Analysis of wedge-shaped waveguides and design of multipactor-resistant microwave bandpass filters. Análisis de guías de onda en forma de cuña y diseño de filtros de microondas paso-banda resistentes al efecto multipactor.
- Autores: Jaime Hueso González
- Directores de la Tesis: Vicente Enrique Boria Esbert (dir. tes.), Benito Gimeno Martínez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2013
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Angeles Faus Golfe (presid.), Michael Matthes (secret.), Miguel Angel Gómez Laso (voc.)
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- Resumen
El efecto multipactor de ruptura en RF ha sido objeto de numerosos estudios desde hace m'as de 80 a¿nos, a partir del desarrollo de los primeros aceleradores de part'¿culas en la primera mitad del siglo XX. A mediados de ese siglo, con el desarrollo de fuentes de alta potencia para aplicaciones radar y la llegada de los sat'elites artificiales, la investigaci'on del multipactor cobr'o una considerable relevancia, al convertirse este fen'omeno en un riesgo determinante para costosos proyectos comerciales. Las gu'¿as de onda con secciones rectas can'onicas, como las rectangulares o las coaxiales, han sido tradicionalmente las m'as utilizadas en dispositivos de microondas. Sus principales ventajas son que sus campos electromagn 'eticos pueden resolverse anal'¿ticamente, lo que permite su aplicaci'on directa en dise¿nos complejos, y la simplicidad de su fabricaci'on. Pero las capacidades de computaci'on y las prestaciones de los algoritmos se han multiplicado con los a¿nos, lo que ha permitido ampliar el espectro de posibles topolog'¿as a geometr'¿as casi arbitrarias, ofreciendo al dise¿nador una mayor libertad creativa. En todo caso, gran parte de los dispositivos de microondas actuales siguen confiando en la madurez y fiabilidad de las tecnolog'¿as de gu'¿a de onda tradicionales, que no requieren una inversi'on adicional en equipos de fabricaci'on. La supresi'on del efecto multipactor es la motivaci'on para arriesgarse a probar topolog'¿as de gu'¿a de onda innovadoras, como la gu'¿a en forma de cu¿na. Es en este contexto donde este trabajo de doctorado pretende ofrecer una contribuci'on. En primer lugar, se ha desarrollado un modelo num'erico para predecir el efecto multipactor de ruptura en gu'¿as de onda huecas en forma de cu¿na. Esta herramienta ha permitido la identificaci'on de criterios 'optimos de dise¿no. As'¿ mismo, se ha adaptado un m'etodo de s'¿ntesis de filtros paso-banda en gu'¿a rectangular para poder realizar un dise¿no similar pero basado en la nueva topolog'¿a. Como culminaci'on, las estructuras dise¿nadas se han fabricado y medido, con el fin de comprobar sus prestaciones electromagn'eticas y su sensibilidad al efecto multipactor. Se ha registrado adem'as una patente para proteger estos nuevos filtros. En resumen, el trabajo ha abarcado el ciclo de actividades relacionadas con el desarrollo industrial completo de un dispositivo pasivo de microondas: investigaci'on b'asica, an'alisis, dise¿no, fabricaci'on y calificaci'on con medidas en el laboratorio. Estas medidas han comprobado la mejora prevista en los umbrales de multipactor de los filtros de microondas con topolog'¿a en forma de cu¿na, y han confirmado que pueden ofrecer respuestas en frecuencia similares a aqu'ellas de filtros basados en una gu'¿a de onda rectangular equivalente. Las implicaciones de los resultados han sido evaluadas a fondo y resumidas ii en este documento. Como observaci'on final, se ha intentado redactar esta investigaci'on de manera que refleje el proceso natural de aprendizaje, mostrando los aciertos y errores experimentados en el camino, todos los cuales han conducido al resultado final. Este reto no hubiera sido posible sin el apoyo y compromiso de varios profesionales de diferentes centros de investigaci'on e industrias europeas (Universidad Polit'ecnica de Valencia, Universidad de Valencia, Agencia Espacial Europea, Thales Alenia Espacio Espa¿na, Technische Universit¿at Darmstadt, 'Ecole Polythecnique F'ed'erale de Lausanne, Tesat, Aurora Software and Testing y Val Space Consortium), a los cuales estoy agradecido.
