Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação da Prof.ª Doutora Lúcia Dinis

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica (Área de especialização de Engenharia Térmica), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Fernando Manuel Coutinho Tavares de Pinho

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Estrutural, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José Fernando Dias Rodrigues

Tese de mestr.. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2002

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica (Área de especialização de Construções Mecânicas), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Doutores Mário Augusto Pires Vaz e Paulo Alexandre Gonçalves Piloto

Tese de doutoramento. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Dissertation présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Ecole Polytechnique, sous la direction du Monsieur Duc Nguyen-Minh

En este trabajo se realiza un estudio de varias extensiones del método de las diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD) que permiten la simulación electromagnética de estructuras híbridas de microondas, incluyendo circuitos activos y pasivos. En primer lugar, se revisan los métodos lumped-element (LE) -FDTD y lumped-network (LN) -FDTD, los cuales permiten la incorporación de circuitos concentrados de dos terminales dentro del formalismo FDTD. En el caso del método LN-FDTD, se realiza también un estudio de sus propiedades numéricas. A continuación se presenta el método two-port (TP) -LN-FDTD, el cual permite incorporar circuitos lineales concentrados de dos puertas en las estructuras híbridas estudiadas. Este método parte de una descripción del cuadripolo en términos de su matriz admitancia expresada en el dominio de Laplace. La discretización se realiza con la ayuda de la técnica de la transformación de Moebius. Por último, una vez validado, este método se combina con otras técnicas para la simulación distintos tipos de circuitos híbridos de microondas. / In this work, a study of several extensions of the conventional finite difference time domain (FDTD) method is been carried out. These extensions enable the electromagnetic simulation of microwave hybrid structures, including passive and active circuits. First, an exhaustive revision of both the lumped-element (LE) -FDTD and the lumped-network (LN) -FDTD methods is performed. These methods allow us to incorporate two-terminal lumped circuits into the FDTD. In addition, the numerical properties of the LN-FDTD method are studied for the first time. Second, the two-port (TP)-LN-FDTD is presented. This method enables the incorporation of linear two-port lumped circuits into the studied hybrid structures. This technique basically consists of describing a TP-LN by means of its admittance matrix in the Laplace domain. Then, by applying the Mobius transformation technique, we obtain the discretized admittance matrix. Finally, this method is combined with other existing techniques to allow the simulation of several microwave hybrid circuits.

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.