La simulación de problemas electromagnéticos juega un papel crucial en el análisis y diseño de multitud de estructuras. Por este motivo, han surgido multitud de técnicas que permiten extender el rango de aplicabilidad de las técnicas tradicionales. En esta tesis, se toma como punto de partida de las técnicas de descomposición clásicas las cuales muestran a menudo problemas de convergencia.Con el objetivo de esquivar los problemas de convergencia, se considera posteriormente el denominado Método de las Funciones Base Características. En este algoritmo se genera un nuevo conjunto de funciones base que permiten un modelado eficiente de las corrientes. De este modo, la matriz resultante es de dimensiones más reducidas permitiendo el análisis de una mayor variedad de problemas dado el menor consumo de memoria. De cara a mejorar la eficiencia temporal, se estudian diversas técnicas que permiten el cálculo rápido de los términos de reacción.El Método de las Funciones Base Características es notablemente extendido mediante una versión multinivel que permite alcanzar tasas de compresión elevadas. Como ejemplo de aplicación, se demuestra el potencial del método para la síntesis de agrupaciones en entornos complejos.Finalmente, dadas las posibilidades que demuestra esta nueva metodología, se estudia una aplicación de la misma en otros ámbitos. En particular se aplica al análisis de estructuras mediante ondas esféricas, obteniendo resultados muy favorables en cuanto a precisión y reducción de incógnitas.

El presente trabajo de Tesis surge motivado por la necesidad de efectuar una adecuada instalación, desde el punto de vista de Compatibilidad Electromagnética (EMC), del Microscopio Electrónico de Transmisión (TEM), adquirido por el proyecto MECESUP “Red Nacional de Programas de Doctorado en Ciencias de Materiales”, de manera tal que con este equipo se puedan realizar observaciones en todos sus modos de operación. Para conseguir este objetivo se efectuó un estudio acabado de la EMC existente entre el TEM y su entorno, lo cual implicó introducirse en un tema específico denominado “Blindaje Electromagnético”. En esta Tesis se analiza, modela y propone, un blindaje electromagnético apropiado para el recinto que alberga en su interior al TEM. Dicho trabajo, se inicia con la recopilación bibliográfica necesaria para comprender el estado del arte en cuanto a los “Blindajes Electromagnéticos”, señalando: sus antecedentes (desde lo general a lo particular), fundamentos teóricos, tipos y técnicas de blindaje, etc. Luego, se presenta en detalle el "Método de los Momentos Modales – Modal/MoM” aplicado al caso de recintos rectangulares con aperturas también rectangulares, método con el cual se modeló en forma teórica el blindaje de la sala del TEM para diferentes casos. Dichos casos, a su vez, fueron resueltos utilizando un Software comercial denominado “FEKO”, con el cual se realizó el cálculo numérico de todos los problemas planteados. Los resultados obtenidos mediante la aplicación del MoM, fueron comparados con los resultados obtenidos mediante la aplicación de otros métodos más tradicionales, como por ejemplo: el método de elementos finitos (FEM) y el método de propagación de onda plana (PoOP). Para dar validez empírica a los resultados obtenidos en forma teórica, se desarrolló una extensa etapa experimental utilizando un instrumento medidor de campos electromagnéticos de tipo triaxial denominado “EMDEX II”, lo que permitió determinar los requerimientos de “Efectividad del Blindaje - (S.E.)” necesarios para proteger al TEM de las diversas “Interferencias Electromagnéticas - (EMI)” del entorno. A su vez, dichos requerimientos permitieron concluir y proponer que, para este caso particular, resulta más conveniente un blindaje de “lámina simple con junturas tipo sándwich”.

[EN] The present thesis develops an efficient and optimized design for large waveguide slot-arrays. Specifically, RLSA antennas on radial guides and classic arrays on monomode rectangular waveguides are considered. Besides, the standard performance of this kind of antennas is improved by adding parasitic dipoles above slots. This novelty allows on the one hand to alleviate the known drawbacks of RLSA antennas with linear polarization (LPRLSA). On the other hand, the new elements enable radiation of circular polarization by rectangular waveguide slot arrays, conceptually limited to linear polarization. The attainment of the aimed objectives is accomplished by following a three-stage sequential methodology. Firstly, an efficient and rigorous analysis method for each structure under study is implemented. This aspect turns out to be essential due to the huge size of involved antennas. Then, efficient design and optimization algorithms are conceived and developed, which must be suitable for arrays formed by a high number of elements. Finally, the achieved results are validated by means of the fabrication and measurement of several prototypes. New LP-RLSA topologies proposed in this thesis provide a desired advance in their limited performance, without sacrificing their original low-cost concept. This progress becomes a reality thanks to the development of dedicated optimization algorithms. The achieved experimental results confirm such advance, thus postulating as a promising approach to the performance exhibited by CP-RLSA antennas. Concerning rectangular waveguide slot arrays, an exhaustive and versatile optimization process is applied. This thesis also comprises a deep study about the attainable bandwidth of this kind of antennas, including the well-known detuning technique. As a result, a frequency optimization method is proposed, which aims to maximize the specifications' compliance within a targeted frequency band. Every proposed algorithm is extended to account for circular polarization arrays, given by the inclusion of parasitic dipoles. This modification enables this antennas to cover a wider scope of applications. Fabrication and measurement of several prototypes, envisaged for an actual deployment of different systems, confirm the conclusions of theoretical analysis. / [ES] La presente tesis desarrolla el diseño optimizado eficiente de grandes agrupaciones de ranuras en guía. Específicamente, se contemplan las antenas RLSA sobre guía radial y las clásicas agrupaciones en guías rectangulares monomodo. Adicionalmente, el funcionamiento estándar de este tipo de antenas es mejorado introduciendo unos dipolos parásitos sobre las ranuras. Esta novedad permite por un lado aliviar los conocidos inconvenientes de las agrupaciones RLSA con polarización lineal (LP-RLSA). Por otro lado, los nuevos elementos posibilitan la radiación de polarización circular por parte de las agrupaciones de ranuras en guía rectangular, limitadas conceptualmente a polarización lineal. La consecución de los objetivos planteados se lleva a cabo siguiendo una metodología secuencial de tres etapas. En primer lugar se implementa un método de análisis eficiente y riguroso de cada una de las estructuras bajo estudio. Este aspecto resulta fundamental debido al gran tamaño de las antenas consideradas. A continuación, se conciben y desarrollan algoritmos eficientes de diseño y optimización, adecuados para agrupaciones con un elevado número de elementos. Finalmente, se validan los resultados obtenidos mediante la fabricación y medida de varios prototipos. Las nuevas topologías de LP-RLSA concebidas en esta tesis proporcionan un ansiado avance en sus limitadas prestaciones, sin abandonar su filosofía original de bajo coste. Este progreso se hace realidad gracias al desarrollo de algoritmos de optimización dedicados. Los resultados experimentales obtenidos confirman dicho avance, suponiendo un prometedor acercamiento a las prestaciones ofrecidas por las agrupaciones CP-RLSA. Las agrupaciones en guía rectangular, por su parte, son objeto de un exhaustivo y versátil proceso de optimización. Esta tesis también incluye un profundo estudio sobre el ancho de banda de este tipo de antenas, incluyendo la conocida técnica de desintonización. Como resultado, se propone un método de optimización frecuencial, el cual pretende maximizar el cumplimiento de especificaciones en una determinada banda de frecuencias. Todos los algoritmos propuestos son además extendidos a agrupaciones con polarización circular, gracias a la inclusión de dipolos parásitos. Esta modificación habilita a estas antenas para cubrir un mayor espectro de aplicaciones. La fabricación y medida de varios prototipos, concebidos para el despliegue real de diferentes sistemas, confirman las conclusiones del análisis teórico. / [CA] La present tesi desenvolupa el disseny optimitzat i eficient de grans agrupacions de ranures en guia. Específicament, es contemplen les antenes RLSA sobre guia radial i les clàssiques agrupacions en guies rectangulars monomodo. Addicionalment, el funcionament convencional d'aquest tipus d'antenes és millorat introduint uns dipolos paràsits damunt de les ranures. Esta novetat permet per un costat alleujar els coneguts inconvenients de les agrupacions RLSA amb polarització lineal (LP-RLSA). D'altra banda, els nous elements possibiliten la radiació de polarització circular per part de les agrupacions de ranures en guia rectangular, limitades conceptualment a polarització lineal. La consecució dels objectius plantejats es du a terme seguint una metodologia seqüencial de tres etapes. En primer lloc s'implementa un mètode d'anàlisi eficient i rigorós de cadascuna de les estructures baix estudi. Este aspecte resulta fonamental a causa del gran tamany de les antenes considerades. A continuació, es conceben i desenvolupen algoritmes eficients de disseny i optimització, adequats per a agrupacions amb un elevat nombre d'elements. Finalment, es validen els resultats obtinguts per mitjà de la construcció i mesura de diversos prototips. Les noves topologies de LP-RLSA concebudes en esta tesi proporcionen el anhelat avanç en les seues limitades prestacions, sense abandonar la seua filosofia original de baix cost. Este progrés es fa realitat gràcies al desenvolupament d'algoritmes d'optimització dedicats. Els resultats experimentals obtinguts confirmen el esmentat avanç, suposant un prometedor acostament a les prestacions oferides per les agrupacions CP-RLSA. Les agrupacions en guia rectangular, per la seua banda, són objecte d'un exhaustiu i versàtil procés d'optimització. Esta tesi també inclou un profund estudi sobre l'amplada de banda d'aquest tipus d'antenes, incloent la coneguda tècnica de desintonització. Com a resultat, es proposa un mètode d'optimització freqüencial, el qual pretén maximitzar el compliment d'especificacions en una determinada banda de freqüències. Tots els algoritmes proposats són a més estesos a agrupacions amb polarització circular, gràcies a la inclusió de dipolos paràsits. Esta modificació habilita a estes antenes per a cobrir un major espectre d'aplicacions. La construcció i mesura de diversos prototips, concebuts per al desplegament real de diferents sistemes, confirmen les conclusions extretes del anàlisi teòric. / Herranz Herruzo, JI. (2015). Análisis y optimización eficiente de agrupaciones de ranuras en guía [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59416 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

La mejora en términos de e¿ciencia en problemas de análisis de dispositivos pasivos de microondas y la dispersión de objetos es un tema de creciente interés. Pese a que el avance de la tecnología de computadores permite la ejecución de programas muy complejos, la e¿ciencia computacional sigue siendo importante debido a la tendencia de aumentar la frecuencia de trabajo en los citados problemas electromagné- ticos. En esta tesis se recogen una serie de herramientas para la mejora de la e¿ciencia de técnicas de análisis electromagnético en espacio abierto y cerrado mediante una recopilación de artículos indexados en prensa cientí¿ca, que se presentan de forma razonada. En primer lugar se aplica la transformada Wavelet en al análisis de dispersores cilíndricos mediante la técnica de la Ecuación Integral. Posteriormente se introducen distintas técnicas de discretización, así como rutinas de solución de problemas de autovalores y autovectores adaptadas a la estructura matricial y al procesado en paralelo en el entorno del análisis de dispositivos cerrados. En concreto, dichas técnicas se han aplicado al método denominado Boundary Integral Resonant Mode Expansion (BI-RME) en el dominio bidimensional. Este método realiza una expansión modal de una guía de ondas arbitraria en función de los modos correspondientes a una guía canónica de referencia. Finalmente se han introducido mejoras en la técnica BI-RME aplicada en entornos tridimensionales para el análisis de cavidades con geometría arbitraria. El objetivo en todos los casos consiste en obtener una mejora del tiempo de cálculo y en la memoria requerida, sin perder precisión en gran medida. Todo este trabajo se ha integrado en un software comercial existente, que se emplea actualmente en el diseño y la caracterización de dispositivos pasivos de microondas utilizados en aplicaciones espaciales. / Vidal Pantaleoni, A. (2013). Técnicas secuenciales y paralelas para la resolución de problemas computacionales en electromagnetismo [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/30776 / TESIS

Para abordar el análisis de estas estructuras de forma altamente eficiente, se pretenden utilizar dos enfoques distintos, que llevarían a dos técnicas distintas y eficientes, pero cada una de ellas con sus ventajas e inconvenientes respecto de la otra, que podremos concluir una vez finalizado el trabajo de investigación. Por un lado, se pretende utilizar el Método de los Momentos, una técnica numérica que convierte las ecuaciones integrales de un problema electromagnético en un sistema linear, expandiendo la magnitud desconocida usando un conjunto de funciones con coeficientes desconocidos. Al forzar las condiciones de contorno, en este caso de potencial eléctrico, en un determinado número de puntos, se obtiene un sistema linear de ecuaciones que será resuelto numéricamente. Por otro lado, según el segundo enfoque, pretende utilizar una expansión en modos cilíndricos del campo, tanto incidente como dispersado. Dada la geometría circular de las vías éstas pueden ser caracterizadas de forma analítica mediante espectros circulares. Posteriormente se resolverá el acoplo entre las vías mediante el método de [1] pero generalizado al caso de objetos inmersos en un medio dieléctrico infinito, y se desarrollará un nuevo método de acoplo modal entre modos cilíndricos y modos guiados proyectando las ecuaciones del acoplo modal tanto sobre modos cilíndricos como sobre modos guiados para evitar las singularidades que aparecen con el método de de [2] cuando los planos de referencia están muy próximos al objeto dispersor. Por tanto, esta técnica caracterizará las vías de forma analítica y resolverá las integrales del acoplo de modos mediante la transformada rápida de Fourier. Para aumentar más aún la eficiencia de ambos métodos se evitará repetir los cálculos para cada punto en frecuencia, y se implementará la técnica de barrido rápido en frecuencia similar descrita en [3], adaptándola al caso particular de cada método de análisis, aunque se prevé que quizá dicho procedimiento sea más difícil de implementar en el segundo método. Se espera que ambas técnicas puedan proporcionar unos tiempos de computación inferiores a los del software comercial de análisis electromagnético más habitual (i.e. HFSS), y también inferiores a otros métodos de análisis recientemente aparecidos en la bibliografía técnica ([4],[5],[6]). En concreto, se espera que los tiempos de computación para barrido discreto en frecuencia sea inferior con el segundo método ya que usa únicamente expresiones analíticas y transformada rápida de Fourier, pero, dado que el primer método es más susceptible de realizar barrido rápido en frecuencia, éste puede ser muy útil a la hora de realizar muchos análisis consecutivos. Una vez se disponga de métodos eficientes para el análisis de dispositivos SIW, se abordará el diseño de varios dispositivos pasivos en esta tecnología (filtros de diferentes topologías, diplexores, multiplexores, híbridos, acopladores, etc.). Como se dispone de una vasta experiencia en el grupo de investigación en el diseño de dispositivos en guía de onda rectangular, se puede como primera aproximación realizar el diseño en guía, y luego transformar esta estructura guiada en otra en tecnología SIW mediante unas reglas empíricas que relacionan ambas tecnologías [7]. Posteriormente se debe ajustar el diseño en el dispositivo SIW ya que estas reglas empíricas no consiguen que la respuesta sea idéntica a la del dispositivo guiado original, principalmente debido al hecho de que los irises rectangulares de la guía son transformados en vías metalizadas con geometría circular, no rectangular. Para minimizar este ajuste, se diseñará el dispositivo guiado con irises con esquinas redondeadas en la cavidad (método de [8] pero con un simulador más eficiente [9]), haciendo que el radio de esas esquinas redondeadas coincida con el de las vías metalizadas que se van a utilizar en el dispositivo SIW. Esto permitirá [...] (Ver documento anexo) / Díaz Caballero, E. (2013). Efficient analysis and design of devices in Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34627 / TESIS

[EN] The general goal of this thesis is the development of a basic tool for the analysis of passive microwave and millimetre-wave devices used in the new generation of communication systems. In particular, the work is focused on the development of a tool for an efficient and accurate modal characterization of passive devices composed of waveguides with arbitrary cross section. In order to achieve this goal, a method recently arisen and called BI-RME (Boundary Integral - Resonant Mode Expansion) is extended. This method has been revealed as one of the most appropriate, for its high computational efficiency, to characterize waveguides with arbitrary cross section. Regarding the original BI-RME method, this one will improve the precision and the efficiency of the modal solution in presence of circular and elliptic perturbations in the arbitrary waveguide contour. Then, the first work consists on extending the original BI-RME method theory to circular and elliptic geometries including the possibility to connect these two new types of segments (circular and elliptic) with the straight segments used until now in the practical implementation of the method. In order to validate the new developed theory, a set of parameters as the cut-off frequencies, the cut-off wavelengths or the electromagnetic fields of canonical waveguides and arbitrarily shaped waveguides of great practical interest, are calculated. These results are compared with analytical well-known solutions or results published in the literature. Once the electromagnetic modal chart of different arbitrarily shaped waveguides is obtained, the following step is the computation of the coupling integrals between these modes and the ones of the rectangular waveguide that completely surrounds the arbitrary contour. Such integrals are essential for the modal analysis of microwave passive structures involving waveguides with arbitrary cross section. For this purpose, the new extended BI-RME method is included into a software package tool based on the integral equation method, which allows to characterize efficiently waveguide discontinuities by means of inmitance matrices (admittance or impedance). This efficient full-wave analysis method requires the knowledge of the modal chart related to all the waveguides included in the devices under consideration, as well as the coupling integrals between the modes of the two waveguides composing the discontinuity. In the rectangular waveguides case this modal information can be easily obtained in an analytical way. However, when a waveguide or both have arbitrary cross section, the accurate and efficient modal analysis can be obtained by means of the BI-RME method. The use of the integral equation method based on admittance or impedance matrices to characterize devices composed of cascading waveguides is specially advantageous because it leads to a linear system of equations. The coefficients matrix of this linear system presents a banded structure that can be appropriately exploited to increase the computational efficiency associated to the resolution of the aforementioned system, and to reduce considerably the computational cost associated to the analysis of complex devices. Next step is the demonstration that in waveguides with arbitrary cross section and with one or two symmetry axes you can generate, also by means of the BI-RME method, the whole family of waveguide modes, so that they verify a certain fictitious boundary condition of electric or magnetic walls in the symmetry plane, and the advantages regarding the computation of the modes are discussed. Furthermore, those different symmetry families of waveguide modes propagate in an independent way along the structures constituted by a connection of uniform waveguides. This situation can also be exploited to increase in a remarkable way the efficiency of the Computer-Aided-Design (CAD) electromagnetic software packages. Once verified with success the efficiency and precision of the new CAD tool developed by means of the analysis of transitions published in the related technical bibliography, the analysis of really complex passive waveguide devices is performed. Some passive waveguide devices analyzed are for instance a filter with inductive coupling windows and tuning screws, a filter with rounded corners, dual mode filters in circular waveguide with elliptic irises or in elliptic waveguides, an evanescent filter, a low bandpass filter in coaxial waveguide, and finally a new 90º twist component for space applications. The simulated results are totally validated by means of comparison with other data published in the related technical bibliography, or by means of measurements of manufactured prototypes. Finally, the conclusions of this work are extracted and future research lines are outlined. Publications in journal and congress presentations in the framework of this thesis are also indicated. / [ES] El objetivo general de esta tesis es el desarrollo de una herramienta b´asica general para el an´alisis de dispositivos pasivos de microondas y ondas milim´etricas usados en la nueva generaci´on de sistemas de comunicaciones. En particular, el trabajo se centra en desarrollar una herramienta para una eficiente y precisa caracterizaci´on modal de dispositivos pasivos constituidos por gu´ıas de onda de secci´on transversal arbitraria. Para cumplir con este objetivo se propone extender un m´etodo surgido recientemente y llamado BI-RME (Boundary Integral - Resonant Mode Expansion, que en espa˜nol significa Integral de Contorno - Expansi´on Modal Resonante). Este m´etodo se ha revelado como uno de los m´as adecuados, por su tremenda eficiencia computacional, para caracterizar modalmente las gu´ıas de secci´on transversal arbitraria. Respecto al m´etodo BI-RME original se pretende mejorar la precisi´on y la eficiencia en presencia de perturbaciones circulares y el´ıpticas en el contorno de las gu´ıas a estudiar. El primer trabajo de la tesis consiste entonces en extender la teor´ıa del m´etodo BI-RME a geometr´ıas circulares y el´ıpticas incluyendo la posibilidad de conectar estos dos nuevos tipos de arcos (circulares y el´ıpticos) con los tramos rectos usados hasta ahora en la implementaci´on pr´actica del m´etodo. Con el objeto de validar la nueva teor´ıa desarrollada se calcula un conjunto de par´ametros, como las frecuencias de corte, la longitud de onda de corte o el campo electromagn´etico, que caracterizan gu´ıas can´onicas y gu´ıas arbitrarias de inter´es pr´actico, y se comparan los resultados obtenidos con las soluciones anal´ıticas conocidas o resultados publicados en la literatura. Una vez obtenida la carta modal de las diferentes gu´ıas de secci´on transversal arbitraria, el paso siguiente es calcular las integrales de acoplo entre estos modos y los modos de la gu´ıa rectangular que encierra completamente el contorno arbitrario. Tales integrales son fundamentales para el an´alisis modal de estructuras pasivas de microondas constituidas por transiciones planares entre gu´ıas de secci´on transversal distinta. Para estudiar estas estructuras pasivas, se integra la nueva y extendida t´ecnica BI-RME propuesta en una herramienta inform´atica basada en el m´etodo de la ecuaci´on integral, el cual permite caracterizar eficientemente transiciones planares mediante matrices de inmitancia (admitancia o impedancia). Este m´etodo de an´alisis electromagn´etico full-wave necesita el espectro modal de cada una de las gu´ıas que forman las transiciones, as´ı como las integrales de acoplo entre los modos de las dos gu´ıas adyacentes que constituyen la discontinuidad. En el caso de gu´ıas rectangulares, dicha informaci´on modal se puede obtener f´acilmente de forma anal´ıtica. Sin embargo cuando una gu´ıa o las dos tienen una secci´on transversal arbitraria, esta informaci´on se puede obtener de forma eficiente y precisa mediante el m´etodo BI-RME. El empleo del m´etodo de la ecuaci´on integral basado en matrices de admitancias o de impedancias para caracterizar dispositivos integrados por gu´ıas conectadas en cascada resulta especialmente ventajoso, pues conduce a un sistema de ecuaciones lineales a resolver cuya matriz de coeficientes presenta una estructura en banda, caracter´ıstica que puede explotarse adecuadamente para incrementar la eficiencia computacional asociada a la resoluci´on del citado sistema, y reducir considerablemente el coste asociado al an´alisis de dispositivos complejos. A continuaci´on se demuestra como en gu´ıas de secci´on transversal arbitraria con uno o dos ejes de simetr´ıa se puede generar, tambi´en mediante el m´etodo BI-RME, toda la familia de modos de dicha gu´ıa de manera que verifiquen una cierta condici´on de contorno ficticia de pared el´ectrica o pared magn´etica en el plano de simetr´ıa, y se discuten las ventajas computacionales respecto a calcular todos los modos simult´aneamente. Adem´as, las distintas familias de simetr´ıa se propagan de forma independiente a lo largo de estructuras constituidas por una conexi´on en cascada de gu´ıas uniformes que presentan la misma simetr´ıa. Dicha situaci´on se puede explotar para aumentar de forma notable la eficiencia del simulador electromagn´etico. Verificada con ´exito la eficiencia y precisi´on de la nueva herramienta inform´atica desarrollada mediante el an´alisis de transiciones publicadas en la bibliograf´ıa t´ecnica relacionada, se analizan dispositivos pasivos realmente complejos, tales como un filtro con ventanas de acoplo inductivas y tornillos de sinton´ıa, un filtro con esquinas redondeadas, filtros de modo dual en gu´ıa circular con iris el´ıpticos o en gu´ıa el´ıptica, un filtro de modo evanescente, un filtro paso bajo en gu´ıa coaxial, y finalmente un nuevo girador de polarizaci´on de 90o para aplicaciones espaciales. Los resultados son completamente validados mediante comparaci´on con otros publicados en la bibliograf´ıa t´ecnica relacionada, o bien mediante las medidas de las respuestas asociadas a unas implementaciones pr´acticas de las estructuras analizadas. Finalmente se extraen las conclusiones de la tesis y se indican posibles l´ıneas de investigaci´on futuras. Se indican tambi´en las publicaciones en revistas y las comunicaciones en congresos a que ha dado lugar el trabajo desarrollado en el marco de esta tesis. / [CA] L’objectiu general d’esta tesi ´es el desenrotllament d’una ferramenta b`asica general per a l’an`alisi de dispositius passius de microones i ones mil·lim`etriques usats en la nova generaci´o de sistemes de comunicacions. En particular, el treball se centra en desenrotllar una ferramenta per a una eficient i precisa caracteritzaci´o modal de dispositius passius constitu¨ıts per guies d’ona de secci´o transversal arbitr`aria. Per a complir amb este objectiu es proposa estendre un m`etode sorgit recentment i anomenat BI-RME (Boundary Integral - Resonant Mode Expansion, que en valenci`a significa Integral de Contorn - Expansi´o Modal Ressonant). Este m`etode s’ha revelat com un dels mes adequats, per la seua tremenda efici`encia computacional, per a caracteritzar modalment les guies de secci´o transversal arbitr`aria. Respecte al m`etode BI-RME original es pret´en millorar la precisi´o i l’efici`encia en pres`encia de pertorbacions circulars i el·l´ıptiques en el contorn de les guies a estudiar. El primer treball de la tesi consistix aleshores a estendre la teoria del m`etode BI-RME a geometries circulars i el·l´ıptiques incloent la possibilitat de connectar estos dos nous tipus d’arcs (circulars i el·l´ıptics) amb els trams rectes usats fins ara en la implementaci´o pr`actica del m`etode. Amb l’objecte de validar la nova teoria desenrotllada es calcula un conjunt de par`ametres, com les freq¨ u`encies de tall, la longitud d’ona de tall o el camp electromagn`etic, que caracteritzen guies can`oniques i guies arbitr`aries d’inter´es pr`actic, i es comparen els resultats obtinguts amb les solucions anal´ıtiques conegudes o resultats publicats en la literatura. Una vegada obtinguda la carta modal de les diferents guies de secci´o transversal arbitr`aria, el pas seg¨uent ´es calcular les integrals d’acoblament entre estos modes i els modes de la guia rectangular que tanca completament el contorn arbitrari. Tals integrals s´on fonamentals per a l’an`alisi modal d’estructures passives de microones constitu¨ıdes per transicions planars entre guies de secci´o transversal distinta. Amb eixa finalitat, s’integra la nova i estesa t`ecnica BI-RME proposta en una ferramenta inform`atica basada en el m`etode de l’equaci´o integral, el qual permet caracteritzar eficientment transicions planars per mitj`a de matrius d’inmit`ancia (admit`ancia o imped`ancia). Este m`etode d’an`alisi electromagn`etica full-wave necessita l’espectre modal de cadascuna de les guies que formen les transicions, aix´ı com les integrals d’acoblament entre els modes de les dos guies adjacents que constitu¨ıxen la discontinu¨ıtat. En el cas de guies rectangulars, dita informaci´o modal es pot obtindre f`acilment de forma anal´ıtica. No obstant quan una guia o les dos tenen una secci´o transversal arbitr`aria, esta informaci´o es pot obtindre de forma eficient i precisa per mitj` a del m`etode BI-RME. L’us del m`etode de l’equaci´o integral basat en matrius d’admit`ancies o d’imped`ancias per a caracteritzar dispositius integrats per guies connectades en cascada resulta especialment avantatj´os, perqu`e condu¨ıx a un sistema d’equacions lineals a resoldre la matriu de coeficients del qual presenta una estructura en banda, caracter´ıstica que pot explotar-se adequadament per a incrementar l’efici`encia computacional associada a la resoluci´o del citat sistema, i reduir considerablement el cost associat a l’an`alisi de dispositius complexos. A continuaci´o es demostra com en guies de secci´o transversal arbitr`aria amb un o dos eixos de simetria es pot generar, tamb´e per mitj`a del m`etode BI-RME, tota la fam´ılia de modes de dita guia de manera que verifiquen una certa condici´o de contorn fict´ıcia de paret el`ectrica o paret magn`etica en el pla de simetria, i es discutix els avantatges computacionals respecte a calcular tots els modes simult`aniament. A m´es, les distintes fam´ılies de simetria es propaguen de forma independent al llarg d’estructures constitu¨ıdes per una connexi´o en trencada de guies uniformes que tenen les meteixes propietats de simetria. La dita situaci´o es pot explotar per a augmentar de forma notable l’efici`encia del simulador electromagn`etic. Verificada amb `exit l’efici`encia i precisi´o de la nova ferramenta inform`atica desenrotllada per mitj`a de l’an`alisi de transicions publicades en la bibliografia t`ecnica relacionada, s’analitzen dispositius passius realment complexos, tals com un filtre amb finestres d’acoblament inductives i tornels de sintonia, un filtre amb cantons arredonits, filtres de modo dual en guia circular amb iris el·l´ıptics o en guia el·l´ıptica, un filtre de modo evanescent, un filtre pas baix en guia coaxial, i finalment un nou girador de polaritzaci´o de 90o per a aplicacions espacials. Els resultats s´ on completament validats per mitjanc¸ant la comparaci´o amb altres publicats en la bibliografia t` ecnica relacionada, o b´e per mitj`a de les mesures de les respostes associades a unes implementacions pr`actiques de les estructures analitzades. Finalment s’extrauen les conclusions de la tesi i s’indiquen possibles l´ınies d’investigaci´o futures. S’indiquen tamb´e les publicacions en revistes i les comunicacions en congressos a qu`e ha donat lloc el treball desenrotllat en el marc d’esta tesi. / Marini, S. (2005). Análisis modal eficiente de dispositivos pasivos de microondas implementados con guías de sección transversal arbitraria [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/131737