Circuitos diferenciales de microondas con rechazo del modo común basados en conceptos de metamateriales y en resonadores semidiscretos
- Autores: Paris Vélez Rasero
- Directores de la Tesis: Juan Fernando Martín Antolín (dir. tes.), Jordi Bonache Albacete (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José María Lopetegui Beregaña (presid.), Ignacio Gil Galí (secret.), Francisco Aznar Ballesta (voc.)
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- Resumen
El uso de dispositivos que operen con señales diferenciales y simultáneamente supriman el modo común cada vez atrae más la atención de los ingenieros de microondas. El contenido de esta tesis está enfocado en el estudio y diseño de circuitos balanceados de microondas utilizando técnicas avanzadas de diseño y conceptos derivados de los metamateriales así como el uso de resonadores semidiscretos. Mediante estos conceptos avanzados se han diseñado componentes de doble banda (dual) y filtros diferenciales de microondas con buen comportamiento y dimensiones reducidas. Para sintetizar estructuras diferenciales con supresión del modo común, se ha utilizado líneas de transmisión artificiales basadas en componentes semidiscretos y mediante resonadores concentrados como pueden ser el OSRR y el OCSRR. Mediante el uso de dichas partículas se han obtenido filtros diferenciales con elevados anchos de banda, así como inversores de impedancia duales diferenciales y divisores de potencia balanceados. Todas las implementaciones que se encuentran en este trabajo proporcionan la capacidad para rechazar el modo común de manera inherente (sin la necesidad de añadir etapas adicionales al diseño). Primeramente se han diseñado filtros balanceados mediante resonadores en salto de impedancia en configuración diferencial e inversores de admitancia. Posteriormente se han utilizado líneas con comportamiento compuesto zurdo/diestro (CRLH) con topología diferencial para diseñar inversores de impedancia duales y su aplicación más directa como son los divisores de potencia diferenciales basados en la unión en Y. A continuación se ha explorado la opción de ensanchar los anchos de banda de operación de filtros diferenciales de microondas mediante resonadores concentrados y semidiscretos. Todos los conceptos explorados en esta tesis han sido validados mediante prototipos que han demostrado un buen ajuste entre simulación circuital, simulación electromagnética y medida. Mediante el concepto de cristal electromagnético (o Electromagnetic BandGap –EBG-), se han diseñado filtros diferenciales capaces de cubrir el espectro UWB y con un buen comportamiento fuera de la banda de interés, así como la supresión del modo común en la banda filtrante. También se ha explorado la opción de diseñar reflectores en líneas diferenciales (microstrip), para la cancelación del modo común mediante la teoría derivada del acoplo de modos. Los resultados obtenidos después de caracterizar las estructuras, validan los circuitos propuestos. De manera adicional, se ha realizado un estudio teórico sobre las redes en celosía y como su topología puede proporcionar características diferentes a las obtenidas mediante líneas artificiales CRLH basadas en un modelo en T o en ?. Estas diferencias se hacen patentes en su impedancia característica ya que, bajo ciertas limitaciones, ésta no depende de la frecuencia. Este fenómeno ha sido aprovechado para obtener divisores de potencia operativos en dos bandas mostrando un ensanchamiento del ancho de banda operativo del dispositivo.
