Diseño asistido por ordenador de circuitos de microondas mediante resolución numérica de las ecuaciones de Maxwell

Tinoco Galafate, Sofía (2020). Diseño asistido por ordenador de circuitos de microondas mediante resolución numérica de las ecuaciones de Maxwell. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Diseño asistido por ordenador de circuitos de microondas mediante resolución numérica de las ecuaciones de Maxwell
Author/s:
  • Tinoco Galafate, Sofía
Contributor/s:
  • Rubia Hernández, Valentín de la
  • López-Salazar Codes, Jerónimo
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería de Sonido e Imagen
Date: October 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Filtros de microondas
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Matemática Aplicada a las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Hoy en día, la información que se transmite por enlaces inalámbricos es tal que el espectro radioeléctrico empieza a estar saturado. De esta forma, los distintos canales asignados para cada servicio de telecomunicación están cada vez menos separados en frecuencia. La creciente demanda de los servicios de telecomunicaciones obliga a realizar un uso progresivamente más selectivo y estricto del espacio radioeléctrico, en el que los filtros de microondas tienen un papel decisivo. Este Proyecto de Fin de Grado tiene como objetivo el diseño asistido por ordenador de filtros de microondas. Se sintetizarán y analizarán cuatro dispositivos en tecnología microstrip y dos filtros en cavidades de guías de onda. El diseño físico de la estructura se llevará a cabo mediante el software de modelado 3D y mallador GMSH. Se estudiarán los conceptos de coeficiente de reflexión y de transmisión y cómo estos parámetros representan el comportamiento electromagnético de los filtros. Los respectivos diagramas de polos y ceros también serán examinados en profundidad. En el trabajo que aquí se desarrolla se estudia el comportamiento electromagnético por medio de simulaciones. Los filtros objeto de estudio van a ser analizados utilizando el solver EMFEM3D, desarrollado en la Universidad Politécnica de Madrid. Este simulador se caracteriza por resolver las ecuaciones de Maxwell sin ningún tipo de aproximación. Una vez presentados los casos de estudio, se discuten los resultados obtenidos de cada prototipo. Se va a llevar a cabo la optimización de uno de los filtros. Se basará en un algoritmo que estudia el diagrama de polos y ceros que presente la estructura a lo largo de la banda de paso y lo compara con la posición ideal de dichos polos y ceros. Se deben elegir cuidadosamente las variables geométricas a sintonizar, pues no todas tienen efecto sobre la respuesta electromagnética. Una vez definidos los parámetros a optimizar, se someterá al dispositivo a un bucle iterativo en el que se analiza la respuesta electromagnética con cada iteración en la que se ha modificado algún parámetro, hasta obtener una respuesta satisfactoria. Se ha elaborado un presupuesto de los gastos acaecidos durante el desarrollo del estudio. Finalmente se presentan las conclusiones y posibles líneas futuras de trabajo. Abstract: Nowadays, the information that is transmitted by wireless communications is such that the radio electric spectrum is starting to be highly saturated. This leads to the channels assigned for each of the different telecommunication services being less and less separated in frequency. The increasing demand for telecommunication services requires a progressively more selective and strict use of the radio electric spectrum, in which microwave filters play a decisive role. The goal of this Final Degree Project is the computer aided design of microwave filters. 4 devices in microstrip technology and 2 in waveguide cavities will be synthesized and analysed. The physical design of the structures will be carried out using the GMSH meshing and 3D modelling software. The concepts of reflection and transmission coefficients will be studied, and how these parameters represent the electromagnetic behaviour of filters. The respective zero-pole diagrams will also be examined in depth. In the work that is developed here, electromagnetic behaviour is studied through simulations. The filters under study will be analysed by the EMFEM3D solver, developed at the Technical University of Madrid (UPM). This simulator is characterized for solving Maxwell´s equations without any kind of approximation. Once the cases of study have been presented, the results obtained from each prototype is discussed. The optimization of one of the filters will be carried out. It will be based on an algorithm that studies the diagram of poles and zeros that the structure presents along de passband, and compares it to the ideal position of the target poles and zeros. The geometric variables subject to optimization must be chosen wisely, since not all of them have an effect on the electromagnetic response. Once the parameters to be optimized have been chosen, the device will undergo an iterative loop in which the electromagnetic response is analysed with each iteration in which any parameter has been modified, until a satisfactory response is obtained. A budget has been estimated for the expenses incurred during the development of the project. Finally, the conclusion and possible future lines of work are presented.

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Item ID: 66808
DC Identifier: https://oa.upm.es/66808/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66808
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 21 Apr 2021 13:50
Last Modified: 21 Jun 2021 22:30
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