Estructuras filtrantes paso-banda de microondas compactas, multi-banda y sintonizables
- Autores: Manuel Sánchez Renedo
- Directores de la Tesis: Roberto Gómez García (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José María Muñoz Ferreras (presid.), Félix Pérez Martínez (secret.), Israel Arnedo Gil (voc.), Vicente Enrique Boria Esbert (voc.), Miguel Angel Gómez Laso (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: e_Buah
- Resumen
- español
Los filtros paso-banda de microondas son componentes esenciales en los cabezales de radio-frecuencia de cualquier sistema de telecomunicaciones y radar. Entre las prestaciones normalmente requeridas para tales dispositivos, debe destacarse la obtención de acciones de filtrado altamente eficientes en circuitos de tamaño reducido. Aspectos tales como comportamiento de no linealidad y ruido son también críticos en la realización de filtros activos. Las últimas tendencias hacia el desarrollo de transceptores multi-modo flexibles para tecnologías inalámbricas emergentes, como la radio definidas por software, ha relanzado la necesidad de filtros de microondas de características más sofisticadas. Por ejemplo, unidades filtrantes de respuesta paso-banda multi-banda son muy demandadas en receptores de dominio mixto y muestreo directo para la adquisición simultánea de múltiples señales. También se ha detectado un creciente interés en la investigación sobre electrónica reconfigurable de alta frecuencia para equipos multiservicio, de cara a la concepción de circuitos espectralmente ágiles capaces de adaptar su funcionamiento a la banda de señal sintonizada en cada momento. El propósito de esta Tesis Doctoral es el análisis, diseño y fabricación de nuevas topologías de filtros paso-banda de microondas para sustratos planos físicamente compactas, de índole multi-banda y propiedades eléctricas controlables en frecuencia. Esta Disertación Doctoral se halla dividida en tres partes bien diferenciadas: 1.- En la primera parte, se describen técnicas originales para la realización de filtros paso-banda de alta frecuencia planos de tamaño reducido. Dichos métodos, siendo adecuados para esquemas de resonadores acoplados, explotan dos filosofías distintas: la invención de nuevos elementos resonantes de resonancia doble y la disminución de la distancia entre dos líneas inter-acopladas para un factor de acoplamiento determinado, pudiéndose aplicar de forma conjunta tanto a filtros paso-banda espectralmente fijos como sintonizables en frecuencia. 2.- La segunda parte, que es el bloque principal de este trabajo, se enfoca en la búsqueda de soluciones avanzadas para el diseño de filtros paso-banda multibanda de alta selectividad en tecnologías planas. Esto se lleva a cabo desde dos líneas de actuación complementarias: el uso de redes circuitales de resonadores acoplados basadas en resonadores multi-frecuencia y estructuras de acoplamiento cruzado novedosas y el empleo de conceptos de interferencia de señales. 3.- En la tercera parte, se presenta una contribución al área de filtros paso-banda de microondas con reconfiguración electrónica. Tal aportación consiste en un circuito de filtrado paso-banda de frecuencia central ajustable y rechazo abrupto, al exhibir múltiples ceros de transmisión de potencia en su banda eliminada. Asimismo, todas las configuraciones filtrantes de microondas ideadas y sus metodologías de síntesis subyacentes serán experimentalmente validadas con la construcción y medida de diversos prototipos reales en implementaciones planas e híbrida.
- English
Microwave bandpass filters are essential components in radio-frequency frontends for telecommunications and radar systems. Among the main features traditionally required for these devices, the obtaining of highly-efficient filtering actions in reduced-size circuit implementations is always a major concern. Non-linearity and noise characteristics are also critical issues in the realization of active filters. As a result of recent trends towards the development of flexible multi-mode transceivers for emerging wireless technologies, such as software-defined radios, microwave filters with more challenging performances are today needed. For example, filtering units with multi-passband frequency response are strongly demanded in directsampling mixed-domain receivers to carry out simultaneous multi-signal acquisitions. Reconfigurable electronics is also important in radio-frequency multi-service equipment to adaptively operate in the spectral region tuned at each specific moment. The purpose of the present Ph. D. Thesis is the analysis, design and construction of new microwave planar bandpass filtering topologies with physical compactness, multi-band functionality and frequency controllable in their electrical properties.
This Ph. D. Dissertation can be divided into three different parts:
• In the first part, original techniques for the realization of high-frequency planar bandpass filters with reduced size are described. These methods, being suitable for coupled-resonator schemes, exploit two distinct philosophies: the invention of novel double-resonance resonators and the decrease of the spacing between two interacting lines for a given coupling factor, that can be applied altogether independently to frequency-fixed or spectrally-tunable bandpass filters.
• The second part, which is the core of this work, is focused on the pursuit of advanced solutions for high-selectivity multi-band bandpass planar filter design. This is done from two complementary approaches: the use of sophisticated coupled-resonator networks relying on innovative multi-frequency resonators and cross-coupling structures and the employment of signal-interference concepts.
• In the third part, a contribution to the field of microwave electronically-reconfigurable bandpass filters is reported. It consists of a sharp-rejection frequencyadjustable bandpass circuit with multiple stopband power transmission zeros. Moreover, all the devised microwave filtering arrangements and their underlying synthesis methodologies will be experimentally demonstrated through the manufacturing and testing of a plurality of real prototypes in planar and hybrid technologies.
- español
