Contribution to the design of filtering and multiplexing RF devices and structures for wireless and satellite communication applications

Resumen

En la actualidad se está llevando a cabo gran cantidad de investigación sobre el diseño de dispositivos electrónicos como filtros, desplazadores de fase y circuladores para sistemas de telecomunicaciones debido a su inevitable papel entre el transmisor y el receptor en la toda la cadena de un sistema de telecomunicaciones. Por lo tanto, los estudios que investigan la optimización del diseño de esos elementos electrónicos son de gran importancia. Este trabajo de tesis está dedicado al diseño de dispositivos y estructuras de radiofrecuencia (RF) de filtrado y multiplexación para aplicaciones de comunicaciones inalámbricas y satelitales. En este trabajo se ha realizado un profundo estado del arte en las tecnologías de filtrado, multiplexación y guiado (capítulo 2). Se exponen los antecedentes de los filtros, desfasadores y circuladores con la introducción de las tecnologías de los circuitos, su síntesis y las técnicas de diseño, introduciendo también procedimientos de optimización, como la optimización basada en gradientes y la optimización de algoritmos genéticos, que reducen el coste y el tiempo del proceso de diseño. El trabajo principal de esta tesis se centra en los filtros de RF (capítulo 3), los desfasadores de RF (capítulo 4) y los circuladores de RF (capítulo 5). El diseño de los filtros de RF (capítulo 3) se centra principalmente en el filtro paso-banda de guía de onda sintonizable utilizando pines rectangulares cubiertos por material de grafeno, permitiendo la sintonización de la frecuencia central e incluso el ancho de banda del filtro. El diseño de defasadores (capítulo 4) propone una técnica novedosa para estos dispositivos con corrección de fase con sus técnicas de síntesis y diseño basadas en el circuito reflectante controlable electrónicamente, optimizado para frecuencias de hasta 18 GHz. El proceso de diseño va acompañado de un nuevo método de optimización basado en algoritmos genéticos para hacer coincidir los caracteres de entrada necesarios. El último dispositivo en estudio es el circulador de microstrip (capítulo 5). Su diseño se basa en la topología de línea stripline/microtrip y se proponen algunas técnicas de diseño de circuladores. También se proponen técnicas de optimización para proporcionar diferentes diseños de circuladores que cumplan con los requisitos exigentes en su rendimiento. Este documento detalla el trabajo de la Tesis, identificando los límites preliminares de todos aquellos diseños de dispositivos, cumpliendo con los objetivos de la Tesis.