that make up the reflectarray (as in arrays), allow these antennas to provide a similar or even better electrical performance than other low profile antennas (reflectors and arrays), but assuming a more reduced cost and compactness. The second reason is the flexibility of the liquid crystal to be confined in an arbitrary geometry due to its fluidity (property of liquids). Therefore, the liquid crystal is able to adapt to a planar geometry so that it is one or more of the typical layers of this configuration. This simplifies drastically both the structure and manufacture of this type of antenna, even when compared with reconfigurable reflectarrays based on other technologies, such as diodes MEMS, etc. Therefore, the cost of developing this type of antenna is very small, which means that electrically large reconfigurable reflectarrays could be manufactured assuming low cost and greater productions. A paradigmatic example of a similar structure is the liquid crystal panel, which has already been commercialized successfully. The third reason lies in the fact that, at present, the liquid crystal is one of the few technologies capable of providing switching capabilities at frequencies above 60 GHz. In fact, the liquid crystal allows its permittivity to be switched in a wide range of frequencies, which are from DC to the visible spectrum, including microwaves and THz. Other technologies, such as ferroelectric materials, graphene or CMOS "on chip" technology also allow the beam to be switched at these frequencies. However, CMOS technology is expensive and is currently limited to frequencies below 150 GHz, and although ferroelectric materials or graphene can switch at higher frequencies and in a wider range, they have serious difficulties that make them immature. Ferroelectric materials involve the use of very high voltages to switch the material, making them unattractive, whereas the electromagnetic modelling of the graphene is still under discussion, so that the experimental results of devices based on this latter technology have not been reported yet. These three reasons make LC-based reflectarrays attractive for many applications that involve the use of electronically reconfigurable beams at frequencies beyond 60 GHz. Applications such as high resolution imaging radars, molecular spectroscopy, radiometers for atmospheric observation, or high frequency wireless communications (WiGig) are just some of them. This thesis is divided into three parts. In the first part, the most common properties of the liquid crystal materials are described, especially those exhibited in the nematic phase. The study is focused on the dielectric anisotropy (Ac) of uniaxial liquid crystals, which is defined as the difference between the parallel (e/7) and perpendicular (e±) permittivities: Ae = e,, - e±. This parameter allows the permittivity of a LC confined in an arbitrary volume at a certain biasing voltage to be described by solving a variational problem that involves both the electrostatic and elastic energies. Thus, the frequency dependence of (Ae) is also described and characterised. Note that an appropriate LC modelling is quite important to ensure enough accuracy in the phase shift provided by each cell that makes up the reflectarray, and therefore to achieve a good electrical performance at the antenna level. The second part of the thesis is focused on the design of resonant reflectarray cells based on liquid crystal. The reason why resonant cells have been chosen lies in the fact that they are able to provide enough phase range using the values of the dielectric anisotropy of the liquid crystals, which are typically small. Thus, the aim of this part is to investigate several reflectarray cell architectures capable of providing good electrical performance at the antenna level, which significantly improve the electrical performance of the cells reported in the literature. Similarly, another of the objectives is to develop a general tool to design these cells. To fulfill these objectives, the electrical yields of different types of resonant reflectarray elements are investigated, beginning from the simplest, which is made up of a single resonator and limits the state of the art. To overcome the electrical limitations of the single resonant cell, several elements consisting of multiple resonators are considered, which can be single-layer or multilayer. In a first step, the design procedure of these structures makes use of a conventional electromagnetic model which has been used in the literature, which considers that the liquid crystal behaves as homogeneous and isotropic materials whose permittivity varies between (e/7) y (e±). However, in this part of the thesis it is shown that the conventional modelling is not enough to describe the physical behaviour of the liquid crystal in reflectarray cells accurately. Therefore, a more accurate analysis and design procedure based on a more general model is proposed and developed, which defines the liquid crystal as an anisotropic three-dimensional inhomogeneous material. The design procedure is able to optimize multi-resonant cells efficiently to achieve good electrical performance in terms of bandwidth, phase range, losses, or sensitivity to the angle of incidence. The errors made when the conventional modelling (amplitude and phase) is considered have been also analysed for various cell geometries, by using measured results from several antenna prototypes made up of real liquid crystals at frequencies above 100 GHz. The measurements have been performed in a periodic environment using a quasi-optical bench, which has been designed especially for this purpose. One of these prototypes has been optimized to achieve a relatively large bandwidth (10%) at 100 GHz, low losses, a phase range of more than 360º, a low sensitivi

Standardized Design Technique of PPS-based 90º Linear Polarization Converters by means of Coupler Theory

A standardized design method of Planar Periodic Structure (PPS)-based 90º Linear Polarization converters is presented. This procedure enables standardized designs centered at an arbitrary frequency in either reflection or transmission at normal incidence, which may be achieved with no computational cost and can be used to obtain suitable designs at oblique incidence. It uses both Foster’s equivalent circuits and the classic coupler synthesis, which allow the number of layers, the values of the lumped elements, and the lengths and impedances of the spacers needed to fulfill any prescribed requirements in terms of XP, insertion losses and bandwidth to be known. The selection of the PPS scatterer that provides the appropriate values of the circuit elements is also studied. Several designs are presented to validate the proposed method, one of which converts a vertical polarization into the horizontal in transmission, exhibiting simulated results of XP < −30 dB, insertion losses better than 0.1 dB and bandwidth that improves other rotators in the state of the art for the same number of layers. The designed device has been manufactured and experimentally tested, and the results validate the methodology

Broadband reflectarray element for dual element for dual polarization made of orthogonal sets of parallel dipoles

A broadband reflectarray element is proposed for dual-polarization. The element consists of two orthogonal sets of three coplanar parallel dipoles. Each set of coplanar parallel dipoles is used for controlling the phase-shift for each polarization of the incident electric field. A home-made software based on the Method of Moments in the Spectral Domain (MoM-SD) has been used to compute the phase, losses and cross-polarization performance of the reflectarray element in a periodic environment. This software is a powerful numerical tool for the design of dual-polarization reflectarray antennas under the local periodicity assumption. The results obtained with the home-mode software have been compared with results provided by the commercial software CST®, and excellent agreement has been found. Also, significant CPU time savings can be achieved with our software by comparison with CST®. The dual-polarization element proposed in this paper has proven to show a broadband and low loss performance

Single polarization reflectarray design based on an element with seven parallel dipoles to generate independent beams in three frequency bands

A single layer reflectarray element based on seven parallel dipoles is proposed for single polarization applications. The dipoles of the reflectarray element make it possible a multi-resonant behavior which provides very large phase range, while keeping low loss and low cross-polarization level. A sequential design process of a reflectarray antenna is proposed where the lengths of the dipoles are adjusted in pairs to provide the required phases which generate three independents beams at 20, 25 and 30 GHz. The simulated radiation patterns of the reflectarray antenna exhibit efficiencies of 80%, 62% and 52% at 20, 25 and 30 GHz respectively. The maximum cross-polar radiation obtained is 29.7 dB, 32.9 dB and 39.1 dB below the maximum of the co-polar beam at 20, 25 and 30 GHz respectively. Bandwidths of 14%, 8.2% and 4.3% are achieved at center frequencies of 20, 25 and 30 GHz respectively. These bandwidth results account for a +/-0.5° of deviation in the main beam direction, for 2dB-gain variations in the two first bands, and for a 3dB gain variation in the last band

3D Inductive Frequency Selective Structures Using Additive Manufacturing and Low-Cost Metallization

The use of additive manufacturing and different metallization techniques for prototyping radio frequency components such as antennas and waveguides are rising owing to their high precision and low costs. Over time, additive manufacturing has improved so that its utilization is accepted in satellite payloads and military applications. However, there is no record of the frequency response in the millimeter-wave band for inductive 3D frequency selective structures implemented by different metallization techniques. For this reason, three different prototypes of dielectric 3D frequency selective structures working in the millimeter-wave band are designed, simulated, and manufactured using VAT photopolymerization. These prototypes are subsequently metallized using metallic paint atomization and electroplating. The manufactured prototypes have been carefully selected, considering their design complexity, starting with the simplest, the square aperture, the medium complexity, the woodpile structure, and the most complex, the torus structure. Then, each structure is measured before and after the metallization process using a measurement bench. The metallization used for the measurement is nickel spray flowed by the copper electroplating. For the electroplating, a detailed table showing the total area to be metallized and the current applied is also provided. Finally, the effectiveness of both metallization techniques is compared with the simulations performed using CST Microwave Studio. Results indicate that a shifted and reduced band-pass is obtained in some structures. On the other hand, for very complex structures, as in the torus case, band-pass with lower loss is obtained using copper electroplating, thus allowing the manufacturing of inductive 3D frequency selective structures in the millimeter-wave band at a low cost