@unpublished{upm22770,
            year = {2014},
           title = {Desarrollo y aplicaciones de radares de alta resoluci{\'o}n en bandas milim{\'e}tricas},
            note = {Unpublished},
          school = {Telecomunicacion},
             doi = {10.20868/UPM.thesis.22770},
             url = {https://oa.upm.es/22770/},
        abstract = {Las bandas de las denominadas ondas milim{\'e}tricas y submilim{\'e}tricas est{\'a}n situadas en la regi{\'o}n del espectro entre las microondas y el infrarrojo. La banda de milim{\'e}tricas se sit{\'u}a entre 30 y 300 GHz, considerada normalmente como la banda EHF (Extremely High Frequency). El margen de frecuencias entre 300 y 3000 GHz es conocido como la banda de ondas submilim{\'e}tricas o de terahercios (THz). Sin embargo, no toda la comunidad cient{\'i}fica est{\'a} de acuerdo acerca de las frecuencias que limitan la banda de THz. De hecho, 100 GHz y 10 THz son considerados com{\'u}nmente como los l{\'i}mites inferior y superior de dicha banda, respectivamente. Hasta hace relativamente pocos a{\~n}os, la banda de THz s{\'o}lo hab{\'i}a sido explotada para aplicaciones en los campos de la espectroscop{\'i}a y la radioastronom{\'i}a. Los avances tecnol{\'o}gicos en la electr{\'o}nica de microondas y la {\'o}ptica lastraron el desarrollo de la banda de THz. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado las ventajas asociadas a operar en estas longitudes de onda, lo que ha aumentado el inter{\'e}s y los esfuerzos dedicados a la tecnolog{\'i}a de THz. A pesar de que han surgido un gran n{\'u}mero de aplicaciones, una de las m{\'a}s prometedoras est{\'a} en el campo de la vigilancia y la seguridad. Esta tesis est{\'a} dedicada al desarrollo de radares de onda continua y frecuencia modulada (CW-LFM) de alta resoluci{\'o}n en la banda de milim{\'e}tricas, m{\'a}s concretamente, en las ventanas de atenuaci{\'o}n situadas en 100 y 300 GHz. Trabajar en estas bandas de frecuencia presenta beneficios tales como la capacidad de las ondas de atravesar ciertos materiales como la ropa o el papel, opacos en el rango visible, y la posibilidad de usar grandes anchos de banda, obteni{\'e}ndose as{\'i} elevadas resoluciones en distancia. Los anchos de banda de 9 y 27 GHz seleccionados para los sistemas de 100 y 300 GHz, respectivamente, proporcionan resoluciones en distancia alrededor y por debajo del cm. Por otro lado, las aplicaciones objetivo se centran en la adquisici{\'o}n de im{\'a}genes a corto alcance. En el caso del prototipo a 300 GHz, su dise{\~n}o se ha orientado a aplicaciones de detecci{\'o}n a distancia en escenarios de vigilancia y seguridad. La naturaleza no ionizante de esta radiaci{\'o}n supone una ventaja frente a las alternativas tradicionalmente usadas tales como los sistemas de rayos X. La presente tesis se centra en el proceso de dise{\~n}o, implementaci{\'o}n y caracterizaci{\'o}n de ambos sistemas as{\'i} como de la validaci{\'o}n de su funcionamiento. Se ha elegido una soluci{\'o}n basada en componentes electr{\'o}nicos, y no {\'o}pticos, debido a su alta fiabilidad, volumen reducido y amplia disponibilidad de componentes comerciales. Durante el proceso de dise{\~n}o e implementaci{\'o}n, se han tenido en cuenta varias directrices tales como la minimizaci{\'o}n del coste y la versatilidad de los sistemas desarrollados para hacer posible su aplicaci{\'o}n para m{\'u}ltiples prop{\'o}sitos. Ambos sistemas se han utilizado en diferentes pruebas experimentales, obteniendo resultados satisfactorios. Aunque son s{\'o}lo ejemplos dentro del amplio rango de posibles aplicaciones, la adquisici{\'o}n de im{\'a}genes ISAR de modelos de blancos a escala para detecci{\'o}n autom{\'a}tica as{\'i} como la obtenci{\'o}n de datos micro-Range/micro- Doppler para el an{\'a}lisis de patrones humanos han validado el funcionamiento del sistema a 100 GHz. Por otro lado, varios ejemplos de im{\'a}genes 3D obtenidas a 300 GHz han demostrado las capacidades del sistema para su uso en tareas de seguridad y detecci{\'o}n a distancia. ABSTRACT The millimeter- and submillimeter-wave bands are the regions of the spectrum between the microwaves and the infrared (IR). The millimeter-wave band covers the range of the spectrum from 30 to 300 GHz, which is usually considered as the extremely high frequency (EHF) band. The range of frequencies between 300 and 3000 GHz is known as the submillimeter-wave or terahertz (THz) band. Nevertheless, the boundaries of the THz band are not accepted by the whole research community. In fact, 100 GHz and 10 THz are often considered by some authors as the lower and upper limit of this band, respectively. Until recently, the THz band had not been exploited for practical applications, with the exception of minor uses in the fields of spectroscopy and radio astronomy. The advancements on microwave electronics and optical technology left the well-known THz gap undeveloped. However, recent research has unveiled the advantages of working at these frequencies, which has motivated the increase in research effort devoted to THz technology. Even though the range of upcoming applications is wide, the most promising ones are in the field of security and surveillance. Particularly, this Ph.D. thesis deals with the development of high resolution continuouswave linear-frequency modulated (CW-LFM) radars in the millimeter-wave band, namely, in the attenuation windows located at 100 and 300 GHz. Working at these wavelengths presents several benefits such as the ability of radiation to penetrate certain materials, visibly opaque, and the great availability of bandwidth at these frequencies, which leads to high range resolution. The selected bandwidths of 9 and 27 GHz for these systems at 100 and 300 GHz, respectively, result in cm and sub-cm range resolution. On the other hand, the intended applications are in the field of short-range imaging. In particular, the design of the 300-GHz prototype is oriented to standoff detection for security and surveillance scenarios. The non-ionizing nature of this radiation allows safety concerns to be alleviated, in clear contrast to other traditional alternatives such as X-rays systems. This thesis is focused on the design, implementation and characterization process of both systems as well as the experimental assessment of their performances. An electronic approach has been selected instead of an optical solution so as to take advantage of its high reliability, reduced volume and the availability of commercial components. Through the whole design and implementation process, several guidelines such as low cost and hardware versatility have been also kept in mind. Taking advantage of that versatility, different applications can be carried out with the same hardware concept. Both radar systems have been used in several experimental trials with satisfactory results. Despite being mere examples within the wide range of fields of application, ISAR imaging of scaled model targets for automatic target recognition and micro-Range/micro-Doppler analysis of human patterns have validated the system performance at 100 GHz. In addition, 3D imaging examples at 300 GHz demonstrate the radar system's capabilities for standoff detection and security tasks.},
          author = {Menc{\'i}a Oliva, Beatriz}
}