Orientador : David Anthony Rogers / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T06:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yabu-Uti_JoaoBaptistaTadanobu_M.pdf: 1700831 bytes, checksum: 3edb549b36b4a6f851199b0756a0462b (MD5) Previous issue date: 1975 / Resumo: Este trabalho consiste de projeto e construção de filtros passabanda de faixa larga em frequências de microondas. Um filtro prototipo passa-baixa foi primeiramente estabelecido como padrão. Isto foi feito devido ao fato da característica de atenuação do filtro passa-baixa se manter quando se passa ao filtro passa-banda atraves de uma transformação de frequência. A seguir procurou-se estabelecer uma configuração em strip-line, de façil construção, que permitisse uma faixa de passagem larga. A configuração que se mostrou mais adequada foi a interdigital Nos projetos de filtros de faixa-larga, as equações de projeto tornam-se menos precisas devido às aproximações envolvidas no procedimento. Estas aproximações tornam-se, no entanto, necessarias para facilitar o seu estudo e para a obtenção de circuitos equivalentes. Os elementos de um filtro são forçados a concordarem com os elementos correspondentes a do protótipo passa-baixa nas frequências chaves. O primeiro filtro interdigital passa-banda projetado desta maneira apresentou a resposta característica de atenuação fora das especificações desejadas. Este filtro foi projetado para (1) uma faixa de passagem de 1,0 GHz centrada em 1,5 GHz e (2) atenuação máxima dentro da banda passante de 0,10 db. Outro filtro foi construido ja prevendo as discrepâncias observadas anteriormete. Foi projetada para (1) um faixa de passagem de 1,28 GHz centrada em 1,65 GHz e (2) atenuação máxima dentro da banda passante de 0,01 db. Medidas iniciais indicaram o deslocamento da banda passante para frequências superiores àquelas desejadas. Foram empregados parafusos de sintonia para a compensação das capacitâncias de franjas nas extremidades livres linhas ressonantes. A resposta final obtida e satisfatoria e coerente com as tolerâncias de projeto utilizadas. Embora se tenham projetado e construido filtros para operarem em uma faixa especifica de frequências, a extensão deste trabalho para a construção de fi1tros em outras frequências e com outras caracteristicas, deve ser possivel sem maiores dificuldades. Este trabalho tambem evidencia alguns detalhes de projeto que são de alta importância para a obtenção de resultados praticos os mais próximos possiveis dos desejados / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Esta tese apresenta a proposta e implementação de um algoritmo para o ajuste otimizado de redes de microondas. O algoritmo é desenvolvido a partir da análise da sensibilidade do desempenho da rede com relação aos elementos ajustáveis e dispensa a utilização de qualquer tipo de modelo da rede. Um sistema de equações obtido para o ajuste necessário, é resolvido pelo método de otimização de Gauss-Newton e a implementação da solução é realizada através da quantificação do ajuste individual de cada elemento.Esta quantificação é feita em termos do valor do erro a ser atingido, o que torna desnecessário a calibração prévia dos elementos ajustáveis. A eficiência do método proposto e sua superioridade sobre o ajuste intuitivo é prevista por simulação numérica e comprovada experimentalmente. Diversos filtros de microondas são ajustados de acordo com resultados apresentados comprovam a aplicabilidade do método mesmo para o ajuste preciso de redes relativamente complexas, com muitos elementos ajustáveis, onde o sucesso do ajuste intuitivo incorre, em geral, em custos elevados, além de depender da extrema habilidade do operador. O algoritmo é implementado em microcomputador, na forma de uma subrotina acessável por um programa de controle do equipamento de medida do desempenho da rede. Considerando se os resultados apresentados e os modestos recursos de software necessários, é possível prever uma considerável redução de custos, em decorrência da utilização deste sistema na linha de produção de redes cujo ajuste é difícil. A aplicabilidade do método proposto não se limita ao ajuste de redes de microondas. Pelo contrário, a generalidade de sua formulação sugere uma aplicação para o ajuste de outras redes ou sistemas quaisquer onde o ajuste é conhecidamente demorado ou difícil, ou ainda onde a calibração exata dos elementos ajustáveis seja incovenientes ou impossível de ser realizada.

Orientador: Horácio Tertuliano dos Santos Filho / Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 2004 / Inclui bibliografia e anexos / Resumo: Neste trabalho são analisadas as características de propagação em guias de onda retangulares, operando nos modos propagativo e evanescente. Também, é apresentado o processo pelo qual tais características podem ser aproveita das para a síntese de filtros passivos em microondas. Após uma análise eletromagnética, a caracterização de guia de onda retangular é apresentada. Isso permite analisar o comportamento de estruturas de guia de onda compostas por camadas alternadas de ar e outros materiais dielétricos. Na seqüência, é realizado um estudo do método de síntese de filtro evanescente baseado em algoritmo genético. São então apresentados resultados de simulação para diversas configurações de filtro e parâmetros do algoritmo genético. Palavras-chave: Filtros de modo evanescente; guia de onda retangular, síntese de filtro, algoritmo genético / Abstract: The propagation characteristic s of rectangular waveguides operating in propagative and evanescent mode are analysed in this work. The process by which these characteristics can be used to design microwave passive filters is also shown. After an electromagnetic analysis, the characteristics of rectangular waveguide are shown. That makes possible to analyze the behavior of structures of rectangular waveguides composed by air-filled wave guide containing a number of dielectric inserts. After that, a method of evanescent filter design based on genetic algorithm is studied. Finally, simulation results are shown for various filters specifications and genetic algorithm parameters. Key-words: Evanescent mode filter; rectangular waveguide, filter synthesis; genetic algorithm.

Este trabalho apresenta um estudo teórico detalhado acerca das principais características de algumas arquiteturas de filtros de microondas não-recursivos implementados com tecnologia fotônica, contemplando ainda uma demonstração experimental. São apresentados os conceitos fundamentais de processamento óptico de sinais de microondas, levando-se em consideração que o filtro de microondas optoeletrônico pode ser modelado como um dispositivo de três estágios: um estágio de entrada, composto por uma ou mais fontes ópticas e um dispositivo modulador, um subsistema totalmente óptico e um estágio de saída que corresponde ao processo de fotodetecção. Em seguida são apresentados os conceitos fundamentais de alguns dispositivos fotônicos básicos que permitem a implementação de cada um desses estágios. Com relação ao estágio de entrada, uma ênfase especial foi dada aos fundamentos de modulação eletroóptica, destacando-se moduladores de fase, de polarização e de intensidade tipo Mach-Zehnder. Com relação ao segundo estágio, a unidade de processamento óptico, foram apresentados modelos matemáticos básicos referentes a linhas de retardo ópticas dispersivas e fibras mantenedoras de polarização (PM). A modelagem do estágio de saída foi simplificada por se considerar apenas o processo de detecção direta. Baseando-se nesta compreensão, as figuras de mérito relevantes e os possíveis fatores de limitação de desempenho foram investigados e apresentados. Quatro arquiteturas de filtros de microondas optoeletrônicos, sendo duas baseadas em linhas dispersivas e duas em fibras PM, são analisadas teoricamente e matematicamente, obtendo-se para cada uma delas expressões para as respectivas curvas de resposta em freqüência. Diversas simulações numéricas são efetuadas, identificando as características gerais de empregabilidade de cada arquitetura de filtro teoricamente analisada. Também é realizada a demonstração experimental de um filtro de microondas optoeletrônico de segunda ordem, baseado em modulador Mach-Zehnder, um diodo laser operando em 1300 nm e 300 m de fibra PM, revelando a resposta em freqüência de um filtro passa-baixa operando na banda L de radiofreqüência com um período espectral (FSR) de 1652,9 MHz, largura de banda de 3-dB igual a 823,5 MHz e uma faixa dinâmica devida à compressão de ganho (CDR) melhor que 112 dB.Hz. Por último são tecidas diversas conclusões acerca de todo o trabalho apresentado e são também apresentadas sugestões para trabalhos futuros na linha de pesquisa de filtros de microondas optoeletrônicos.

Orientador: Hugo Enrique Hernandez-Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T16:04:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LlerenaCastro_OscarEnrique_M.pdf: 5834212 bytes, checksum: f007c788f1123ca923e5f860548252f0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os filtros passa-faixa feitos com ressonadores coaxiais cerâmicos são um tipo de tecnologia de filtro que fornece características de alta performance como a alta seletividade, ótimo desempenho em aplicações de alta potência, excelente rejeição, baixa perda de inserção na banda passante, etc. , e dado que os ressonadores são feitos de materiais de alta constante dielétrica consideravelmente, consequentemente, todas as características elétricas mencionadas anteriormente são compactadas em uma estrutura protegida o qual faz que este tipo de filtros sejam adequados para aplicações onde precisam-se de dispositivos de tamanho pequeno. A parte mais difícil no momento de projetar este tipo de filtros é encontrar as dimensões certas da estrutura, sejam as alturas dos ressonadores ou as dimensões da estrutura dos capacitores de acoplamento. Esta tese presenta um estudo feito neste tipo de filtro e propõe um procedimento analítico-empírico com formulas para projeção para facilitar a construção do arranjo de ressonadores e a estrutura dos capacitores de acoplamento. Este procedimento pode ser extrapolado para filtros passa-faixa com um maior número de ressonadores. As formulas de projeção permitem uma transição fácil do modelo circuital ao modelo eletromagnético do filtro. Isto deve-se com as formulas é fácil calcular os comprimentos dos ressonadores e os valores das capacitâncias requeridas para acoplar corretamente os ressonadores. A comparação entre as simulações no modelo circuital e o entorno eletromagnético mostram que as formulas de projeção propostas são uma ótima primeira aproximação para a projeção deste filtro / Abstract: Bandpass filters made with ceramic coaxial resonators are a kind of filter technology that provides high performance features like high selectivity, high power handling, excellent rejection, low passband insertion loss, etc. and given that the resonators are made of with materials of high dielectric constant it considerably reduces their size, consequently, all the electric characteristics mentioned before are "compacted" in a small shielded structure which make these filters suitable for applications where small sized devices are a necessity. The most difficult task when projecting this kind of filters is to find the correct dimensions of the structure, either the length of the resonators or the dimensions of the coupling capacitors structure. This thesis presents a study on this type of filter and propose an analytical-empirical procedure with design formulas to facilitate construction of the resonators array and the coupling capacitors structure. This procedure can be extrapolated to bandpass filters with a greater number of resonators. The design formulas allow an easy transition from the circuital model to the electromagnetic model of the filter. This is because they easily allow to compute the length of the resonators and the value of the capacitances required for a correctly resonators coupling. The comparison between the simulations in the circuital and the electromagnetic environment show that the proposed design formulas are a good first approximation for this filter design / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borges_FabianoRodrigo.pdf: 3954935 bytes, checksum: fd0b1eeed8a2cd4e9566f172cdf86b81 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O trabalho mostra o desenvolvimento de um filtro na faixa de frequência de micro-ondas e sua construção usando ressoadores dielétricos de alta permissividade elétrica. A partir da definição matemática de uma função de transferência do tipo entrada-saída, que caracteriza um filtro, e do uso da teoria de síntese de redes, vista de um modo bastante simplificado, mostra-se como construir um circuito elétrico que realiza fisicamente a função de transferência do filtro. Em frequência de micro-ondas, contudo, elementos de parâmetros concentrados - resistores, indutores e capacitores - não se comportam como esperado, e a resposta de um circuito elétrico nesta frequência não é como a projetada. Para realizar fisicamente este circuito elétrico é necessário desenvolver conceitos eletromagnéticos, que passam pela definição de uma ferramenta importantíssima, chamada inversor de impedância, e seu equivalente acoplamento eletromagnético. Para restringir o trabalho, tratamos de filtros passa-faixa de banda estreita, o tipo mais comumente utilizado em aplicações de micro-ondas. A conversão do circuito elétrico obtido para um circuito constituído por elementos de parâmetros distribuídos é mostrada e fecha o ciclo teórico do trabalho. No campo de práticas experimentais de laboratório, medem-se parâmetros que permitem caracterizar o filtro eletromagnético obtido usando-se uma análise estatística rigorosa. Os resultados obtidos mostram que é possível partir de uma função matemática abstrata e chegar a um dispositivo de micro-ondas físico que provê a resposta projetada. Além disso, o uso de cerâmicas com permissividade elétrica elevada levou ao desenvolvimento de novas técnicas de alimentação para filtros do tipo projetado, e o requisito de ter-se uma grande banda de rejeição levou ao desenvolvimento de uma nova geometria para as cerâmicas usadas na construção do filtro. / Abstract: This work shows the development of a filter at microwave frequencies and its construction by means of dielectric resonators of high electric permittivity. Starting by the mathematical definition of a transfer function such as the kind input-output, which characterizes the filter, and the use of network synthesis theory, shown in a very simply way, one shows how to built an electric circuit that implements the filter's transfer function. At microwave frequencies, however, concentrated parameter elements - resistors, inductors and capacitors - do not behave as expected, and the output of an electric circuit at this frequency is not like the projected one. To implement this electric circuit, one needs to develop electromagnetic concepts, such as a very important tool, called impedance inverter, and its equivalent electromagnetic coupling. To restrain the scope of this work, we choose to develop bandpass filters of narrow bandwidth, the most common type used at microwave applications. The conversion from the electric circuit obtained for a circuit made by distributed parameter elements is shown and closes the theoretical cycle of this work. Regarding laboratory experimental practices, parameters are measured towards the characterization of the designed electromagnetic filter by means of a rigorous statistics analysis. The results obtained show that it is possible to begin with an abstract mathematical function and to end up with a microwave device that exhibits the designed response. Besides, the use of ceramics with high permittivity led to the development of new techniques for feeding the filters like the ones presented here, and the requirement of having a big stopband led to the development of a new geometry for the ceramics used to build the filter. / Universidade Estadual de Campi / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

[ES] La presente tesis doctoral tiene como objetivo fundamental el desarrollo de nuevos componentes pasivos de microondas para bandas altas de frecuencia, que puedan llegar a operar, al menos, hasta la banda Ka. Estos nuevos componentes surgen en respuesta a la clara tendencia en el ámbito de las comunicaciones vía satélite de aumentar la frecuencia y el ancho de banda de trabajo, en aras de incrementar las velocidades de transmisión. Concretamente, se ha abordado el diseño de elementos básicos de un subsistema de comunicaciones vía satélite, como son las uniones en guía de onda y los filtros paso banda. Por una parte, se han desarrollado uniones compensadas en guía de onda double ridge (T en plano H, T en plano E y T mágica), superando las limitaciones en ancho de banda que presentan las uniones tradicionales construidas sobre guía rectangular. Se ha pretendido lograr el objetivo de desarrollar unas uniones capaces de interconectar elementos que cubran un amplio ancho de banda, lo que también incluye los filtros de nueva generación presentados en esta tesis. Por otro lado, se ha propuesto una novedosa técnica para el diseño de filtros paso banda con inversores de inmitancia, basada en el slope parameter. A diferencia de la técnica tradicional, este nuevo proceso tiene en cuenta la dependencia real de los elementos del filtro con la frecuencia, calculando y actualizando el slope parameter de cada resonador cargado con sus elementos de acoplo adyacentes en un proceso iterativo que llega a convergencia en pocas iteraciones. Así, este procedimiento basado en simulaciones electromagnéticas y cálculos, mejora la equivalencia entre el prototipo circuital y la estructura real sintetizada, ya que tiene en cuenta no sólo la dependencia con la frecuencia de los resonadores y los inversores individuales, sino también los efectos de carga que existen entre ellos. Además, se ha identificado que el mapeado en frecuencia elegido ha de ser el correcto para cada estructura y especificaciones del filtro. Como resultado, se obtienen unas mejores dimensiones iniciales, reduciendo de esta manera el coste computacional del paso final de optimización, que puede incluso llegar a ser innecesario en algunos casos. Este nuevo procedimiento se ha ilustrado mediante la síntesis de dos filtros de modo evanescente y mediante filtros radiantes que emplean una topología similar. Finalmente, se ha llevado a cabo el estudio de una nueva familia de filtros denominada Modified Hybrid Folded Rectangular Waveguide (MHFRW), que además de operar en las citadas bandas de frecuencia, son capaces de manejar altos niveles de potencia, son fáciles de diseñar y fabricar (sin requerir tornillos de sintonía en muchos casos) y además presentan bajas pérdidas. Todo ello con la ventaja añadida de poder poner un número de ceros de transmisión mayor al orden del filtro (filtros superelípticos) mediante el uso de stubs cortocircuitados de longitud adecuada. Para ilustrar su funcionamiento se han presentado dos ejemplos detallados. El primero de ellos, que no presenta ceros de transmisión, se ha diseñado mediante la nueva técnica del slope parameter. El segundo se trata de un filtro superelíptico, con 4 ceros de transmisión (2 antes de la banda de paso y 2 después) implementados con 4 stubs en un filtro de orden 3. Por último, se ha mostrado la gran potencialidad práctica de esta familia de filtros mediante su aplicación en complejos multiplexores para bancos de medida de intermodulación pasiva (PIM). / [CA] La present tesi doctoral té com a objectiu fonamental el desenvolupament de nous components passius de microones per a bandes altes de freqüència, que puguen arribar a operar almenys fins a la banda Ka. Aquests nous components sorgeixen en resposta a la clara tendència en l'àmbit de les comunicacions via satèl·lit d'augmentar la freqüència i l'amplada de banda de treball, a fi de incrementar les velocitats de transmissió. Concretament, s'ha abordat el disseny d'elements bàsics d'un subsistema de comunicacions via satèl·lit, com són les unions en guia d'ona i els filtres passabanda. D'una banda, s'han desenvolupat unions compensades en guia d'ona double ridge (T en pla H, T en pla E i T màgica), superant així les limitacions d'amplada de banda que presenten les unions tradicionals, construïdes sobre guia rectangular. S'ha pretès aconseguir l'objectiu de desenvolupar unes unions capaces d'interconnectar elements que cobrisquen una gran amplada de banda, cosa que inclou els filtres de nova generació presentats en aquesta tesi. D'altra banda, s'ha proposat una nova tècnica per al disseny de filtres passabanda amb inversors d'immitància, basada en l'slope parameter. A diferència de la tècnica tradicional, aquest nou procés té en compte la dependència real dels elements del filtre respecte de la freqüència, i calcula i actualitza l'slope parameter de cada ressonador carregat amb els elements d'acoblament adjacents, en un procés iteratiu que arriba a convergència en poques iteracions. Així, aquest procediment basat en simulacions electromagnètiques i càlculs millora l'equivalència entre el prototip circuital i l'estructura real sintetitzada, ja que té en compte no sols la dependència respecte de la freqüència dels ressonadors i els inversors individuals, sinó també els efectes de càrrega que hi ha entre aquests. A més, s'ha identificat que el mapatge en freqüència triat ha de ser el correcte per a cada estructura i especificacions del filtre. Com a resultat, s'obtenen unes millors dimensions inicials, i d'aquesta manera es redueix el cost computacional del pas final d'optimització, que fins i tot pot arribar a ser innecessari en alguns casos. Aquest nou procediment s'ha il·lustrat mitjançant la síntesi de dos filtres de mode evanescent i mitjançant filtres radiants que empren una topologia similar. Finalment, s'ha portat a terme l'estudi de una nova família de filtres denominada Modified Hybrid Folded Rectangular Waveguide (MHFRW), que, a més d'operar en les citades bandes de freqüència, són capaços de manejar alts nivells de potència, fàcils de dissenyar i fabricar (sense requerir caragols de sintonia en molts casos) i, a més, presenten baixes pèrdues. Tot això, amb l'avantatge afegit de poder posar un nombre de zeros de transmissió major que l'ordre del fltre (filtres superel·líptics) mitjançant l'ús de stubs curtcircuitats de longitud adequada. Per il·lustrar-ne el funcionament se n'han presentat dos exemples detallats. El primer d'aquests, que no presenta zeros de transmissió, s'ha dissenyat mitjançant la nova tècnica de l'slope parameter. El segon es tracta de un filtre superel·líptic, amb 4 zeros de transmissió (2 abans de la banda de pas i 2 després) implementats amb 4 slope en un filtre d'ordre 3. Finalment, s'ha mostrat la gran potencialitat pràctica d'aquesta família de filtres mitjançant l'aplicació en multiplexors complexos per a bancs de mesurament de la intermodulació passiva (PIM). / [EN] The main objective of this Ph.D. thesis is the development of new passive microwave components for high frequency bands, able to work at least up to Ka band. These new components aim at satisfying the needs of new communication systems, especially for satellite communications, where there is a trend to increase frequency and bandwidth of operation. Specifically, the design of basic hardware elements of satellite communication subsystems has been addressed, such as waveguide junctions and bandpass filters. On the one hand, compensated T-junctions have been developed in double ridge waveguide (H-plane T, E-plane T and magic T), in order to overcome the bandwidth limitations of traditional junctions built on rectangular waveguide technology. The development of junctions able of interconnecting elements over a wide bandwidth has been pretended, including also the new generation of filters presented in this Ph.D. thesis. On the other hand, a novel technique for the design of bandpass filters with immittance inverters has been proposed. This technique is based on the slope parameter. Unlike traditional techniques, this new process takes into account the actual dependence of filter elements with frequency, calculating and updating the slope parameter of each resonator loaded with its adjacent coupling elements in an iterative process. This process reaches convergence after few iterations. Therefore, this procedure (based on electromagnetic simulations and calculations) improves the equivalence between the circuit prototype and the real structure, since it takes into account the frequency dependence of resonators and individual inverters, including also the loading effects between them. In addition, it is important to point out that an appropriate frequency mapping must be chosen for each structure and filter specifications. As a result, better initial dimensions can be obtained, thus reducing the computational cost of the final optimization step, which can even become unnecessary in some cases. This new procedure has been illustrated by the synthesis of two evanescent-mode filters and several radiating filters based on a similar topology. Finally, the study of a new filter family called Modified Hybrid Folded Rectangular Waveguide (MHFRW) has been carried out. Besides operating in the mentioned frequency bands, theses filters are capable of handling high power levels, are easy to design and manufacture (without requiring tuning screws in many cases) and also present low losses. Likewise, this type of filters are able to generate a number of transmission zeros greater than the order of the filter (i.e., provide super-elliptic responses) by means of shortcircuited stubs. To illustrate its operation, two examples have been presented in detail. The first of them, which does not have transmission zeros, has been implemented using the new technique of slope parameter. Accordingly, the suitability of this method for this type of structure is demonstrated. The second is a super-elliptic filter, with 4 transmission zeros (2 before the passband and 2 after it) implemented with 4 stubs in a filter of order 3. To conclude and show the practical capabilities of the proposed family of filters, they have been successfully applied in the development of complex multiplexers for passive intermodulation (PIM) measurement test benches. / Ruiz Garnica, J. (2019). Desarrollo de Nuevos Componentes Pasivos de Microondas en Tecnología Guiada para Bandas Altas de Frecuencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/133058