The aim of this diploma thesis is to study the possibilities and problems of low-profile antennas and subsequently to design a directional antenna with spherical reflector for millimeter wavelengths. The theoretical part deals with basic information about horn and reflector antennas, and about SIW technology. In addition, the thesis deals with the specific design and modeling of the antenna using CST Microwave Studio. The simulated design achieved a sufficient bandwidth to cover ISM (57 GHz to 64 GHz) with gain 13.6 dBi at 60 GHz frequency. On fabricated antenna, the antenna impedance ratios were worse and the target bandwidth was not reached. Antenna gain was 14.33 dBi at 60 GHz frequency.

In this thesis is discussed a filter design of a band-pass substrate integrated waveguide filter on the frequency of 5 GHz. It also includes design theory, filter synthesis, filter analysis in the program CST Microwave Studio® and the results of measurement on a vector network analyzer. The analysis results are compared with the measured results. Good agreement between simulated and measured results is observed.

Dizertační práce je zaměřena na výzkum mikropáskových flíčkových antén a anténních řad napájených vlnovodem integrovaným do substrátu (SIW). Využitím vlnovodu integrovaného do substrátu pro napájení mikropáskové flíčkové antény dochází ke kombinaci výhodných vlastností obou struktur. Výsledkem je kompaktní anténní struktura, jejíž napájecí vedení neprodukuje parazitní záření a neovlivňuje tak vyzařovací charakteristiku antény. Práci lze z věcného hlediska rozdělit do dvou částí. První část práce (kapitola 2) je zaměřena na návrh flíčkových antén a jejich navázání na vlnovod integrovaný do substrátu. První dvě navržené flíčkové antény využívají vlnovod integrovaný do substrátu a štěrbinu nebo koaxiální sondu pro buzení lineárně polarizované vlny. Napájení koaxiální sondou je dále použito pro buzení kruhově polarizované flíčkové antény. Za účelem získání širšího pásma osového poměru je navrženo napájení flíčkové antény ve dvou bodech. Funkčnost všech anténních struktur je popsána pomocí parametrických simulací a ověřena realizací a měřením vyrobených prototypů antén. Prezentované napájecí metody představují nový způsob napájení pro mikropáskové antény využívající technologii SIW. Ve druhé části práce (kapitola 3) je pojednáno o implementaci štěrbinou napájené mikropáskové anténní struktury do malých anténních polí o velikosti 2x2 a 1x4. V případě lineární řady je uvažováno amplitudové rozložení pro optimální potlačení postranních laloků. Obě navržené anténní řady jsou ověřeny měřením a v porovnání s podobnými anténními řadami dostupnými v literatuře dosahují širšího pracovního pásma kmitočtů a vyššího zisku.

Disertační práce je zaměřena na vytvoření návrhu antény operující v blízkosti lidského těla. Kritické parametry zahrnují impedanční přizpůsobení, polarizační vlastnosti a vyzařovací charakteristiky. Základní výzkum je proveden na zjednodušených modelech lidského těla, kde jsou striktně definovány materiálové vlastnosti. Pro pokročilejší analýzu jsou využity detailnější modely. Simulace jsou konfrontovány s měřením na reálných vzorcích. V práci zahrnujeme interakci mezi anténou a lidským tělem.

This diploma thesis describes the corrugated substrate integrated horn antenna designed to surface wave’s excitation in the UWB band groups 3, 4, 5 and 6 (6 – 10 GHz). The antenna is integrated into 3,4 mm thick textile with relative permittivity r = 1,195. The coaxial cable is connected via the SMA connector that is attached to the aluminum bracket. From the microstrip line transition the corrugated substrate integrated waveguide is excited. Two strip lines are placed in front of the aperture for improvement of the impedance matching. The directivity of the antenna is 12 dBi at 8 GHz. At the same frequency, the antenna efficiency is 70%.

[EN] Nowadays, due to the fast development of wireless communication systems, the need to have radiating elements has arisen. These elements allow an efficient radiation of electromagnetic waves that transmit the information among the different points of the system. Owing to this growing demand and based on certain requirements, several prototype antennas fabricated with planar technologies such as PCB "Printed Circuit Board" and LTCC "Low Temperature Co-fired Ceramic" are presented in this thesis. Every proposed prototype is presented as a solution for a project which requires an antenna with specific characteristics. Based on the requested specifications such as working frequency, bandwidth, polarization type, size and shape, the most appropriate design alternatives were selected. For satellite communications at 5.8 GHz, two types of antennas with circular polarization are proposed. The former is a square patch with a diagonal slot, the latter is a polarization reconfigurable antenna fabricated with LTCC technology. For the operation in Ku band at 17 GHz, slot arrays with substrate integrated waveguide technology were proposed, whereas for vehicular applications, monopole antennas were the better solution due to the restrictions in the form and space available for assembly. In addition, due to the growing interest in the applications operating at no licensed frequency bands, patch antenna arrays conformed in a cylindrical shape to operate at 2.4 GHz and 5.8 GHz, were designed. These arrays will be placed in UAVs. Each proposed design meets with the required specifications for the different projects such as: appropriate matching levels, radiation patterns according to the application, specific dimensions and material type / [ES] En la actualidad, con el rápido desarrollo de los sistemas de comunicaciones inalámbricos, se presenta la necesidad de contar con elementos radiantes que permitan la radiación eficiente de las ondas electromagnéticas que transportan la información. Ante la creciente demanda y en base a ciertos requerimientos, en esta tesis se presentan varios prototipos de antenas fabricados con tecnologías planares como PCB "Printed Circuit Board" y LTCC "Low Temperature Co-fired Ceramic". Cada prototipo que se propone, se plantea como solución para proyectos que requieren que la antena presente determinadas características. En base a las especificaciones solicitadas como: frecuencia de trabajo, ancho de banda, tipo de polarización, tamaño y forma, se buscaron las alternativas de diseño más apropiadas. Para aplicaciones satelitales a 5.8 GHz se proponen dos tipos de antenas con polarización circular: la primera que es un parche cuadrado con ranura inclinada y la segunda que es una antena reconfigurable en polarización fabricada con tecnología LTCC. Para operar en la banda Ku a 17 GHz, se propuso utilizar agrupaciones de ranuras en guía de onda integrada en sustrato, mientras que para aplicaciones vehiculares, los monopolos fueron las antenas que mejor se adaptaron a las formas y espacios disponibles para su montaje. Además, por el gran interés que han despertado las aplicaciones que operan en bandas de frecuencia que no requieren de permiso o licencia para su utilización, se diseñaron agrupaciones de antenas tipo parche conformados a una forma cilíndrica para operar a 2.4 GHz y 5.8 GHz. Estas agrupaciones serán ubicadas en vehículos aéreos no tripulados. Cada diseño propuesto cumple con especificaciones planteadas por las necesidades de los diferentes proyectos como: niveles adecuados de adaptación, diagramas de radiación acorde con la aplicación, dimensiones y material específico. / [CAT] En l'actualitat, amb el ràpid desenvolupament dels sistemes de comunicacions sense fils, es presenta la necessitat de comptar amb elements radiants que permitisquen la radiació eficient de les ones electromagnètiques que transporten la informació. Davant la creixent demanda y en base a certs requeriments, en aquesta tesi es presenten diversos prototips d'antenes fabricades amb tecnologies planars com PCB "Printed Circuit Board" i LTCC "Low Temperature Co-fired Ceramic". Cada prototip que es proposa es planteja com a solució per projectes que requereixen que l'antena presente determinades característiques. D'acord amb les especificacions sol·licitades, com poden ser la freqüència de treball, l'ample de banda, el tipus de polarització, o la mida y la forma, es buscaren les alternatives de disseny més apropiades. Per aplicacions satel·litals, a 5.8 GHz es proposen dos tipus d'antenes amb polarització circular: la primera és una antena plana "patch antena" quadrada amb ranura inclinada y la segona és una antena reconfigurable en polarització fabricada amb tecnologia LTCC. Per tal d'operar a la banda Ku a 17 GHz, es va proposar utilitzar agrupacions de ranures en guia d'ona integrada en substrat, mentre que per aplicacions vehiculars, el monopols foren les antenes que millor s'adaptaren a les formes y espais disponibles per al seu muntatge. A més a més, pel gran interès que han despertat les aplicacions que operen en bandes de freqüència que no requereixen de permís o llicència per a la seua utilització, es dissenyaren agrupacions d'antenes planes conformades a una forma cilíndrica per operar a 2.4 GHz i 5.8 GHz. Estes agrupacions seran ubicades en vehicles aeris no tripulats. Cada disseny proposat compleix amb les especificacions plantejades per les necessitats dels diferents projectes com: nivells adequats d'adaptació, diagrames de radiació d'acord amb l'aplicació, dimensions i material específic. / Navarro Méndez, DV. (2015). NUEVOS SISTEMAS RADIANTES REALIZADOS CON TECNOLOGÍAS IMPRESAS [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54118 / TESIS

Les systèmes de communications sans fils actuels imposent des contraintes très sévères en termes de la capacité du canal, la qualité de transmission tout en gardant les niveaux d'interférences et multi-trajets assez faibles. De telles contraintes ont rendu les antennes multifaisceaux un élément essentiel dans ces systèmes. Parmi les techniques permettant de réaliser une antenne multifaisceaux (sans avoir recours aux systèmes à balayages électroniques), un réseau d'antennes élémentaires est associé à un réseau d'alimentation (une matrice) à formation de faisceau (Beam Forming Network-BFN). Parmi les différents types de ces matrices, la matrice de Butler a reçu une attention particulière. Ceci est dû au fait qu'elle est théoriquement sans pertes et qu'elle emploie un nombre minimum de composants (coupleurs et déphaseurs) afin de générer l'ensemble de faisceaux orthogonaux demandé (avec l'hypothèse que le nombre de faisceau est une puissance de 2). Néanmoins, la matrice de Butler a un problème de conception majeur. Ce problème réside dans la structure de la matrice qui renferme des croisements ce qui a été adressé par différents travaux de recherches dans la littérature. Les Guide Intégré au Substrat (GIS) offrent des caractéristiques intéressants pour la conception des composants microondes et millimétriques faciles à intégrer sur un même support avec d'autres composants planaires. Les composants à base de GIS combinent les avantages des guides d'ondes rectangulaires, comme leur grand facteur de qualité Q, leur faibles pertes tout en étant compatible avec les technologies à faibles coûts comme le PCB et le LTCC. Vus ses caractéristiques attrayants, la technologie GIS devient un bon candidat pour la réalisation des matrices multifaisceaux faciles à intégrer avec d'autres systèmes en technologies planaires ou à base de guide GIS. Dans cette thèse, de nouveaux composants passifs sont développés en exploitant la technologie GIS en multicouches en vue de la réalisation d'une matrice de Butler 4x4 compacte et large bande. Les composants recherchés sont donc des coupleurs et des déphaseurs ayant des performances large bande en termes des amplitudes des coefficients de transmissions et les phases associés tout en gardant de faibles niveaux de pertes et de bonnes isolations. Différents techniques pour l'implémentation de déphaseurs large bande en technologie GIS sont présentés. Une nouvelle structure à base d'une propagation composite : main gauche main droite (Composite Right/Left- Handed, CRLH) dans un guide d'onde est proposée. La structure consiste d'un guide d'onde monocouche ayant des fenêtres inductives et des fentes transversales à réactances capacitives pour synthétiser l'inductance parallèle et la capacité série main gauche, respectivement. La structure est adaptée pour les réalisations de déphaseurs compacts en technologie GIS. Bien que les pertes d'insertions restent dans le même ordre de grandeur de celles des structures CRLH à base d'éléments non-localisés, ces niveaux de pertes restent relativement grands par rapport aux applications nécessitant plusieurs déphaseurs. Les déphaseurs à bases de GIS ayant des longueurs égales et des largeurs variables sont ensuite abordés. Ce type de déphaseur est effectivement très adapté à la technologie GIS qui permet des réalisations de parcours avec différentes formes (parcours droits, courbés, coudés, ..) tout en assurant des différences de phase large bande. Afin de satisfaire de faibles pertes d'insertions pour une large dynamique de phase, la longueur de ces déphaseurs est en compromis avec les variations progressives des différentes largeurs associées aux valeurs de déphasages requises. Une transition large bande, double couche et à faible perte est ainsi proposée. La transition est analysée à partir de son circuit électrique équivalent afin d'étudier les performances en termes de l'amplitude et la phase du coefficient de transmission par rapport aux différents paramètres structurels de la transition. Cette transition est ensuite exploitée pour développer un déphaseur à trois couches, large bande, en GIS. La structure consiste effectivement d'un guide d'onde replié à plusieurs reprises sur luimême selon la longueur dans une topologie trois couches à faibles pertes. De nouveaux coupleurs double couche en GIS sont également proposés. Pour les applications BFNs, une structure originale d'un coupleur large bande est développée. La structure consiste de deux guides d'onde parallèles qui partagent leur grand mur ayant une paire de fentes inclinées et décalées par rapport au centre de la structure. Une étude paramétrique détaillée est faite pour étudier l'impact des différents paramètres des fentes sur l'amplitude et la phase du coefficient de transmission. Le coupleur proposé a l'avantage d'assurer une large dynamique de couplage ayant des performances larges bandes en termes des amplitudes et les phases des coefficients de transmission avec de faibles pertes et de bonnes isolations entre le port d'entré et celui isolé. D'autre part, contrairement à d'autres travaux antérieurs et récents qui souffraient d'une corrélation directe entre la phase en transmission et le niveau de couplage, la structure proposée permet de contrôler le niveau de couplage en maintenant presque les mêmes valeurs de phase en transmission pour différents niveaux de couplage. Ceci le rend un bon candidat pour les BFNs déployant différents coupleurs telle la matrice de Nolen. Une deuxième structure originale d’un coupleur bibande est également proposée. La structure consiste de deux coupleurs concentriques en guide nervuré intégré au substrat avec un motif innovant de démultiplexage à base de GIS. Ce coupleur a été développé conjointement avec M. Tarek Djerafi de l’Ecole Polytechnique de Montréal dans un cadre de collaboration avec le Prof. Ke Wu. Finalement, pour l'implémentation de la matrice de Butler, la topologie double couche est explorée à deux niveaux. Le premier consiste à optimiser les caractéristiques électriques de la matrice, tandis que le second concerne l'optimisation de la surface occupée afin de rendre la matrice la plus compacte possible sans dégrader ses performances électriques. D'une part, la structure double couche présente une solution intrinsèque au problème de croisement permettant ainsi une plus grande flexibilité pour la compensation de phase sur une large bande de fréquence. Ceci est réalisé par une conception adéquate de la surface géométrique sur chaque couche de substrat et optimiser les différentes sections de GIS avec les différents parcours adoptés. La deuxième étape consiste effectivement à optimiser la surface sur chaque couche en profitant de la technologie GIS. Ceci consiste à réaliser des murs latéraux communs entre différents chemin électrique de la matrice en vue d'une compacité optimale. Les deux prototypes de matrices de Butler 4x4 sont optimisés, fabriqués et mesurés. Les résultats de mesures sont en bon accord avec ceux de la simulation. Des niveaux d'isolations mieux que - 15 dB avec des niveaux de réflexions inférieurs à -12 dB sont validés expérimentalement sur plus de 24% de bande autour de 12.5 GHz. Les coefficients de transmission montrent de faibles dispersions d'environ 1 dB avec une moyenne de -6.8 dB, et 10° par rapport aux valeurs théoriques, respectivement, sur toute la bande de fréquence. / Multibeam antennas have become a key element in nowadays wireless communication systems where increased channel capacity, improved transmission quality with minimum interference and multipath phenomena are severe design constraints. These antennas are classified in two main categories namely adaptive smart antennas and switched-beam antennas. Switched-beam antennas consist of an elementary antenna array connected to a Multiple Beam Forming Network (M-BFN). Among the different M-BFNs, the Butler matrix has received particular attention as it is theoretically lossless and employs the minimum number of components to generate a given set of orthogonal beams (provided that the number of beams is a power of 2). However, the Butler matrix has a main design problem which is the presence of path crossings that has been previously addressed in different research works. Substrate Integrated Waveguide (SIW) features interesting characteristics for the design of microwave and millimetre-wave integrated circuits. SIW based components combine the advantages of the rectangular waveguide, such as the high Q factor (low insertion loss) and high power capability while being compatible with low-cost PCB and LTCC technologies. Owing to its attractive features, the use of SIW technology appears as a good candidate for the implementation of BFNs. The resulting structure is therefore suitable for both waveguide-like and planar structures. In this thesis, different novel passive components (couplers and phase shifters) have been developed exploring the multi-layer SIW technology towards the implementation of a two-layer compact 4×4 Butler matrix offering wideband performances for both transmission magnitudes and phases with good isolation and input reflection characteristics. Different techniques for the implementation of wideband fixed phase shifters in SIW technology are presented. First, a novel waveguide-based CRLH structure is proposed. The structure is based on a single-layer waveguide with shunt inductive windows (irises) and series transverse capacitive slots, suitable for SIW implementations for compact phase shifters. The structure suffers relatively large insertion loss which remains however within the typical range of non-lumped elements based CRLH implementations. Second, the well-known equal length, unequal width SIW phase shifters is discussed. These phase shifters are very adapted for SIW implementations as they fully exploit the flexibility of the SIW technology in different path shapes while offering wideband phase characteristics. To satisfy good return loss characteristics with this type of phase shifters, the length has to be compromised with respect to the progressive width variations associated with the required phase shift values. A twolayer, wideband low-loss SIW transition is then proposed. The transition is analyzed using its equivalent circuit model bringing a deeper understanding of its transmission characteristics for both amplitude and phase providing therefore the basic guidelines for electromagnetic optimization. Based on its equivalent circuit model, the transition can be optimized within the well equal-length SIW phase shifters in order to compensate its additional phase shift within the frequency band of interest. This twolayer wideband phase shifter scheme has been adopted in the final developed matrix architecture.This transition is then exploited to develop a three-layer, multiply-folded waveguide structure as a good candidate for compensated-length, variable width, low-loss, compact wideband phase shifters in SIW technology. Novel two-layer SIW couplers are also addressed. For BFNs applications, an original structure for a two-layer 90° broadband coupler is developed. The proposed coupler consists of two parallel waveguides coupled together by means of two parallel inclined-offset resonant slots in their common broad wall. A complete parametric study of the coupler is carried out including the effect of the slot length, inclination angle and offset on both the coupling level and the transmission phase. The first advantage of the proposed coupler is providing a wide coupling dynamic range by varying the slot parameters allowing the design of wideband SIW Butler matrix in two-layer topology. In addition, previously published SIW couplers suffer from direct correlation between the transmission phase and the coupling level, while the coupler, hereby proposed, allows controlling the transmission phase without significantly affecting the coupling level, making it a good candidate for BFNs employing different couplers, such as, the Nolen matrix. A novel dual-band hybrid ring coupler is also developed in multi-layer Ridged SIW (RSIW) technology. This coupler has been jointly developed with Tarek Djerafi in a collaboration scenario with Prof. Ke Wu from the Ecole Polytechnique de Montréal. The coupler has an original structure based on two concentric rings in RSIW topology with the outer ring periodically loaded with radial, stub-loaded transverse slots. A design procedure is presented based on the Transverse Resonance Method (TRM) of the ridged waveguide together with the simple design rules of the hybrid ring coupler. A C/K dual band coupler with bandwidths of 8.5% and 14.6% centered at 7.2 GHz and 20.5 GHz, respectively, is presented. The coupler provides independent dual band operation with low-dispersive wideband operation. Finally, for the Butler matrix design, the two-layer SIW implementation is explored through a two-fold enhancement approach for both the matrix electrical and physical characteristics. On the one hand, the two-layer topology allows an inherent solution for the crossing problem allowing therefore more flexibility for phase compensation over a wide frequency band. This is achieved by proper geometrical optimization of the surface on each layer and exploiting the SIW technology in the realization of variable width waveguides sections with the corresponding SIW bends. On the other hand, the two-layer SIW technology is exploited for an optimized space saving design by implementing common SIW lateral walls for the matrix adjacent components seeking maximum size reduction. The two corresponding 4×4 Butler matrix prototypes are optimized, fabricated and measured. Measured results are in good agreement with the simulated ones. Isolation characteristics better than -15 dB with input reflection levels lower than -12 dB are experimentally validated over 24% frequency bandwidth centered at 12.5 GHz. Measured transmission magnitudes and phases exhibit good dispersive characteristics of 1dB, around an average value of -6.8 dB, and 10° with respect to the theoretical phase values, respectively, over the entire frequency band.

La multiplication des besoins des utilisateurs dans le domaine des télécommunications a conduit à une surexploitation du spectre de fréquence. Ceci a engendré la raréfaction des bandes de fréquence conduisant à une nécessité de gestion rationnelle des fréquences. Des contraintes ont été rajoutées aux systèmes d’émission / réception et en particulier sur les filtres pour éviter la saturation des services. Dans cette thèse, les travaux s’orientent surtout vers la conception de résonateurs, de filtres planaires et volumiques (3D) accordables dans le domaine des fréquences millimétriques (>= 30 GHz) en utilisant une nouvelle technique d’accordabilité basée sur des principes microfluidiques. Il s’agit d’une nouvelle approche d’agilité qui consiste à faire circuler de la matière (liquides conducteur, diélectrique ou magnétique) dans un substrat diélectrique par le biais de micro canaux. Le substrat diélectrique utilisé, est une résine SU-8 qui offre une souplesse dans la réalisation des micros canaux et des structures volumiques grâce à son bon facteur de forme (≈ 50%). La circulation de liquides dans le substrat, permet de modifier localement les propriétés électromagnétiques du milieu, ce qui conduit à une modification de la fréquence de résonance du dispositif. / The proliferation of user needs in the field of telecommunications, has led to overexploitation of the frequency spectrum. This led to the scarcity of frequency bands leading to a need for efficient management of frequencies. Constraints were added to the transmitting / receiving systems and in particular on the filters to prevent the saturation of the services. In this thesis, work is mainly oriented towards the design of resonators, planar and volumetric (3D) tunable filters in the field of millimeter wave frequencies (> = 30 GHz) using a new tunable technique which is microfluidic. This is a new approach to agility which consists of circulating the material (conductive, dielectric or magnetic liquids) in a dielectric substrate through micro channels. The dielectric substrate used is a resin SU-8 which provides flexibility in the implementation of microchannels and volumetric structures thanks to its good form factor (≈ 50%). The circulation of fluid in the substrate allows to locally modifying the electromagnetic properties of the medium. This leads to a change in the resonant frequency of the device.

Les travaux de cette thèse portent sur la conception d'antennes multi-faisceaux. Ces dernières permettent à plusieurs faisceaux de partager la même partie rayonnante et offrent la possibilité d'avoir simultanément un fort gain et une grande couverture angulaire. Pour leur fonctionnement, ces antennes se basent sur des réseaux à formation de faisceaux, qui peuvent être groupés en deux catégories : les réseaux formateurs de faisceaux de type quasi-optique et les réseaux formateurs de faisceaux de type circuit. Plusieurs structures antennaires reposant sur ces types de réseaux à formation de faisceaux sont proposés dans cette thèse : structures pillbox simples intégrant les deux variantes de la technique mono-pulse pour augmenter la résolution angulaire de l'antenne, lentilles de Rotman bicouche et multicouche, pour le cas quasi-optique ; réseaux phasés pour applications SATCOM (projet ANR) et matrice de Butler avec circuit de contrôle des niveaux de lobes secondaires pour le cas circuit. Les différents concepts ont été étudiés dans différentes bandes de fréquences : Ku, K et V. Pour des raisons de coût essentiellement, deux technologies ont été retenues : La technologie SIW (Substrate Integrated Waveguide), qui associe les avantages de la technologie des circuits imprimés et celles de la technologie guide d'ondes. Des efforts particuliers ont été faits pour l'implémentation de structures multicouches car nous arrivons à ce stade à la limite du savoir faire industriel national dans ce domaine. La technique de « Diffusion Bounding » développée au « Ando and Hirokawa lab » du TIT (Tokyo Institute of Technology) et qui consiste à assembler de fines couches métalliques sous haute température et haute pression. Cette technique permet le développement d'antennes en guides creux avec des efficacités supérieures à 80% en bande millimétrique. / This PhD thesis deals with the design of multi-beam antennas. A single radiating aperture is used to generate several beams with high gain and a large field of view. The multi beam operation is achieved by using two topologies of Beam Forming Networks (BFN): quasi optical BFN, and circuit-based BFN. For each category, several solutions have been proposed and validated experimentally. In particular, for the quasi-optical configurations, pillbox structures, mono-pulse antennas in pillbox technology, and multi-layer Rotman lenses have been considered. On the other hand, for circuit-based multi-beam antennas, two solutions have been analyzed: a phased array for SATCOM applications in the framework of a national ANR project and a Butler matrix with controlled side-lobe levels for the radiated beams within a collaboration with the Tokyo Institute of Technology, Japan. The proposed concepts and antenna solutions have been considered in different frequency bands: Ku, K and V. Two technologies have been mainly adopted for the fabrication of the various prototypes: Substrate Integrated Waveguide technology (SIW) which combines the advantages in terms of cost of the printed circuit board (PCB) fabrication process with the efficiency of classical waveguide technology. Considerable efforts have been devoted to the implementation of multilayer SIW structures to overcome and go beyond the current state of the art at national level on PCB fabrication process. Diffusion Bounding Technique, developed at “Ando and Hirokawa lab” at the Tokyo Institute of Technology, which consists of bonding laminated thin metal plates under high temperature and high pressure. This technique allows the fabrication of planar hollow waveguide structures with efficiencies up to 80% in the millimeter wave-band.

This doctoral thesis is focused on problems of modulators based on six-ports. It begins with description of current state of the art of six-ports used like modulators, their transfer functions and SIW technology. A design part of this thesis consists from experimental six-port based on substrate integrated waveguide (SIW) technology. There is presented step-by-step development of this six-port using this technology and also there is introduced micro-strip technology based six-port. Final design of six-ports and variable impedances were measured, the results are discussed and compared with expected ones in next chapters. Second part of this thesis deals with influences of internal parameters of six-ports to final signal transmission and derives theirs transfer functions for more than one reflection in structure. The computation results are compared with experimental measurements for fixed loads. With using of ideal loads sweeps, modulations with shaped input signals were calculated. For designed variables impedances, there was founded the optimal biasing points for demanded IQ diagram and discussed which from tested active circuit is suitable. In the last part there are shown results of experiment with these variable loads connected to both types of designed six-ports.