Análisis de circuitos en guía y de antenas en cavidad con independencia del encapsulado

[SPA] En la presente tesis se han desarrollado diferentes técnicas de ecuación integral, destinadas al estudio de la dispersión electromagnética de cuerpos conductores y dieléctricos, al análisis de antenas, y al cálculo de la respuesta de dispositivos prácticos de microondas. El trabajo realizado se ha centrado en la implementación de filtros paso bajo y paso banda. En el primer capítulo de la tesis se desarrolla un método novedoso para el cálculo de las funciones de Green de cavidades circulares cilíndricas en el dominio espacial. La técnica consiste en utilizar imágenes espaciales ponderadas, situadas en un corte transversal en el exterior de la cavidad, que junto con la fuente cumplan ciertas condiciones para los potenciales electromagnéticos. Estas condiciones se derivan de las propiedades físicas de los campos en el contorno de la cavidad conductora. Se demuestra que la convergencia en el cálculo de las funciones de Green se alcanza con un número reducido de imágenes. Por otra parte, el método se puede plantear partiendo de distintas funciones de Green como base, como pueden ser las de espacio libre o las de un medio multicapa estratificado. De esta manera, se consiguen analizar circuitos prácticos de microondas como filtros planos encapsulados o antenas de cavidad, mediante el planteamiento de una ecuación integral que utilice las funciones de Green así calculadas. En el siguiente capítulo se presentará una nueva técnica de ecuación integral para el análisis de circuitos capacitivos de microondas de forma arbitraria en guiaonda rectangular, calculándose mediante la formulación de un problema de scattering en 2D con ángulo de incidencia oblicua. Las condiciones de contorno de la guía de onda original se han tenido en cuenta a través del uso de las funciones de Green de la guía de placas paralelas con fuentes de corriente en forma de hilo infinito. Los resultados se han validado con el análisis de varios dispositivos prácticos en guiaondas rectangulares, tales como filtros paso-bajo con diferentes geometrías. El capítulo central de esta tesis se centra en el análisis de varias técnicas (que consideran bien los parámetros ABCD o bien los parámetros de scattering), para implementar el tipo de filtro paso bajo del que nos fue concedida una patente publicada por la “Oficina Española de Patentes y Marcas” con el título “Filtro Paso-Bajo en Guía-onda rectangular usando postes circulares”. El objeto principal de la citada patente es una nueva estructura en la que se evitan esquinas y aristas en los inversores de impedancia del filtro. También se presenta en este capítulo un diseño alternativo para realizar el filtrado paso bajo, que será empleado en apartados posteriores. Finalmente se empleará una técnica basada en el control de los ceros de transmisión para mejorar este mismo tipo de filtros En la parte final de la tesis se desarrolla un método novedoso para la obtención de un filtro paso banda en guiaonda rectangular. Se parte de los resultados obtenidos en la patente publicada por la “Oficina Española de Patentes y Marcas” con el título “Filtro paso-banda en guiaonda rectangular evanescente de doble canal”, según [Vera et al., 2015]. La estructura que aquí se presenta, propone por primera vez una geometría en la que la señal de entrada es dividida directamente en dos canales en modo evanescente situados en paralelo (topología transversal). [ENG] Themain goal of thiswork is the development of different integral equation techniques intended for the evaluation of the electromagnetic scattering caused by dielectric and conducting bodies, for the analysis of several kinds of antennas, and for the prediction of the electric response frompractical microwave devices. The first chapter, a novelmethod for the numerical evaluation of the spatial domain Green’s functions of circular cylindrical cavities is proposed. The technique is based on the utilization of properly weighted spatial images. These spatial images are placed outside around the cavity on a transversal plane. The images, together with the source located inside the cavity, must satisfy different boundary conditions for each considered electromagnetic potential. These boundary conditions are derived from the physical behaviour of the electromagnetic fields on the conducting cavity contour. It has been shown that the convergence of the method is achieved with a low number of spatial images. On the other hand, the numerical method can be formulated with different basic Green’s functions, such as those given for free space or for a multilayer stratified medium. For the first time, it has been possible to analyze practical microwave devices, like encapsulated planar filters or cavity-backed antennas, by solving an integral equation with a kernel written in terms of these newly proposed Green’s functions. The coming chapter deals with a new integral equation technique to analyze microwave capacitive circuits with arbitrary shape inside rectangular waveguide. 2D-scattering formulation with oblicue incidence is used to solve the problem. Boundary conditions of a rectangular waveguide are used by parallel plate Green’s functions with current sources of infinite wire. The results have been checked by several practical microwave devices, such as some low pass filters with different geometries. The central chapter of this work is focused on the analysis of several techniques (such as the study of the ABCDparameters and the study of the scattering parameters), to implement the lowpass filter based on a published patent which is also presented as a part of this Ph.D dissertation. Also, a novel technique is presented to get low pass filters. Finally, a novel technique based on controlling transmission zeros is used to improve the same type of filters. In the last chapter we propose a novel technique to get band pass filter inside rectangular waveguide. The results of another published patent are used to introduce this technique, which divides the entry signal in two channels in evanescent mode (parallel topology).Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Tecnología de la Información y Comunicació

Numerical evaluation of the green’s functions for cylindrical enclosures by a new spatial images method.

In this paper, a spatial images technique is used to efficiently calculate the mixed potential Green’s functions associated to magnetic sources when they are placed inside a circular cylindrical cavity. The technique places magnetic dipole images and charges outside the cylindrical region. Their strength and orientation are then calculated by imposing the appropriate boundary conditions for the fields at discrete points of the metallic wall. In this paper, the basic technique is combined with spatial domain multilayered Green’s functions formulated with Sommerfeld integrals. This allows the analysis of practical multilayered circuits shielded in circular cavities. Convergence results are shown to demonstrate the usefulness of the technique. Two practical microwave circuits are also analyzed to show the validity of the formulation.This work was supported by the Spanish National Project ESP2001-4546-PE and by the Regional Seneca Project 2002 PB/4/FS/02

Analysis of microstrip to circular waveguide transitions by a new spatial images method

In this paper, a new spatial-images procedure has been applied to the analysis of microstrip-to-circular waveguide transitions. The numerical technique is based on the utilization of stratified image rings, from which the weights and orientations of either discrete charges or dipole images are determined. This is accomplished by enforcing the scalar and vector potentials' boundary conditions on the cavity walls. The results obtained with the new Green's functions have been compared to those given by a standard integral-equation method based on the free-space Green's functions, and a finite-element implementation. Good agreement is shown between the different techniques, thus demonstrating the usefulness of the new approach

Filtro paso-banda en guíaonda rectangular evanescente de doble canal

Número de publicación: ES2478416 A1. También publicado como: ES2478416 B2. Número de solicitud: P201430026Filtro paso-banda en guíaonda rectangular evanescente de doble canal donde en el interior de la guíaonda que es de anchura y altura invariante en toda su longitud que comprende al menos una pared metálica dispuesta perpendicularmente respecto del plano horizontal de la guíaonda de tal forma que la guíaonda queda dividida en al menos dos canales evanescentes dispuestos en paralelo entre sí; y que además comprende una pluralidad de postes metálicos y de perfil redondeado, dispuestos perpendicularmente a la citada pared metálica.Universidad Politécnica de Cartagen

Medidas sobre canales analógicos y digitales de televisión y su interpretación para la correcta planificación de sistemas de recepción

El rápido avance de la radio y televisión digital está haciendo que los ingenieros y técnicos tengan que adaptar sus equipos de medidas, sus técnicas de instalación, y los conceptos tecnológicos adquiridos, para adecuarse a los nuevos requerimientos y parámetros de calidad de los servicios. En este contexto, el artículo aborda desde una perspectiva práctica diversos aspectos interesantes que hay que tener en cuenta a la hora de planificar la correcta instalación de sistemas de recepción digitales. La exposición se realiza desde la utilización de dos equipos muy útiles para el ingeniero y el técnico de telecomunicación, como son el analizador de espéctros y el medidor de campo, y cómo deben interpretarse las medidas obtenidas con estos equipos

Estudio y construcción de un lazo enganchado en fase usando el programa SPICE

En este artículo presentamos la simulación y construcción de un lazo enganchado en Fase (PLL) usando el programa de simulación de circuitos PSPICE. Los bloques principales del PLL lo forman un oscilador controlado por voltaje (VCO), al que se conecta un limitador de amplitud y un filtro para limpiar los espúreos generados. Para el diseño del VCO se ha utilizado un oscilador básico de Colpitts, al que se incorpora en el circuito de realimentación un diodo varicap controlado por tensión. El fltro de lazo está constituido por un fltro paso bajo RC. Los resultados obtenidos muestran el correcto funcionamiento del PLL, que es capaz de engancharse en fase a una señal de entrada tomada como test, con mucha precisión

Nuevo sistema gráfico para el diseño de filtros paso banda de micoondas

Este artículo presenta los resultados recientes que el Grupo de Electromagnetismo Aplicado a las Telecomunicaciones, de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de la UPCT, ha obtenido en el campo del diseño de filtros de microondas para aplicaciones espaciales. En este caso se ha desarrollado un método gráfico que permite realizar de forma directa el diseño de filtros paso banda, a partir de funciones de transferencia de tipo Tchebyschev o maximalmente plana. La nueva técnica gráfica permite calcular de forma rápida y sistemática las dimensiones de las distintas partes del filtro, que sintetizan la función de transferencia deseada. Este artículo presenta el procedimiento de diseño desarrollado, y muestra un ejemplo de aplicación práctica.Ministerio de Educación y Ciencia a través del proyecto TEC2004-04313-C02-02/TCM

Estudio de las modulaciones utilizadas en el sistema de televisión digital terrestre

En este artículo revisamos las características más importantes relacionadas con la modulación empleada en el nuevo sistema de Televisión Digital Terrestre. Veremos las especificaciones más importantes, y revisaremos sus capacidades para rechazar señales indeseadas y evitar los efectos negativos de la propagación multitrayecto. A través de un programa de simulación estudiaremos, con un caso práctico, su robustez ante la interferencia de canales de televisión analógicos adyacentes

Diseño de filtros transversales de segundo orden empleando la novedosa tecnología híbrida guidaonda-microstrip

En este artículo se presenta una nueva familia de filtros de microondas, implementados en tecnología híbrida guiaonda-microstrip. Estos filtros combinan por primera vez la resonancia de la cavidad que encapsula al circuito, con la resonancia proporcionada por una línea microstrip impresa, obteniéndose diseños con máxima selectividad, compactos y ligeros, ideales para aplicaciones por satélite. Se incluyen también dos ejemplos de diseño de éstos novedosos filtros, que han sido fabricados y analizados, obteniéndose unos resultados satisfactorios que demuestran el valor práctico de la tecnología presentada.Ministerio de Educación y Ciencia (España) y la Fundación Séneca (Murcia)

A Novel Technique for the Numerical Evaluation of the Green’s Functions Associated to Cavity Backed Antennas in Circular Waveguides

In this contribution a simple and effective technique for the numerical calculation of the Green's functions in cylindrical shaped enclosures is developed. The technique is based on the numerical imposition of the boundary conditions for the fields at the cylindrical walls, using the theory of images. Numerical results for the Green's functions inside a cylindrical cavity are presented, including convergence test of the algorithm. Results show that numerical convergence is attained fast, therefore demonstrating the usefulness of the developed algorithm