Synthesis techniques for novel devices based on smooth profiles with application from the microwave to the terahertz regions

• Autores: Magdalena Chudzik
• Directores de la Tesis: José María Lopetegui Beregaña (dir. tes.), Miguel Angel Gómez Laso (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Pública de Navarra ( España ) en 2013
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 278
• Tribunal Calificador de la Tesis: Tatsuo Itoh (presid.), José Azaña Luna (secret.), Tahsin Akalin (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Electromagnetismo
      • Radioondas y microondas
    • Electrónica
      • Circuitos
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología electrónica
      • Dispositivos de microondas
    • Tecnología de las telecomunicaciones
      • Enlaces de microondas
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen
  • español

    Resumen: En esta tesis, se presentan varias técnicas de síntesis para el diseño de componentes pasivos con respuesta en frecuencia arbitraria. En particular se proporcionan los desarrollos teóricos basados en la teoría de acoplo de modos y también un conjunto de herramientas prácticas para resolver el problema de síntesis para un solo modo formulado como problema de inverse scattering.

    Los métodos de síntesis presentados son válidos para cualquier función de transferencia causal, estable y pasiva. Las estructuras resultantes se sostienen directamente mediante un proceso que no necesita de optimización ulterior. Además , las estructuras resultantes se implementan usando guías de onda no uniformes con perfiles suaves para evitar discontinuidades abruptas, las cuales pueden introducir inexactitudes en la respuesta en frecuencia obtenida debido a los efecto de burda y a la excitación de modos de alto orden.

    Para la implementación práctica de los diseños presentados en esta tesis se usa tecnología plana, incluyendo stripline, línea microship y línea coplamar- Además se consideran estructuras de dos y cuatro puertos, con un especial estudio dedicado a las estructuras en líneas acopladas en tecnologías con distintas constantes de propagación para los modos par e impar.

    A lo largo de la tesis se presentan varios ejemplos en el rango de las microondas con los que se validan los métodos de diseño propuestos incluyendo filtros EBG libres de espurios, acopladores EBG en líneas acopladas con directividad y acoplo mejorados, multiplexores, filtros adaptados y conformadores de pulsos para sistemas de comunicaciones en UWB y sistemas de detección de cáncer de mama, derivadores de orden arbitrario con funcionamiento en transmisión para generadores de pulsos sintonizables, o filtros paso bajo tipo Chebysher con perfil suave. Finalmente, las herramientas de síntesis propuestas se aplican al diseño de los correspondientes componentes pasivos en las regiones de las ondas milimétricas y de los terahercios.

  • English

    ABSTRACT. In this thesis, synthesis techniques for the design of passive components with arbitray frequency responses are presented. The theoretical foundations based on the compled-mode theory are provided together with a complete set of practical tools to salve the single-mode synthesis problem formulated as an inverse scattering problem. The presented synthesis methods are valid for any causal, stadle, and passive transfer function. The resulting structures are obstained in a single-trial design process without requiring further optimizations. Moreover, the final devices are implemented using nou-uniform waveguides with smouth profiles in order to avoid sharp discontinuities, which may introduce inaccuracy in the obstained frequency response due to the fringing-field effect and to higher-order mode excitation. Planar transmission lines are used in the prectical implementation of the desings presented in the thesis, including stripline, microstrip line, and coplanar waveguide. Moreover, two-port and four-port structure variants are considered with a special study dedicated to the compled-line structures in technologies of distinct propagation constant for the even and old modes. Various examples in the microwave range are presented along the thesis in order to validate the proposed design methods including spurious-free EBG filters, EBG canpled-line conplers with enhanced conpling and directivity, multiplexers, matche filters and pulse shapers for advanced UWB communications and for novel breast cancer detection systems, transmission-type Nth-order differentiators for tunable pulse generation, and Chebyshev low-pass filters with smooth profiles. Ultimately, the proposed tools are tarjeted to the design of corresponding passive components in the millimeter-wave and the terahertz regions.