Magíster en Ingeniería Eléctrica / El proyecto astronómico ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, es el radiobservatorio interferométrico más grande del mundo. Se compone de 66 antenas con diámetros de 7 y 12~m, ubicadas en el norte de Chile a una altitud de 5000~m sobre el nivel del mar. Su excelente localización y tecnología proveerán sensibilidad y resolución sin presedentes para el estudio de los origenes del universo, formación y evolución de galaxias, estrellas, planetas y la compleja química del medio interestelar. Por ello, ALMA constituye un gran desafío en diversas áreas de la ciencia y la tecnología. En esta tesis se presenta el diseño, contrucción y caracterización del sistema óptico para el receptor heterodino de la Banda 1 de ALMA. Este sistema combina una serie de exigentes especificaciones técnicas, limitaciones de construcción y restricciones de costo que requieren equilibrarse. El sistema debe cubrir el rango de frecuencia entre 35-50 GHz (con el objetivo de extenderlo hasta 52 GHz) sin ninguna sintonización mecánica, lograr un eficiencia de apertura para toda la banda que supere el 80%, poseer una apertura de polarización superior a 99.5%, incluir en torno a 10 K de ruido, poseer un error de alineamiento menor a 5~mrad respecto a la posición nominal y no debe interferir con los dispositivos ya existentes. Además, el sistema debe ser compatible para las antenas de 7 y 12 m, que poseen un ángulo de iluminación distinto al secundario. El sistema óptico consiste en una antena tipo bocina compacta corrugada, una membrana de gore-tex y membrana ranurada de teflón como filtros de las etapas de 15 y 110 K, respectivamente, y un lente con zona biconvexo fabricado de polietileno que incluye corrugaciones como capa anti-reflectora. Está tesis se enfoca en la antena tipo bocina y el lente. El proceso de diseño de los dipositivos se realizó de manera iterativa, por lo que dos modelos de antenas tipo bocina y tres lentes de una zona son presentados. El diseño de las antenas consistió en determinar las características necesarias del patrón radiativo utilizando modelos cuasiópticos. Luego se optimizó su perfil utilizando ténicas de adaptación modal y algoritmos genéticos. El procedimiento de diseño de lentes fue similar al utilizado para la bocina. Primero, se consideraron como parámetros iniciales los valores calculados mediante el modelo quasioptico y luego se realizaron análisis de sensibilidad utilizando la ténica de método de los momentos y método de elementos finitos. El mejor sistema en simulación corresponde a la segunda versión de la antena y la tercera del lente. Este sistema cumple totalmente las especificaciones mencionadas, logrando eficiencias de apertura mejores que 80.4% para toda la banda. La temperaturas de ruido promedio calculada es de 10.4 K, donde el lente presenta la mayor contribución con aproximadamente 7 K. Además, el sistema es compatible para la antena de 7 y 12 m, si el lente se desplaza 5.66 mm hacia el centro del criostato en la configuración de 7 m, con degradaciones en eficiencia de apertura menores a 0.5%. Por último se presentan dos sistemas caracterizados, correspondientes a la primera antena más la primera o segunda lente, pues al momento de escribir esta tesis, el resto de dispositivos se encontraban en construcción. El mejor sistema medido poseen eficiencias de apertura mejores que 79.2% en excelente concordancia con las simulaciones. Además, se han identificado algunas fuentes de error que poseen las mediciones, incluyendo errores en alineamientos y cambios de fase por temperatura.

Objetivos específicos del trabajo de tesis: • Analizar y caracterizar antenas reflectoras para uso en ondas milimétricas para haces múltiples asimétricos. • Considerar superficies con geometrías especiales para haces múltiples, determinando sus modelos matemáticos. • Estudio de nuevas técnicas de medida para caracterizar topografía de superficies reflectoras, aplicando metrología en disciplinas ópticas. • Análisis de métodos experimentales no invasivos de medidas de superficies de antenas en condiciones ambientales cambiantes y su implicancia en los parámetros radiométricos. • Evaluar alimentadores principales y estudiar el comportamiento con haces múltiples asimétricos. • Realizar el análisis y estudio de la geometría de la pisada de antenas en vehículos aerotransportables o satélites y su vinculación con las características radiométricas de la antena. • Efectuar análisis comparativos de las simulaciones y medidas, validación de los modelos matemáticos propuestos en antenas con haces múltiples asimétricos.

Orientador: Attilio Jose Giarola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engeharia eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T09:20:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LimaJunior_IvanTorres_M.pdf: 1789299 bytes, checksum: 159bcae7972238535d672c1be410c12d (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho analisa as características de propagação da onda eletromagnética e a seletividade em freqüência de grades dielétricas com periodicidade em duas dimensões, tendo em vista a aplicação destas como superfícies dicróicas na faixa de ondas milimétricas. Na formulação deste trabalho inicialmente são obtidas as constantes de propagação dos modos ao longo da direção transversal à periodicidade através da obtenção das soluções possíveis de dois sistemas de equações lineares; estes são constituídos pelas equações integrais formadas pela utilização da função diádica de Green do espaço livre e pela utilização do teorema da corrente volumétrica equivalente induzida, que é associada a uma expansão adequada do campo elétrico no interior do dielétrico. Após a determinação destes, que se caracterizam como os autovalores, as autofunções podem ser obtidas a partir da resolução dos sistemas de equações lineares homogêneas. Estas autofunções caracterizam o campo elétrico no interior do dielétrico, a partir do qual se pode construir o vetor potencia) de Hertz para a caracterização da distribuição dos campos no interior das células. Uma vez conhecida a distribuição dos campos em uma estrutura infinita, a obtenção dos coeficientes de transmissão e reflexão em grades periódicas, constituídas por estas estruturas, podem ser obtidas com a aplicação da continuidade dos componentes tangenciais dos campos elétricos e magnéticos nas fronteiras entre a camada periódica e as camadas homogêneas que a envolvem / Abstract: This work analyzes the propagation characteristics of electromagnetic waves and the frequency selectivity of dielectric gratings with periodicity in two dimensions, having in mind their applications as dichroic surfaces in the millimeter wave band. In the formulation of this work, the propagation constants of the modes along the direction transverse to the periodicity, are initially obtained by searching for the possible solutions of two systems of linear equations. These equations result from the integral equations formed by utilizing the free space dyadic Green function and the equivalent induced volume current theorem, associated to an adequate electric field expansion inside the dielectric. After the evaluation of these solutions, that are characterized as the eigenvalues, the eigenfunctions may be obtained from the solution of the systems of homogeneous and linear equations. These eigenfuncions characterize the electric field inside the dielectric, and are used to construct the Hertz vector potential and the field distribution inside each cell. Once the field distribution in the infinite structure is known, the transmission and reflection coefficients in periodic gratings, consisting of these structures, may be obtained with the application of the continuity condition of the tangential components of the electric and magnetic fields at the interfaces between the periodic layer and surrounding homogeneous layers / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Attilio Jose Giarola / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:45:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_HumbertoCesarChaves_D.pdf: 4882317 bytes, checksum: 0e4d7ede4d76f61d9700c3fd7a05d85a (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: O principal objetivo desta tese consiste na caracterização de novas e modernas estruturas de microondas, as "Linhas de Lâminas" ou "Fin Lines". Estas estruturas são compostas de linhas de fitas ou microfitas adaptadas no plano-E de pequenos guias retangulares de ondas milimétricas. As linhas de lâminas são muito importantes em comunicações, pois além de poderem ser utilizadas numa faixa de frequências muito grande, da ordem de 15 GHz a 300 GHz, não apresentam vários problemas existentes em microfitas nas frequências mais altas. São também usadas na fabricação de quase todos os dispositivos de microondas nestas frequências, tais como filtros, acopladores, etc., incluindo dispositivos híbridos de estado s6lido,a bai xo custo e pequenas dimensões. Neste trabalho, estudos foram desenvolvidos para analisar as seguintes novas estruturas: a) Linhas de Lâminas Unilaterais com uma camada dielétrica localizada arbitrariamente no plano-E do guia de ondas; b) Linhas de Lâminas Unilaterais com duas camadas dielétricas justapostas e com localizações arbitrárias no plano-E; c) Linhas de Lâminas Unilaterais com duas camadas dielétricas em lados opostos e localizações arbitrárias; d) Linhas de Lâminas Bilaterais uni-dielétrica com localização arbitrária; e) Linhas de Lâminas Bilaterais contendo duas camadas dielétricas justapostas e internas às lâminas localizadas arbitrariamente no plano-E do guia de ondas milimétricas, e f) Linhas de Lâminas Trilaterais. O método principal de análise utilizado, consiste em usar o eficiente conceito da Linha de Transmissão Equivalente, no domínio espectral da transformada de Fourier, através do poderoso método dos momentos. Um outro método igualmente eficiente também foi desenvolvido, baseando-se nas expansões dos campos elétricos e magnéticos, por meio de funções potenciais, no domínio espectral. Este método contudo, conduz i cálculos mais extensos do que o anterior, para estruturas mais complexas. Neste processo, obtém-se as transformadas de Fourier das funções diádicas de Green, e também aplica - se o método dos momentos. Vários resultados são obtidos para a constante dielétrica efetiva de todas as estruturas citadas, e também para a impedância característica de várias delas, através da elaboração de programas computacionais. Uma grande eficiência e rapidez computacional foi verificada, confirmando a eficácia dos métodos desenvolvidos nesta tese / Abstract: The main objective of this thesis is to characterize various configurations of the new and modern microwave structures known as Fin Lines. These structures are obtained by placing strip or microstrip lines along the E-plane of rectangular millimeter waveguides. Fin Lines are very important in communications because, in addition to their possible use in a wide frequency range, extending from 15 GHz to 300 GHz, they do not have some of the limitations observed at the higher frequencies by microstrip lines. Most of the microwave devices that use strip or microstrip lines at lower frequencies, such as filters, couplers, dividers, etc, including hybrid solid state devices, may be constructed with fin lines, with reasonably small dimensions and at a low cost. In the present work studies were developed to analyze the following new structures: a) Unilateral Fin Lines witll a single dielectric layer arbitrarily located in the E-plane of the waveguide; b) Unilateral Fin Lines with two adjacent dielectric layers, arbitrarily located in the E-plane of the waveguide, c) Unilateral Fin Lines with two dielectric layers oppositely located with respect to the metal fin and arbitrarily lacated in the E-plane of the waveguide, d) Bilateral Fin Lines with a single dielectric layer arbitrarily located in the E-plane of the waveguide, e) Bilateral Fin Lines with twa adjacent dielectric layers between the two metal fins and arbitrarily located in the E-plane af the waveguide, and f) Trilateral Fin Lines. For most of the analysis, the efficient equivalent transmission line method in the spectral domain of the Faurier transform through the powerful moment method was used. Another method, equally efficient and based in the expansion of the electric and magnetic fields by means of potential functions in the spectral domain has also been developed. However, this method leads to more extensive calculations than the previous one when used in more complex structures. In this method the Fourier transform of the dyadic Green's functions are obtained and the moment method is also used. Various results were obtained of the effective dielectric constant for all the structures considered here and of the characteristic impedance of a few of them by means of a digital computer program in a DEC-l0 system. A high computational velocity and efficiency were observed, confirming the efficacy of the methods developed in this thesis / Doutorado / Doutor em Ciências

Ingeniero Civil Electricista / El constante desarrollo de nuevos servicios asociados a las telecomunicaciones, como por ejemplo, dar soporte a redes de monitoreo de salud, ha provocado la necesidad de aumentar la velocidad de intercambio de datos, particularmente en lo referido a redes inalámbricas. Producto de esta necesidad, se ha comenzado a trabajar con frecuencias cercanas a los 60 GHz debido a que son bandas no licenciadas y capaces de proveer altas tasas de transmisión de datos utilizando técnicas simples de multiplexación. Sin embargo, al trabajar con altas frecuencias, sólo se puede lograr distancias de transmisión del orden de las decenas de metros, por lo que son ideales para implementar redes inalámbricas de área personal (WPAN). Sin embargo, la utilización de estas frecuencias hace necesario contar con un protocolo MAC que pueda aprovechar de mejor manera los beneficios que ellas entregan a las redes inalámbricas. Para enfrentar el problema descrito, el propósito de esta memoria es diseñar un protocolo de acceso inalámbrico, orientado a redes de ondas milimétricas, que sea capaz de maximizar el ancho de banda total de la WPAN, disminuir las latencias en las conexiones en la red y proveer soporte a la administración eficiente de la energía que consumen los equipos en los nodos. El protocolo propuesto es el Process-Stacking Multiplexing Access (PSMA), el cual distribuye el uso de un único canal de transmisión de datos mediante una multiplexación en el tiempo, reservando uso de canal a medida que los equipos que integran la red requieran usarla, asignando a cada uno de ellos un tiempo variable de utilización del canal, dependiendo de la cantidad de datos que requiera ser transmitida. Utilizando este mecanismo, PSMA se asegura de que el canal de transmisión no se deje de usar mientras existan procesos que lo requieran. El principal resultado obtenido fue que PSMA, en el mejor de los casos, puede lograr un rendimiento n veces superior a la multiplexación por división de tiempo (TDMA), donde n es el número de nodos en el WPAN, y en peor de los casos, obtiene un rendimiento similar. Otro resultado destacable se refiere a la capacidad para lograr un manejo eficiente de la energía en equipos que utilizan dispositivos energy harvesting (EHD), logrando incluso auto-sustentabilidad energética, dependiendo de la potencia que entregue el EHD y de la tasa de transmisión dispuesta a sacrificar. Los resultados recién expuestos fueron presentados y aceptados en dos conferencias internacionales y actualmente existe una publicacion que se encuentra en proceso de revisión en el IEEE Journal on Selected Areas in Communications. Como trabajo futuro se propone implementar el protocolo PSMA en un field-programmable gate array (FPGA), el cual controlará el flujo de información a través de la antena a nivel de capa MAC. El backbone de esta red estará compuesto de equipo de fibra óptica ya que requiere una alta tasa de transferencia de datos para poder aprovechar el gran ancho de banda que la tecnología milimétrica puede ofrecer.

Dentro de la aplicación de circuitos MMICs a redes conformadoras de haces para agrupaciones desfasables, se han modelado los errores aleatorios, combinados con los de cuantificación, para desfasadores digitales, incluyendo el efecto de diferentes niveles de calibración. Se ha aplicado el modelado anterior al análisis de la utilización de ponderación no binaria en los pesos de los dígitos de un desfasador digital variable, demostrando su robustez frente a las incertidumbres de los pesos de los diferentes dígitos, estableciéndose el rango de viabilidad de la ponderación no binaria, en comparación con ponderación binaria convencional. En cuanto a las agrupaciones multihaz se han recopilado algoritmos aplicables a la optimización de redes conformadoras que realicen la implementación analógica de la transformada discreta de Fourier para agrupaciones unidimensionales y bidimensionales, tanto con distribución rectangular a como hexagonal en los dominios espacial y frecuencial. Se han obtenido criterios de eficiencia a la hora de diseñar el conformador mediante tecnologías monolíticas y multicapa; demostrándose la viabilidad de la utilización de circuitos monolíticos simples como celdas básicas de redes conformadoras de haces para antenas multihaz de banda estrecha, estableciendo las prestaciones y limitaciones de la misma. Por lo que respecta a la tecnología fotónica, se ha caracterizado completamente un nuevo tipo de línea del periodo. Además se ha introducido una nueva arquitectura de red óptica conformadora de haces, basada en la utilización de una red de difracción con variación lineal del periodo, como elemento común de obtención de los retardos de los elementos. Todos los conceptos presentados en esta Tesis han sido demostrados mediante la fabricación y medida de los diversos componentes monolíticos y fotónicos introducidos / Corral González, JL. (1998). Aplicación de nuevas tecnologías monolíticas y fotónicas a redes conformadoras de haces en agrupaciones de antenas para bandas de microondas y ondas m [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4265

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-07T18:53:34Z No. of bitstreams: 1 TELES DE SALES BEZERRA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2017..pdf: 20064982 bytes, checksum: 40cc1a5d9429d5090373078fb560639d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-07T18:53:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TELES DE SALES BEZERRA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2017..pdf: 20064982 bytes, checksum: 40cc1a5d9429d5090373078fb560639d (MD5) Previous issue date: 2017-12-21 / Capes / Os Sistemas de Comunicações móveis sem fio estão em uma crescente em relação a demanda por infraestrutura de comunicação, explicado pelo aumento do fornecimento de serviços aos usuários nas últimas décadas. Um dos recursos que está em escassez é o uso da banda, em que diversas técnicas tentam reutilizá-la, na tratativa de aumentar a disponibilidade de uso do espectro. Uma das opções de expansão do espectro, e consequentemente dos atuais serviços de redes móveis é o uso de outras faixas do espectro eletromagnético, que ainda não eram utilizadas nas comunicações móveis, como as ondas milimétricas. As comunicações que operam nas faixas de ondas milimétricas enfrentam obstáculos técnicos, como a necessidade de evolução de equipamentos específicos, problemas de cobertura e o quanto esses aspectos afetam a Qualidade de Serviço (QoS), em resumo, a viabilidade da comunicação requer uma avaliação cuidadosa. Há receio de que comunicações por ondas milimétricas sejam muito menos favoráveis que o uso de espectros mais usuais, principalmente nos problemas relacionados a cobertura. Projetistas de redes contam com diversas ferramentas para prever as características do ambiente, com o intuito de prever dificuldades na cobertura de sinal, para isso, fazem uso de modelos de previsão de perdas. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre os problemas de cobertura e propagação de ondas milimétricas em ambientes urbanos fechados, sendo um prédio de escritórios e um shopping center. Para tanto, foram utilizados diversos modelos de previsão de perdas, a partir dos quais foi possível identificar que mesmo com o uso de modelos de perdas recomendados para ondas milimétricas, a minimização dos erros na predição é pequena, e comparada com modelos genéricos. / Wireless Mobile Communications Systems are on the rise in demand for resources, explained by the increased provision of services to users over the past few decades. One of the resources that is in shortage is the use of the band, in which several techniques try to reuse it, in the attempt to increase the availability of use of the spectrum. One of the options for spectrum expansion, and consequently of current mobile network services, is the use of other bands in the electromagnetic spectrum that were not yet used in mobile Communications such as millimeter waves. Communications that operate in the millimeter wave bands face technical obstacles, such as the need to evolve specific equipment, coverage problems and how these aspects affect Quality of Service, in short, the viability of communication requires a careful evaluation. There are fears that millimeter-wave Communications are far less favorable than the use of more usual spectra, especially in coverage-related problems. Network designers rely on several tools to predict the characteristics of the environment, in order to predict difficulties in signal coverage. For this, they use loss prediction models. In this work was carried out a study on the problems of coverage and propagation of millimeter waves in closed urban environments, being an office building and a shopping center. For this, several loss prediction models were used, through which we can identify that even with the use of recommended loss models for millimeter waves, the minimization of prediction errors is small, and compared with generic models.

Este trabalho, realizado junto ao Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) pertencente ao Laboratório de Microeletrônica (LME) da Universidade de São Paulo, teve como objetivo correlacionar algumas propriedades físico-químicas de filmes finos de Ba1-XSrxTiO3 (BST), obtidos pela técnica de pulverização catódica reativa (sputtering), com os parâmetros de deposição, visando a fabricação de defasadores inteligentes operando em 60 GHz. Propriedades como cristalinidade e composição química foram estudadas e relacionadas com o tipo de substrato sobre o qual os filmes finos de BST foram depositados, e com os diversos parâmetros de deposição variados. Foi observada uma forte influência dos parâmetros de deposição, principalmente da temperatura e do tipo de substrato, na cristalinidade dos filmes. Os filmes depositados sobre cobre são mais cristalinos do que aqueles depositados sobre Si. Já a composição química dos filmes não variou significativamente, mantendo-se próxima à do alvo de sputtering utilizado, independentemente do substrato ou das condições de deposição. As propriedades elétricas dos filmes fabricados foram extraídas de capacitores de placas paralelas construídos utilizando o BST como dielétrico linear. As curvas de capacitância vs tensão a 1 MHz destes capacitores permitiram determinar uma variação de tunabilidade de até 44 %, para uma permissividade elétrica relativa de 310, valores estes compatíveis com aqueles encontrados na literatura. As propriedades elétricas dos filmes produzidos permitiram projetar um defasador de 1,3 mm2, com uma figura de mérito de 30º/dB para uma defasagem de 360º. / This work, performed at the New Materials and Devices Group (GNMD) of the Microelectronics Laboratory of the Polytechnic School of the University of São Paulo, has the objective to correlate reactive sputtered-BST thin films to its deposition parameters, aiming to produce a 60 GHz tunable phase shifter. Thin film crystallinity and stoichiometry were correlated with sputtering deposition parameters and the type of substrate. A strong influence of the sputtering parameters was observed on BST crystallinity, mainly the temperature and the type of substrate. Thin films on copper are more crystalline than on Si (100). The stoichiometry, on the other hand, did not change as function of the deposition parameters or the substrate in both cases. The thin films electrical properties were obtained by capacitance vs voltage measurements, with the BST as linear dielectric of a parallel plate capacitor. The capacitors 1 MHz C-V characterization showed tunabilities as high as 44%, for an electrical permittivity of 310. These properties allowed a phase shifter project, resulting a 1,3 mm2 device with a figure of merit of 30 º/dB for 360 º phase shift.

Este trabalho, realizado junto ao Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) pertencente ao Laboratório de Microeletrônica (LME) da Universidade de São Paulo, teve como objetivo correlacionar algumas propriedades físico-químicas de filmes finos de Ba1-XSrxTiO3 (BST), obtidos pela técnica de pulverização catódica reativa (sputtering), com os parâmetros de deposição, visando a fabricação de defasadores inteligentes operando em 60 GHz. Propriedades como cristalinidade e composição química foram estudadas e relacionadas com o tipo de substrato sobre o qual os filmes finos de BST foram depositados, e com os diversos parâmetros de deposição variados. Foi observada uma forte influência dos parâmetros de deposição, principalmente da temperatura e do tipo de substrato, na cristalinidade dos filmes. Os filmes depositados sobre cobre são mais cristalinos do que aqueles depositados sobre Si. Já a composição química dos filmes não variou significativamente, mantendo-se próxima à do alvo de sputtering utilizado, independentemente do substrato ou das condições de deposição. As propriedades elétricas dos filmes fabricados foram extraídas de capacitores de placas paralelas construídos utilizando o BST como dielétrico linear. As curvas de capacitância vs tensão a 1 MHz destes capacitores permitiram determinar uma variação de tunabilidade de até 44 %, para uma permissividade elétrica relativa de 310, valores estes compatíveis com aqueles encontrados na literatura. As propriedades elétricas dos filmes produzidos permitiram projetar um defasador de 1,3 mm2, com uma figura de mérito de 30º/dB para uma defasagem de 360º. / This work, performed at the New Materials and Devices Group (GNMD) of the Microelectronics Laboratory of the Polytechnic School of the University of São Paulo, has the objective to correlate reactive sputtered-BST thin films to its deposition parameters, aiming to produce a 60 GHz tunable phase shifter. Thin film crystallinity and stoichiometry were correlated with sputtering deposition parameters and the type of substrate. A strong influence of the sputtering parameters was observed on BST crystallinity, mainly the temperature and the type of substrate. Thin films on copper are more crystalline than on Si (100). The stoichiometry, on the other hand, did not change as function of the deposition parameters or the substrate in both cases. The thin films electrical properties were obtained by capacitance vs voltage measurements, with the BST as linear dielectric of a parallel plate capacitor. The capacitors 1 MHz C-V characterization showed tunabilities as high as 44%, for an electrical permittivity of 310. These properties allowed a phase shifter project, resulting a 1,3 mm2 device with a figure of merit of 30 º/dB for 360 º phase shift.

[EN] Microfluidic systems have been emerged as a promising technology for molecular analysis, biodefence and microelectronics. The properties of the microfluidic devices, such as rapid sample processing and the precise control of fluids, have made them attractive candidates to replace traditional experimental approaches. Microfluidic devices are characterized by fluidic channels with dimensions on the order of tens to hundreds of micrometers. Structures with this size enable the integration of lab-on-chip technology, which allows processing miniaturized devices for fluid control and manipulation. Fluid sensing by microwave sensors based on the RF analysis offers new possibilities for the characterization of mediums by non-invasive methods. Dielectric measurement of fluids is important because it can provide the electric or magnetic characteristics of the materials, which proved useful in many research and development fields, such as molecular biology and medical diagnosis. Several techniques are available in the frequency domain for analyzing the dielectric properties of liquids and their composition. We are focused in resonant cavity techniques for fluid characterization in the millimeter-wave range. However, these techniques are incompatible with lab-on-chip process due its dimensions in this frequency range. In this context, a new structure called gap waveguide appears as a good candidate to overcome the principal drawbacks of the classical resonant cavities. This thesis presents the development of the gap waveguide technology in the millimeter-wave band. Other conventional technologies are discussed as well, to compare them with the performance in terms of losses of the gap waveguide. We also present the resonator design based on gap waveguide with the purpose of making the gap waveguide a technology capable of working in the microfluidic sensing domain. In this context, we propose a comparative study between gap waveguide and Substrate Integrated Cavity (SIC) with the aim to characterize the fluid permittivity at 60 GHz. With this purpose, several prototypes have been manufactured with PCB ("Printed Circuit Board") and Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC) technologies. A work in the LTCC laboratory has been done with the purpose of validating some steps in the LTCC process which are key in the gap waveguide manufacturing, especially those related with the creation of cavities (external and internal) using LTCC materials. / [ES] Los sistemas microfluídicos han emergido como una tecnología prometedora para el análisis molecular, biodefensa y microelectrónica. Las propiedades de los dispositivos microfluídicos tales como el procesamiento rápido de las muestras y el control de los fluidos, les han hecho atractivos candidatos para reemplazar los tradicionales métodos experimentales. Los dispositivos microfluídcos están caracterizados por canales fluídicos con dimensiones del orden de decenas a centenares de micrómetros. Las estructuras con estos tamaños permiten la integración de la tecnología "lab-on-chip", la cual permite el procesamiento de dispositivos miniaturizados para el control y la manipulación de fluidos. La detección de fluidos a través de sensores de microondas basados en el análisis de radiofrecuencia ofrece nuevas posibilidades para la caracterización de medios a través de métodos no invasivos. Las medidas dieléctricas de los fluidos son importantes debido a que pueden proporcionar información las características eléctricas o magnéticas de los materiales, siendo útil en muchos campos de investigación y desarrollo tales como biología molecular o para realizar diagnósticos médicos. En el dominio frecuencial, varias tecnologías están disponibles en el mercado para analizar las propiedades dieléctricas y la composición de los líquidos. En esta tesis, estamos enfocados en las técnicas basadas en cavidades resonantes para la caracterización de fluidos en el rango de las ondas milimétricas. Sin embargo, estas técnicas son incompatibles con los procesos "lab-on-chip" debido a sus dimensiones en esta banda de frecuencia. En este contexto, una nueva estructura guía onda denominada "gap waveguide" aparece como un buen candidato para solventar los principales inconvenientes de las clásicas cavidades resonantes. En esta tesis se ha desarrollado la tecnología "gap waveguide" en la banda de ondas milimétricas. Otras tecnologías convencionales serán estudiadas para comparar el rendimiento de todas ellas en términos de pérdidas. También se presenta en esta tesis, el diseño de resonadores basados en la tecnología "gap waveguide" con el propósito de hacer esta tecnología compatible con la detección microfluídica. En este contexto, proponemos un estudio comparativo entre las tecnologías "gap waveguide" y "Substrate Integrated Cavity" (SIC) con el objetivo de caracterizar la permitividad de los fluidos a 60 GHz. Con este propósito, varios prototipos han sido fabricados usando las tecnologías PCB ("Printed Circuit Board") y LTCC ("Low Temperature Co-fired Ceramic". Un importante trabajo en el laboratorio LTCC se realizó para validar algunas de las etapas del proceso LTCC que eran la clave para la fabricación de prototipos basados en "gap waveguide", como la creación de cavidades (externas e internas) usando materiales LTCC. / [CA] Els sistemes microfluídics han emergit com una tecnologia prometedora per a l'anàlisi molecular, biodefensa i microelectrònica. Les propietats dels dispositius microfluídics com el processament ràpid de les mostres i control dels fluids, els han fet atractius candidats per a reemplaçar les tradicionals aproximacions experimentals. Els dispositius microfluídcs estan caracteritzats per canals fluídics amb dimensions de l'orde de desenes a centenars de micròmetres. Les estructures amb estes grandàries permeten la integració de la tecnologia "lab-on-chip", la qual permet el processament de dispositius miniaturitzats per al control i la manipulació de fluids. La detecció de fluids a través de sensors de microones basats en l'anàlisi de radiofreqüència oferix noves possibilitats per a la caracterització de sistemes a través de mètodes no invasius. Les mesures dielèctriques dels fluids són importants pel fet que poden proporcionar informació sobre les característiques elèctriques o magnètiques dels materials, sent útil en molts camps d'investigació i desenvolupament com biologia molecular o per a realitzar diagnòstics. En el domini freqüencial, diverses tecnologies estan disponibles en el mercat per analitzar les propietats dielèctriques i la composició dels líquids. En aquesta tesi, estem enfocats en les tècniques basades en cavitats ressonants per a la caracterització de fluids en el rang de les ones mil·limètriques. No obstant això, aquestes tècniques són incompatibles amb els processos "lab-on-chip" a causa de les seues dimensions en aquesta banda de freqüència. En aquest context, una nova estructura guia onda denominada "gap waveguide" apareix com un bon candidat per a resoldre els principals inconvenients de les clàssiques cavitats ressonants. En aquesta tesi s'ha desenvolupat la tecnologia "gap waveguide" en la banda d'ones mil·limètriques. Altres tecnologies convencionals seran estudiades per a comparar el rendiment de totes elles en termes de pèrdues.També es presenta en esta tesi el disseny de ressonadors basats en la tecnologia "gap waveguide" amb el propòsit de fer esta tecnologia compatible amb la detecció microfluídica. En aquest context, proposem un estudi comparatiu entre les tecnologies "gap waveguide" i "Substrate Integrated Cavity" (SIC) amb l'objectiu de caracteritzar la permitivitat dels fluids a 60 GHz. Amb aquest propòsit, diversos prototips han sigut fabricats usant les tecnologies PCB ("Printed Circuit Board") i LTCC ("Low Temperature Co-fired Ceramic". Un important treball en el laboratori LTCC es va realitzar per a validar algunes de les etapes del procés LTCC que eren la clau per a la fabricació de prototips basats en "gap waveguide", com la creació de cavitats (externes i internes) usant materials LTCC. / Arenas Buendia, C. (2016). Enhanced fluid characterization in the millimeter-wave band using Gap Waveguide Technology [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62781