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Análisis de Banda Ancha de Filtros de Microondas con Geometrías Arbitrarias Empleando una Nueva Técnica de Descomposición en Valores Singula
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Alonso, Andrés Berenguer |
| Copyright Year | 2013 |
| Abstract | En este trabajo se propone una tecnica eficiente para el analisis de banda ancha de una amplia variedad de filtros de microondas. El metodo esta basado en el conocido metodo BI-RME (Boundary Integral Resonant Mode Expansion). Sin embargo, el modelado riguroso de la excitacion coaxial se encuentra limitado a sondas cilindricas que no contactan con el area metalica de las estructuras de los resonadores, ya que la tecnica original asume funciones base especializadas para la implementacion del metodo BI-RME. Estas funciones base se ajustan a geometrias cilindricas, y son divididas en dos conjuntos (solenoidal y no solenoidal), debido a las caracteristicas especificas de la formulacion BI-RME. En nuestro caso, se extiende por primera vez la tecnica para el analisis de filtros de microondas complejos en los que sonda coaxial se encuentra en contacto directo con el poste metalico interior de las cavidades de entrada y salida. En esta situacion es necesario un conjunto mas general de funciones de expansion tales como las funciones base Rao-Wilton-Glisson (RWG). Desafortunadamente, estas funciones base RWG no pueden utilizarse en su formato original cuando se emplean en el metodo BI-RME, y son necesarios algunos tipos de procedimientos numericos para obtener sus contribuciones solenoidal y no solenoidal. Un nuevo procedimiento basado en una tecnica numerica de descomposicion algebraica en valores singulares (SVD) se ha empleado en este trabajo, por primera vez, para dividir el conjunto original de funciones base RWG en sus componentes solenoidal y no solenoidal. INDICE I. Introduccion 4 I.1. Motivacion y estado del arte 4 I.2. Estructura del Trabajo Fin de Master 7 II. Metodo BI-RME 3D 8 II.1. Introduccion 8 II.2. Desarrollo para estructuras 3D arbitrarias 9 II.3. Modos resonantes de la cavidad 16 II.4. Matriz de admitancias generalizada en forma de series 17 III. Funciones base RWG (Rao-Wilton-Glisson) 19 III.1. Introduccion 19 III.2. Desarrollo de funciones base 3D arbitrarias 19 III.3. Propiedades de las funciones base RWG 20 III.4. Aproximacion de la corriente mediante funciones base RWG 22 IV. Resultados 24 IV.1. Introduccion 24 IV.2. Fundamentos teoricos 24 IV.3. Resultados 25 V. Conclusiones 37 Agradecimientos 38 Referencias 38 Anexos 40 Analisis de Banda Ancha de Filtros de Microondas con Geometrias Arbitrarias 4 Empleando una Nueva Tecnica de Descomposicion en Valor Singulares I. Introduccion Sin duda alguna, los sistemas de comunicaciones espaciales constituyen el soporte de numerosas aplicaciones de la moderna Sociedad de la Informacion. Asi por ejemplo, dichos sistemas soportan desde la clasica aplicacion de radiodifusion global de senales de radio y TV, hasta las mas recientes aplicaciones en observacion remota de la Tierra (meteorologia, gestion de recursos hidricos, deteccion de catastrofes naturales), asi como la monitorizacion global del planeta (sistema GMES para seguridad y medio ambiente) y los sistemas de radiolocalizacion (sistemas GPS y GALILEO). La carga util de los satelites que proveen todos estos sistemas constan de un gran numero de filtros (por ejemplo en las etapas de entrada y salida, asi como en los diversos diplexores y multiplexores existentes), cuyo desarrollo optimo (en terminos mecanicos, de masa y volumen, de manejo de potencia y de respuesta electrica) sigue siendo objeto de enorme interes en el ambito aeroespacial. Los avances recientes en metodos de analisis y diseno asistido por ordenador (CAD) estan permitiendo resolver problemas electromagneticos cada vez mas complejos, que antes resultaban inabordables. El desarrollo de nuevas tecnicas de analisis permite un enorme abanico de aplicaciones y fomenta invenciones de nuevas topologias de filtros, cuyo desarrollo estaba antes limitado por las capacidades informaticas y por la carencia de las herramientas adecuadas. Asi pues, las nuevas herramientas disponibles permitiran idear nuevas geometrias mas compactas de filtros de alta frecuencia (microondas y ondas milimetricas), asi como predecir mejor su rendimiento global dentro de la carga util de los satelites donde finalmente se embarquen. Desde un punto de vista practico, todas estas nuevas tecnicas tienen una aplicacion directa en el diseno y optimizacion de los componentes pasivos embarcados en los satelites, que es un campo puntero en el mundo de las Telecomunicaciones, tanto tecnologica como economicamente. El desarrollo completo de estas estructuras (considerando por ejemplo el estudio de efectos de descarga de RF y no lineales, tales como los efectos Multipactor y Corona, asi como la intermodulacion pasiva o PIM) es de suma importancia para la industria aeroespacial, ya que reducira considerablemente los tiempos y costes de diseno, pues evitara la realizacion de numerosas pruebas experimentales que se realizan tradicionalmente para validar las nuevas topologias a desarrollar. En paralelo, los nuevos disenos deben afrontar el reto de requerimientos mas estrictos (menor masa y volumen, perdidas reducidas), asi como permitir la operacion a frecuencias cada vez mas altas y con un mayor manejo de potencia. Todo ello supone un mayor esfuerzo en las areas del analisis electromagnetico, el diseno asistido por ordenador y la prediccion de los citados efectos indeseados (descarga de RF y PIM). I.1. Motivacion y estado del arte El analisis de estructuras pasivas de microondas con gran precision constituye uno de los temas de mayor interes en los ultimos tiempos, debido a la tendencia actual de construir sistemas de 5 Analisis de Banda Ancha de Filtros de Microondas con Geometrias Arbitrarias Empleando una Nueva Tecnica de Descomposicion en Valor Singulares telecomunicacion operando a frecuencias mas altas y con mayores anchos de banda. Este incremento en la frecuencia de operacion supone un menor margen de tolerancias en el proceso de fabricacion, y por lo tanto una mayor necesidad de poder predecir el alcance de ciertas limitaciones inherentes a la fabricacion de dispositivos reales. En particular, el estudio de estructuras compuestas por secciones de guia rectangular con postes conductores u otros obstaculos de seccion cilindrica (por ejemplo postes con reentrantes) ha cobrado importancia en los ultimos anos, debido a su utilizacion practica en la construccion de diversos tipos de filtros, tales como coaxiales (combline), interdigitales o de modo evanescente, donde los postes se situan a lo largo de una cavidad rectangular, generando cada uno de ellos un polo en la respuesta electromagnetica del filtro [1]. En algunos filtros, se puede hacer uso tambien de los postes como tornillos de sintonia, que en este caso no son los elementos principales del filtro, sino que se usan para regular la respuesta de este. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/27231/Trabajo%20Fin%20Master.pdf?isAllowed=y&sequence=1 |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
