O tópico abordado nesta tese é a perda de massa através de ventos coronais magnetizados em estrelas de baixa massa. Ventos estelares têm sido estudados extensivamente há vários anos, tendo inicialmente como foco o vento solar. Atualmente, sabe-se que o campo magnético é essencial na aceleração e aquecimento dos ventos coronais. Apesar do conhecimento detalhado que temos da estrutura magnética do Sol, pouco se sabe sobre a configuração do campo magnético em outras estrelas. Nesta tese, é investigada a estrutura do campo magnético nas coroas de estrelas do tipo solar na Seqüência Principal e de suas predecessoras na pré Seqüência Principal através de simulações numéricas magneto-hidrodinâmicas tri-dimensionais. Aqui, consideramos de forma auto-consistente a interação entre o vento e o campo magnético e vice-versa. Dessa forma, pela interação entre forças magnéticas e forças do vento, consegue-se determinar a configuração do campo magnético e a estrutura dos ventos coronais. Realizamos um estudo de ventos de estrelas do tipo solar e a dependência dos mesmos com o parâmetro beta do plasma (a razão entre as densidades de energia térmica e magnética). Este é o primeiro estudo a realizar tal análise resolvendo as equações tri-dimensionais da magneto-hidrodinâmica ideal. Em nossas simulações, adotamos um parâmetro de aquecimento descrito por gamma, que é responsável pela aceleração térmica do vento. Então, nós analisamos ventos com intensidades de campo magnético nos pólos no intervalo de B0 = 1 a 20 G e mostramos que a estrutura do vento apresenta características que são similares à do vento coronal do Sol. No estado estacionário, a topologia do campo magnético obtida é similar para todos os casos estudados, apresentando uma configuração do tipo helmet streamer, com zonas de linhas fechadas e abertas de campo magnético co-existindo. Intensidades mais altas de campo levam a ventos mais acelerados e mais quentes. O aumento na intensidade do campo gera também uma zona morta maior no vento, i.e., os loops fechados que previnem que a matéria escape da coroa em latitudes menores que ~45 graus se estendem a maiores distâncias da estrela. Além disso, mostramos também que a força de Lorentz gera naturalmente um vento que é dependente da latitude. Ao aumentar a densidade da coroa mantendo B0 = 20 G, mostramos que o sistema volta a apresentar ventos menos acelerados e mais frios. Para um valor fixo de gamma, mostramos que o parâmetro essencial na determinação do perfil de velocidade do vento é o parâmetro beta calculado na base da coroa. Dessa forma, acredita-se que haja um grupo de ventos magnetizados que apresenta a mesma velocidade terminal independentemente das densidades de energia térmica ou magnética, desde que o parâmetro beta seja o mesmo. No entanto, essa degenerescência pode ser removida ao se comparar outros parâmetros físicos do vento, tal como a taxa de perda de massa. Nós também analisamos a influência do gamma nos nossos resultados e mostramos que ele é importante na determinação da estrutura do vento. Além disso, investigamos ventos magnetizados de estrelas de baixa massa da pré Seqüência Principal. Em particular, analisamos sob quais circunstâncias tais estrelas apresentam estruturas magnéticas alongadas (e.g., helmet streamers, proeminências do tipo slingshot, etc). Focamos especialmente em estrelas do tipo T Tauri fracas, uma vez que o tênue disco de acreção, quando presente ao redor de tais estrelas, não deve causar forte influência na estrutura do vento estelar e nem na do campo magnético coronal. Nós mostramos que o parâmetro beta do plasma é um fator decisivo na configuração do campo magnético do vento estelar. Usando parâmetros iniciais adequados ao que se é observado para tais estrelas, nós mostramos que a configuração do campo magnético pode variar entre uma configuração semelhante à de um dipolo e uma configuração com linhas fortemente colimadas em torno do eixo polar e streamers fechados ao redor do equador (configuração de multi-componentes para o campo magnético). Mostramos que as estruturas alongadas do campo magnético somente estão presentes se o parâmetro beta do plasma na base da coroa é beta0 << 1. Usando nossos modelos magneto-hidrodinâmicos, auto-consistentes, tri-dimensionais, estimamos para ventos de estrelas da pré Seqüência Principal a escala temporal de migração planetária devido a forças de arraste exercidas pelo vento em um planeta tipo hot-Jupiter (i.e., um planeta gigante que orbita muito próximo da estrela). Nosso modelo sugere que os ventos estelares de coroas com multi-componentes de campo magnético não têm influências significativas na migração de hot-Jupiters. / The subject of this thesis is the mass loss of low-mass stars through magnetized coronal winds. Stellar winds have been a topic of extensive research in Astrophysics for a long time, and their first investigations focused on the solar wind. Nowadays, we know that the magnetic field plays a crucial role in the acceleration and heating of coronal winds. Despite of the knowledge of the fine structure of the solar magnetic field, much less information is known regarding the configuration of the magnetic field in other stars. In this thesis, we investigate the structure of the magnetic field in the coronae of solar-like stars and young stars by means of three-dimensional magnetohydrodynamical numerical simulations. We self-consistently take into consideration the interaction of the outflowing wind with the magnetic field and vice versa. Hence, from the interplay between magnetic forces and wind forces, we are able to determine the configuration of the magnetic field and the structure of the coronal winds. We investigate solar-like stellar winds and their dependence on the plasma-beta parameter (the ratio between thermal and magnetic energy densities). This is the first study to perform such analysis solving the fully ideal three-dimensional magnetohydrodynamics equations. We adopt in our simulations a heating parameter described by gamma, which is responsible for the thermal acceleration of the wind. We analyze winds with polar magnetic field intensities ranging from B0 = 1 to 20 G and we show that the wind structure presents characteristics that are similar to the solar coronal wind. The steady-state magnetic field topology for all cases is similar, presenting a configuration of helmet streamer-type, with zones of closed field lines and open field lines coexisting. Higher magnetic field intensities lead to faster and hotter winds. The increase of the field intensity generates a larger ``dead zone\'\' in the wind, i.e., the closed loops that inhibit matter to escape from latitudes lower than 45 degrees extend farther away from the star. The Lorentz force leads naturally to a latitude-dependent wind. We show that by increasing the density and maintaining B0 = 20 G, the system recovers to slower and cooler winds. For a fixed gamma, we show that the key parameter in determining the wind velocity profile is the beta-parameter at the coronal base. Therefore, there is a group of magnetized flows that would present the same terminal velocity despite of its thermal and magnetic energy densities, as long as the plasma-beta parameter is the same. This degeneracy, however, can be removed if we compare other physical parameters of the wind, such as the mass-loss rate. We also analyze the influence of gamma in our results and we show that it is also important in determining the wind structure. We further investigate magnetized stellar winds of low-mass pre-main-sequence stars. In particular we analyze under which circumstances these stars present elongated magnetic features (e.g., helmet streamers, slingshot prominences, etc). We focus on weak-lined T Tauri stars, as the presence of the tenuous accretion disk is not expected to have strong influence on the structure of the stellar wind neither on the coronal magnetic field. We show that the plasma-beta parameter is a decisive factor in defining the magnetic configuration of the stellar wind. Using initial parameters within the observed range for these stars, we show that the coronal magnetic field configuration can vary between a dipole-like configuration and a configuration with strong collimated polar lines and closed streamers at the equator (multicomponent configuration for the magnetic field). We show that elongated magnetic features will only be present if the plasma-beta parameter at the coronal base is beta0 << 1. Using our self-consistent three-dimensional magnetohydrodynamical model, we estimate for the stellar winds of pre-main-sequence stars the timescale of planet migration due to drag forces exerted by the stellar wind on a hot-Jupiter (i.e., on a giant planet that orbits very close to the star). Our model suggests that the stellar wind of these multicomponent coronae are not expected to have significant influence on the migration of hot-Jupiters.

Tesis por compendio / [ES] Las playas son espacios costeros que desarrollan numerosas funciones ambientales. Éstas proporcionan importantes beneficios a la sociedad y a las comunidades costeras, entre las que destacan la función ecológica, el suministro de protección para los territorios costeros y el hecho de que constituyen un recurso básico de la industria turística. De forma ligada al cambio climático, así como a acciones humanas que alteran el dinamismo natural de la costa, las playas están experimentando procesos erosivos cada vez más dañinos que afectan a su integridad física y al mantenimiento de sus funciones. La gestión de las playas en muchas ocasiones no se encuentra adaptada a las particularidades de los diferentes segmentos costeros. La toma de decisiones no se sustenta en información suficiente sobre las características, el dinamismo y el estado actual de las playas, dando lugar a soluciones cortoplacistas o ineficaces. Las características geomorfológicas son esenciales en el desarrollo de sus funciones al condicionar sus dimensiones físicas y su comportamiento frente a la acción del mar. Por ello, su caracterización de forma detallada y actualizada es necesaria para llevar a cabo acciones eficientes, permitiendo virar hacia una gestión costera más ecosistémica y sostenible. Las técnicas de teledetección presentan una gran capacidad para la adquisición de datos de la superficie terrestre. En concreto, los satélites Sentinel-2 y Landsat (5, 7 y 8) permiten disponer de forma gratuita imágenes de resolución media con cobertura mundial y alta frecuencia de revisitado. Los algoritmos de extracción de la línea de costa desarrollados recientemente por el Grupo de Cartografia GeoAmbiental y Teledetección (CGAT - UPV) permiten definir sobre estas imágenes la posición de la línea de costa, constituyendo datos potencialmente útiles para describir la morfología de las playas y su dinamismo. Universalizar su aplicación requiere su testeo y validación en diferentes tipos de costa. Para ello, el proceso de extracción ha sido adaptado para su explotación en entornos mareales, y las líneas de costa resultantes han sido evaluadas ante diferentes condiciones oceanográficas ofreciendo una precisión cercana a los 5 m RECM (raíz del error cuadrático medio). Teniendo en cuenta las necesidades de información para la gestión existentes, a partir de estas líneas de costa se propone derivar indicadores que permitan caracterizar la geomorfología de las playas y monitorizar sus cambios. Para ello, las metodologías propuestas aseguran una gestión eficiente de grandes volúmenes de líneas de costa, siendo así capaces de caracterizar las playas cubriendo grandes territorios y periodos de tiempo. Así se derivan el ancho de playa y el tamaño de los granos de sedimento como indicadores objetivos y fácilmente comprensibles de la geomorfología de la playa. La modelización espacio-temporal del estado y los cambios de la línea de costa y de la anchura posibilita monitorizar la respuesta de las playas a temporales y a actuaciones antrópicas, permitiendo analizar los cambios ocurridos cada pocos días hasta cubrir décadas. Su cobertura espacial junto a la integración con otras bases de datos cartográficas permite caracterizar la influencia de la geomorfología de la playa en el desempeño de sus funciones, permitiendo un análisis holístico de la costa a escala regional. Las metodologías desarrolladas en esta tesis y los indicadores derivados desde la teledetección brindan apoyo para dotar de criterios y priorizar las acciones de los gestores. Se contribuye así a llenar el espacio existente entre la disponibilidad de técnicas para obtener información remota y su aplicación en los procesos de toma de decisiones sobre la costa. / [CA] Les platges són espais costaners que desenvolupen nombroses funcions ambientals. Aquestes proporcionen importants beneficis a la societat i comunitats costaneres, entre les quals destaquen la funció ecològica, el subministrament de protecció per als territoris costaners i el fet que constitueixen un recurs bàsic de la indústria turística. De forma lligada al canvi climàtic, així com a accions humanes que alteren el dinamisme natural de la costa, les platges estan experimentant processos erosius cada vegada més nocius que afecten la seua integritat física i al manteniment de les seues funcions. La gestió de les platges en moltes ocasions no es troba adaptada a les particularitats dels diferents segments costaners. La presa de decisions no es sustenta en informació suficient sobre les característiques, el dinamisme i l'estat actual de les platges, donant lloc a solucions curtterministes o ineficaces. Les característiques geomorfològiques són essencials en el desenvolupament de les seues funcions en condicionar les seues dimensions físiques i el seu comportament enfront de l'acció de la mar. Per això, la seua caracterització de manera detallada i actualitzada és necessària per a dur a terme accions eficients, permetent virar cap a una gestió costanera més ecosistèmica i sostenible. Les tècniques de teledetecció presenten una gran capacitat per a l'adquisició de dades de la superfície terrestre. En concret, els satèl·lits Sentinel-2 i Landsat (5, 7 i 8) permeten disposar de manera gratuïta d'imatges de resolució mitjana amb cobertura mundial i alta freqüència de captura d'informació a un mateix punt. Els algorismes d'extracció de la línia de costa desenvolupats recentment pel Grup de Cartografia Geo-Ambiental i Teledetecció (CGAT - UPV) permeten definir sobre aquestes imatges la posició de la línia de costa, constituint dades potencialment útils per descriure la morfologia de les platges i el seu dinamisme. Universalitzar la seua aplicació requereix el seu testatge i validació en diferents tipus de costa. Per a això, el procés d'extracció ha sigut adaptat per a la seua explotació en entorns mareals, i les línies de costa resultants han sigut avaluades davant diferents condicions oceanogràfiques oferint una precisió pròxima als 5 m RMSE (arrel de l'error quadràtic mitjà). Tenint en compte les necessitats d'informació per a la gestió existents, a partir d'aquestes línies de costa es proposa derivar indicadors que permeten caracteritzar la geomorfologia de les platges i monitorar els seus canvis. Per a això, les metodologies proposades asseguren una gestió eficient de grans volums de línies de costa, sent així capaces de caracteritzar les platges cobrint grans territoris i períodes de temps. Així es deriven l'ample de platja i la grandària dels grans de sediment com a indicadors objectius i fàcilment comprensibles de la geomorfologia de la platja. La modelització espai-temporal de l'estat i els canvis de la línia de costa i de l'amplària possibilita monitorar la resposta de les platges a temporals i a actuacions antròpiques, permetent analitzar els canvis ocorreguts cada pocs dies fins a cobrir dècades. La seua cobertura espacial al costat de la integració amb altres bases de dades cartogràfiques permet caracteritzar la influència de la geomorfologia de la platja en l'acompliment de les seues funcions, permetent una anàlisi holística de la costa a escala regional. Les metodologies desenvolupades en aquesta tesi i els indicadors derivats des de la teledetecció brinden suport per a dotar de criteris i prioritzar les accions dels gestors. Es contribueix així a omplir l'espai existent entre la disponibilitat de tècniques per a obtenir informació remota i la seua aplicació en els processos de presa de decisions sobre la costa. / [EN] Beaches are coastal spaces that perform numerous environmental functions. They provide important benefits to society and coastal communities, including the ecological function, the provision of protection for coastal territories, and constitute a basic resource for the tourism industry. Due to climate change and human actions that alter the natural dynamism of the coast, beaches are experiencing increasingly harmful erosive processes that affect their physical integrity and the maintenance of their ecological functions. Beach management is often not adapted to the particularities of the different coastal segments. Decision-making is not based on sufficient information about characteristics, dynamism, and current state of beaches, resulting in short or ineffective solutions. Geomorphological characteristics are essential in the development of beach functions as they condition their physical dimensions and their behavior in response to the action of the sea. Therefore, their detailed and updated characterization is necessary to carry out efficient actions, allowing a more ecosystemic and sustainable coastal management. Remote sensing techniques have a great capacity for acquiring data from the land surface. In particular, Sentinel-2 and Landsat (5, 7, and 8) satellites freely provide medium resolution images with global coverage and high-revisit frequency. The algorithms for extracting the water/land interface recently developed by the Geo-Environmental Cartography and Remote Sensing Group (CGAT - UPV) allow defining the position of the shoreline on these images, constituting potentially useful data to describe beach morphology and dynamics. Universalizing their application requires testing and validation at different coastal types. For this purpose, the extraction process has been adapted for exploitation in tidal environments, and the resulting shorelines have been assessed under different oceanographic conditions offering an accuracy close to 5 m RMSE (Root-Mean-Square Error). From these shorelines, and taking into account the existing information needs for management, it is proposed to derive indicators to characterize the geomorphology of the beaches and to monitor their changes. To this end, the proposed methodologies ensure the efficient management of large volumes of shorelines, being able to characterize the beaches along broad coastal segments and periods. Thus, beach width and sediment grain size are derived as objective and easily understandable indicators of the beach geomorphology. Spatial-temporal modeling of the state and changes of shoreline position and beach width makes it possible to monitor the response to storms and anthropogenic actions, allowing to analyze changes that occur every few days or over decades. The large spatial coverage together with the integration with other cartographic databases allows characterizing the influence of beach geomorphology in the performance of its functions, offering a holistic view of the coast from a regional scale. The methodologies developed in this thesis and the indicators derived from remote sensing provide support and criteria for prioritizing the actions of managers. This contributes to fill the gap between the availability of techniques to obtain remote information and its application in the coastal decision-making process. / This research integrates findings and results obtained within the framework of the contract FPU15/04501 granted to the author by the Spanish Ministry of Education, Culture, and Sports, which has allowed this doctoral thesis to become a reality. The research has been supported by the funds of the project RESETOCOAST, by the Ministry of Economy, Industry, and Competitiveness (chapters 2 to 5), and the project MONOBESAT PID2019-111435RB-I00 by the Ministry of Science, Innovation, and Universities (chapter 6). About my stay in Portugal, it was possible with the funds of the Erasmus+ program. The contribution of Ó. Ferreira was funded by EW-COAST (PTDC/CTA-OHR/28657/2017) and by FCT and Univ. Algarve through the grant UID/MAR/00350/2013, while S. Costas’ was funded by IF/01047/2014. The following institutions have provided free access to essential data for the development of the publications that constitute this thesis: ESA and USGS for the satellite imagery; Puertos del Estado, and the Portuguese Hydrographic Institute in collaboration with CIMA for supplying oceanographic data; Ministry MITECO and DGSCM for data regarding beach sedimentology and nourishments. / Cabezas Rabadán, C. (2021). Beach Morphology and its Dynamism from Remote Sensing for Coastal Management Support [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165076 / Compendio

[ES] La presente tesis doctoral tiene como objetivo principal el estudio, desarrollo, diseño y fabricación de nuevos componentes pasivos de microondas, tales como filtros y multiplexores que operen en las bandas de alta frecuencia de los actuales y futuros satélites de telecomunicación (bandas Ku, K y Ka) entre 12 y 40 GHz. Dichos componentes deben ser capaces de ofrecer tanto respuestas clásicas sencillas como avanzadas (elípticas), y presentar una capacidad de resintonización (tanto en términos de frecuencia central como de ancho de banda). Estos componentes darán solución a las necesidades actuales de los sistemas de comunicaciones espaciales, que requieren de mayores tasas de transmisión de datos (señales de mayor ancho de banda), así como de mayor flexibilidad en las frecuencias de operación, para ofrecer con un mismo dispositivo distintos servicios y prestaciones. Para ello, se proponen tanto modificaciones a las estructuras de filtros clásicos de microondas actuales, como la introducción de nuevas estructuras. Asimismo, también se investigará el uso de los tornillos de ajuste post-fabricación de los filtros como tornillos de sintonía metálicos, así como la posible introducción de tornillos de sintonía realizados con distintos materiales dieléctricos. Se pretende, de esta forma, mejorar las respuestas de los dispositivos actuales; reduciendo su tamaño y costes de producción (debido a la relajación de las tolerancias de fabricación), abaratando de esta forma la fabricación y futura operación de los mismos. Aprovechando estos nuevos dispositivos, se abordará también el diseño, fabricación y medida de componentes más complejos, como pueden ser los los diplexores de canal o los conmutadores con respuesta selectiva en frecuencia, todos ellos necesarios en los sistemas de comunicaciones espaciales y en íntima relación con los filtros previamente mencionados. Por último, el desarrollo de todos estos nuevos dispositivos vendrá acompañado de una metodología de diseño basado en el uso del Mapeo Espacial Agresivo (Aggressive Space Mapping, ASM) especialmente adaptado a los filtros en guía de onda. / [CA] La present tesis doctoral té com a objectiu el estudi, desenvolupament, diseny i fabricació de nous components pasius de microones, tals com els filtres i multiplexors que operen en les bandes d'alta freqüencia dels actuals i futurs satèl.lits de telecomunicació (bandes Ku, K i Ka) entre 12 i 40 GHz, Aquests components han de ser capaços d'oferir tant, respostes clàsiques sencilles com avançades (eliptiques), i que a més a més presenten una capacitat de resintonització (tant en termes de freqüència central com d'amplada de banda). Aquestos nous components pasius donaràn solució a les necesitats dels actuals sistemes espacials, que requereixen de majors taxes de transmissió de dades (senyals de major amplada de banda), així com de major flexibilitat en les frequencies de operació, per oferir en un mateix dispositiu distints serveis i prestacions. Per aquesta raó, es proposen tant modificacions a les estructures del filtres clàsics de microones actuals, com la introducció de noves estructures. Així mateix, també s'investigarà l'us dels tornells d'ajustament post-fabricació dels filtres com a tornells de sintonía metàl.lica i la introducció de tornells de sintonía realitzats amb diferents materials dielèctrics Es pretén, d'aquesta forma, la millora de les respostes del dispositius actuals; reduint la envergadura i els costos de producció (gràcies a la relaxació de les toleràncies de fabricació), abaratint d'aquesta forma la fabricació i futura operació dels filtres mateixos. Aprofitant aquestos nous dispositius es treballarà també en el disseny, fabricaçió i mesura de components més complexes, com poden ser els multiplexors de canal i els commutadors amb resposta selectiva en freqüencia, tots ells necessaris en els sistemes de comunicacions espacials i en íntima relació amb els filtres abans esmenats. Per analitzar, el desenvolupament de tots aquestos dispositius vindrà acompanyat d'una metodologia de disseny basada en l'us del Mapatge Espacial Agressiu (Aggressive Space Mapping, ASM), especialment adaptat als filtres en guia d'ona. / [EN] The main objective of this doctoral thesis is the study, development, design and manufacture of new passive microwave components in waveguide technology, such as filters and multiplexers, that operate in the high frequency bands of current and future telecommunication satellite payloads between 12 and 40 GHz (Ku, K and Ka bands). The new solutions developed must other both classic and advanced (elliptical) responses, as well as the possibility of being reconfigured both in terms of center frequency and bandwidth. The motivation for this research is to address the current and future needs of space communication systems which require higher data rate transmission (that is larger bandwidths), as well as flexibility with respect to the operating frequency to dynamic adaptation to possible changes in user demands. In this context, we propose in this thesis alternative microwave filter structures in metallic waveguide, as well as novel solutions. We explore different approaches to adjust the filter performance, using both traditional metallic tuning screws as well as tuning elements made with dierent dielectric materials. We also advance the state-of-the-art by developing more performing Space Mapping procedures for the design, optimization and tuning of the filter structures that we propose. The objective is to improve the response of the devices and reduce, at the same time, their manufacturing time and costs. As a fundamental element of our work, in addition to theoretical developments, we also apply the findings of our research to the design, manufacture and measurement of a number of more complex components, such as diplexers and integrated switches and filters. They are practical devices to demonstrate the ability of the novel filters that we propose to satisfy the requirements of current and future advanced satellite payloads. / Ossorio García, J. (2021). Development of New Tunable Passive Microwave Components in Waveguide Technology [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166100

[ES] En los últimos años han proliferado los nuevos sistemas de satélites, sobre todo las grandes constelaciones en las órbitas terrestres bajas. Casi todos los satélites transmiten señales digitales con diversas modulaciones y niveles de potencia. Y no sólo eso, el modelo de negocio exige un rápido despliegue de los satélites, lo que impone enormes restricciones a los proveedores de equipos de carga útil de microondas. Un área de riesgo clave para estos equipos sigue siendo la avería del multipactor bajo niveles de potencia de moderados a altos. Debido a la aleatoriedad inherente al fenómeno multipactor, los clientes tienden a añadir márgenes de diseño adicionales para los componentes de microondas de alta potencia. Esto se traduce en costes más elevados, dispositivos más voluminosos y más tiempo para las pruebas. A partir de la experiencia personal realizando ensayos de multipactor, la principal motivación del trabajo descrito en la tesis ha sido emprender una revisión exhaustiva de este fenómeno y desarrollar capacidades de ensayo multipactor de vanguardia. Proporcionar medios para la prueba rápida de multipactores bajo una variedad de señales moduladas de banda ancha. La tesis demuestra que las modulaciones analógicas y digitales tienen un impacto significativo en el umbral multipactor. También se analizan los regímenes multipactor a corto y largo plazo, regímenes que, en algunos casos, presentan umbrales multipactor muy diferentes para el mismo hueco crítico. La necesidad de reducir el peso de la carga útil de microondas convierte a la multiportadora en una excelente opción para los diseñadores. Al encaminar varias señales a través del mismo dispositivo, el peso de la carga útil se reduce drásticamente. Las soluciones comerciales para pruebas multicarrier no son adecuadas debido a los altos niveles de potencia requeridos. Se presentan varias estrategias para implementar bancos de pruebas multiportadora con parámetros controlables. Los resultados demuestran que la señal generada es precisa y estable en el tiempo. Por último, se propone un novedoso sistema de detección de multipactores para hacer frente a la detección de multipactores cuando se utilizan señales moduladas y multiportadora de cualquier ancho de banda. Este método tiene la misma sensibilidad que el conocido anulador de microondas para señales de onda continua y la supera para señales moduladas. El procesamiento digital de señales utilizado para detectar los patrones multipactor proporciona un método de detección totalmente autónomo. / [CA] En els darrers anys han proliferat els nous sistemes de satèl·lits, sobretot les grans constel·lacions a les òrbites terrestres baixes. Gairebé tots els satèl·lits transmetten dades digitals amb diverses modulacions i nivells de potència. I no només això, el model de negoci exigeix un ràpid desplegament dels satèl·lits, cosa que imposa enormes restriccions als proveïdors de càrrega útil de microones. Una àrea de risc clau per a aquests equips continua sent la descarrega de multipactor sota nivells de potència de moderats a alts. A causa de l'aleatorietat inherent al fenomen multipactor, els clients tendeixen a afegir marges de disseny addicionals per als components de microones d'alta potència. Això es tradueix en costos més elevats, dispositius més voluminosos i més temps per a les proves. A partir de l'experiència personal realitzant assajos de multipactor, la motivació principal del treball descrit a la tesi ha estat emprendre una revisió exhaustiva d'aquest fenomen i desenvolupar capacitats d'assaig multipactor d'avantguarda. Proporcionar mitjans per a la prova ràpida de multipactors sota una varietat de senyals modulats de banda ampla. La tesi demostra que les modulacions analògiques i digitals tenen un impacte significatiu al llindar multipactor. També s'analitzen els règims multipactor a curt i llarg termini, règims que, en alguns casos, presenten llindars multipactor molt diferents per al buit crític mateix. La necessitat de reduir el pes de la càrrega útil de microones fa de la transmissií multiportadora en una excel·lent opció per als dissenyadors. Encaminant diverses senyals a través del mateix dispositiu, el pes de la càrrega útil es redueix dràsticament. Les solucions comercials per a proves multicarrier no són adequades a causa dels alts nivells de potència requerits. Es presenten diverses estratègies per implementar bancs de proves multiportadora amb paràmetres controlables. Els resultats demostren que el senyal amb què s'alimenta el dispositiu sotmès a proves és precís i estable en el temps. Finalment, es proposa un nou sistema de detecció de multipactors per fer front a la detecció de multipactors quan s'utilitzen senyals modulats i multiportadors de qualsevol amplada de banda. Aquest mètode té la mateixa sensibilitat que el conegut anul·lador de microones per a senyals d'ona contínua i la supera per a senyals modulats. El processament digital de senyals utilitzat per detectar els patrons multiactor proporciona un mètode de detecció totalment autònom. / [EN] In the recent past, there has been a proliferation of new satellite systems, especially the large constellations in the Low Earth Orbits (LEOs). Nearly all satellites now carry digital traffic with a variety of modulations and power levels. Not only that, the business model requires rapid deployment of satellites, putting enormous constraints for the suppliers of microwave payload hardware. A key risk area for such equipment remains the multipactor breakdown under moderate to high power levels. Owing to the inherent randomness of the multipactor phenomenon, customers tend to add extra design margins for the high power microwave components. This results in higher costs, bulkier devices and longer time for testing. Based on personal experience in multipactor testing, the prime motivator for the work described in the thesis has been to undertake a comprehensive review of this phenomenon and develop cutting edge multipactor test capabilities, providing means for the rapid multipactor testing under a variety of wide-band modulated signals. The thesis dissertation shows that analog and digital modulations have a significant impact in the multipactor threshold. The short and long-term multipactor regimes are also analyzed, regimes that, in some cases, have very different multipactor thresholds for the same critical gap. The need to reduce the microwave payload weight by using multicarriers in a single transponder provides an excellent option for designers. By routing several signals through the same device, the payload weight is dramatically reduced. Commercial solutions for multicarrier testing are not suitable because of the high power levels required. Several strategies to implement multipactor test benches with controllable parameters are presented. Results prove that the signal being fed to the device under tests is accurate and stable over time. Finally, a novel multipactor detection system is proposed to cope with multipactor detection when modulated and multicarrier signals of any bandwidth are used. This method has the same sensitivity as the well known microwave nulling for continuous wave signals and surpasses it for modulated signals. The digital signal processing used to detect the multipactor patterns provides a full autonomous detection method. / Monerris Belda, Ó. (2023). Advanced Techniques for Multipactor Testing [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192786

[ES] Las tendencias actuales en los sistemas de comunicaciones por satélite, que implican la operación en entornos multiportadora, a frecuencias cada vez más elevadas y con mayores exigencias en términos de capacidad de transmisión, hacen necesaria la utilización de mayores niveles de potencia. El incremento de la potencia requerida, unido a la disminución del tamaño de los componentes por el aumento de la frecuencia de trabajo, y por las restricciones en términos de tamaño y peso, estimula la aparición de efectos de alta potencia. Entre estos efectos, que impactan en las prestaciones del sistema, e incluso, en algunos casos, pueden llegar a ser dañinos para los componentes, destacan el efecto multipactor, el efecto corona y la intermodulación pasiva. De entre todos estos efectos indeseados, esta tesis se ha centrado más en el efecto multipactor. Aunque este efecto rara vez llega a dañar un componente por si mismo, afecta a sus prestaciones y es la antesala del efecto corona, que sí que puede ser extremadamente perjudicial para la integridad del sistema de comunicaciones. %Es por ello por lo que el estudio de estos efectos es de especial relevancia en el campo de las comunicaciones espaciales. El efecto multipactor ha sido ampliamente estudiado para señales de envolvente constante y empleando modelos simplificados de placas paralelas. Si bien estos modelos son efectivos y permiten calcular una estimación del umbral multipactor de manera rápida, son demasiado conservadores para la situación actual de los sistemas de comunicaciones, donde las capacidades de transmisión requeridas son extremadamente altas. Debido a la complejidad que presenta estimar el umbral multipactor en los sistemas reales de forma analítica, es habitual recurrir a herramientas de simulación electromagnética combinadas con física de partículas para tratar de calcular estos umbrales. No obstante, aunque estos métodos bien configurados son bastante precisos, requieren de un elevado tiempo computacional, que puede llegar a ser de varias horas o incluso días en dispositivos complejos como filtros o multiplexores. Es por ello por lo que esta tesis doctoral ha profundizado en el estudio de métodos circuitales, que puedan hacer uso de información electromagnética. Éstos, si bien no resultan tan precisos como las simulaciones de partículas, permiten una estimación rápida del umbral que puede ser de gran ayuda para el diseñador de dispositivos que presenten requisitos de potencia. No obstante, y dada la complejidad de obtener estos umbrales de forma precisa, es habitual tener que certificar los componentes en un laboratorio previamente a su lanzamiento. En este ámbito, la presente tesis ha contribuido en dos aspectos. En primer lugar, se ha desarrollado una nueva muestra que permite caracterizar los bancos de medidas de multipactor hasta frecuencias en banda Ka. Por otro lado, se ha diseñado íntegramente un conjunto de multiplexores que se han integrado en un banco de ensayo de multipactor con diversas portadoras, dando lugar a un escenario más similar al que se puede encontrar en los sistemas de comunicaciones vía satélite actuales. Además, el diseño de estos multiplexores ha dado lugar al desarrollo de un método sistemático, que ha permitido concebir estos componentes con un alto nivel de precisión y en un tiempo bastante comedido. Por último, en cuanto al diseño de componentes pasivos de microondas operando a altas frecuencias, esta tesis doctoral ha profundizado en la familia de filtros MHFRW. Estos filtros, por sus propiedades geométricas, son apropiados para aplicaciones de alta potencia y que requieran bajos niveles de PIM. A esta topología, que viene siendo estudiada en los últimos años, se le ha aumentado su capacidad para implementar respuestas superelípticas, es decir, que incluyan más ceros de transmisión que el orden del filtro. Además, es posible conseguir situar los ceros en ubicaciones arbitrarias de manera independiente. / [CA] Les tendències actuals en els sistemes de comunicacions per satèl·lit, que impliquen l'operació en entorns multiportadora, a freqüències cada vegada més elevades i amb majors exigències en termes de capacitat de transmissió, fan necessària la utilització de majors nivells de potència. L'increment de la potència requerida, unit a la disminució de la grandària dels components per l'augment de la freqüència de treball, i per les restriccions en termes de grandària i pes, estimula l'aparició d'efectes d'alta potència. Entre aquests efectes, que impacten en les prestacions del sistema, i fins i tot, en alguns casos, poden arribar a ser nocius per als components, destaquen l'efecte multipactor, l'efecte corona i la intermodulació passiva. D'entre tots aquests efectes indesitjats, aquesta tesi s'ha centrat més en l'efecte multipactor. Encara que aquest efecte rares vegades arriba a danyar un component per si mateix, afecta a les seues prestacions i és l'avantsala de l'efecte corona, que sí que pot ser extremadament perjudicial per a la integritat del sistema de comunicacions. L'efecte multipactor ha sigut profundament estudiant per a senyals d'envolupant constant i emprant models simplificats de plaques paral·leles. Si bé aquests models són efectius i permeten calcular una estimació del llindar multipactor de manera ràpida, són massa conservadors per a la situació actual dels sistemes de comunicacions, en què les capacitats de transmissió requerides són extremadament altes. A causa de la complexitat que presenta estimar el llindar multipactor en els sistemes reals de manera analítica, és habitual recórrer a eines de simulació electromagnètica combinades amb física de partícules per a tractar de calcular aquests llindars. No obstant això, encara que aquests mètodes ben configurats són bastant precisos, requereixen d'un elevat temps computacional, que pot arribar a ser de diverses hores o fins i tot dies en dispositius complexos com a filtres o multiplexors. És per això que aquesta tesi doctoral ha aprofundit en l'estudi de mètodes circuitales, que puguen fer ús d'informació electromagnètica. Aquests, si bé no resulten tan precisos com les simulacions de partícules, permeten una estimació ràpida del llindar que pot ser de gran ajuda per al dissenyador de dispositius que presenten requisits de potència. No obstant això, i donada la complexitat d'obtindre aquests llindars de manera precisa, és habitual haver de certificar els components en un laboratori prèviament al seu llançament. En aquest àmbit, la present tesi ha contribuït en dos aspectes. En primer lloc, s'ha desenvolupat una nova mostra que permet caracteritzar els bancs de mesures de multipactor fins a freqüències en banda Ka. D'altra banda, s'ha dissenyat íntegrament un conjunt de multiplexors que s'han integrat en un banc d'assaig de multipactor amb diverses portadores, donant lloc a un escenari més similar al que es pot trobar en els sistemes de comunicacions via satèl·lit actuals. A més, el disseny d'aquests multiplexors ha donat lloc al desenvolupament d'un mètode sistemàtic, que ha permés concebre aquests components amb un alt nivell de precisió i en un temps bastant moderat. Finalment, quant al disseny de components passius de microones operant a altes freqüències, aquesta tesi doctoral ha aprofundit en la família de filtres MHFRW. Aquests filtres, per les seues propietats geomètriques, són apropiats per a aplicacions d'alta potència i que requerisquen baixos nivells de PIM. A aquesta topologia, que és estudiada en els últims anys, se li ha augmentat la seua capacitat per a implementar respostes superel·líptiques, és a dir, que incloguen més zeros de transmissió que l'ordre del filtre. A més, és possible aconseguir situar els zeros en ubicacions arbitràries de manera independent. Aquest fet aporta una gran flexibilitat al dissenyador i a més permet obtindre elevats nivells de rebuig, donant lloc a una família de filtres ideals per a diverses aplicacions. / [EN] Current trends in satellite communications systems, involving operation in multi-carrier environments at increasingly higher frequencies and with higher demands in terms of transmission capacity, make it necessary the use of higher power levels. The power increase, along with the footprint reduction due to the increase in operating frequency and the restrictions regarding component size and weight, stimulates the ignition of high-power effects. Among these effects, which impact system performance and, in some cases, can even be harmful to the components, are the multipactor effect, the corona effect and passive intermodulation. From all of these undesired effects, this thesis has focused in more extent on the multipactor effect. Although this effect in itself rarely causes physical damage to the component, it can affect to its performance and is the prelude to the corona effect, which can be extremely damaging to the integrity of the communications system. The multipactor effect has been widely studied for constant envelope signals and using simplified parallel plate models. While these models are effective and allow obtaining a fast estimate of the multipactor threshold, they are too conservative for today communications systems, where the required transmission capacities are extremely high. Due to the complexity of estimating the multipactor threshold in real systems analytically, it is common to resort to electromagnetic simulation tools combined with particle physics to try to calculate these thresholds. However, although these methods, once they are well-configured, are pretty accurate, they are also computationally time-consuming, in the order of several hours or even days for complex devices such as filters or multiplexers. This is why this doctoral thesis has focused on studying circuit methods, which can also take profit of electromagnetic information. Although these methods are not as accurate as particle simulations, they allow a quick estimation of the threshold that can significantly help the designer of microwave devices with power requirements. However, given the complexity of obtaining these thresholds accurately, it is common to have to certify the components in a laboratory prior to their launch. This thesis has contributed in two aspects to this area. Firstly, a new sample has been developed to characterise multipactor measurement benches up to Ka-band frequencies. On the other hand, a set of multiplexers has been fully designed and integrated into a multipactor test bench with different carriers, resulting in a scenario more similar to the one found in real satellite communication systems. In addition, the design of these multiplexers has led to the development of a systematic methodology, which has made it possible to design these components with high accuracy and in a relatively short time. Last but not the least, regarding the design of passive microwave components operating at high frequencies, this doctoral thesis has delved into the MHFRW family of filters. These filters, due to their geometric properties, are appropriate for high power applications that require low levels of PIM. This topology, which has been studied in recent years, has been enhanced by increasing its capacity to implement super-elliptic responses, namely responses including more transmission zeros than the order of the filter. In addition, it allows to place the zeros in arbitrary locations independently. This provides great flexibility to the designer and also allows high rejection levels to be obtained, giving rise to a family of filters ideal for various applications, ranging from filters for satellite payloads to the implementation of multiplexers for passive intermodulation measurement test beds. / González Santatecla, P. (2024). High Power Effects in Microwave Filters for Space Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207526

Made available in DSpace on 2016-04-28T20:38:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabiane Morais Borges.pdf: 3503545 bytes, checksum: 7297b721aeaa0cb975f5cbd2df5be8ad (MD5) Previous issue date: 2013-06-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis has arisen from the complex Internet networks intending to build up new Space paradigms based on practices of free software and hardware and open source systems, as they appeared, roughly, since the turn of the century. In order to examine these new paradigms, I consider prior processes connected to the Space Culture. The text goes back to the history of the Space Race; the first rockets, the first satellites, some tenets of the international politics that guided the cold war in the years after the Second World War. I bring up interesting elements of the Space programs both of the US and the USSR, as well as the main technicians and scientists behind the engineering of the rockets. The research dives in the rockets of Nazi Germany who first invested in the production of rockets, goes to communist Russia as well as to liberal post-war America. The thesis brings up ideas concerning Space utopias, science fiction in literature and cinema and engages with the difference between Space exploration taken up by humans and by robots. It examines the first rocket flights and the first artificial satellites placed in outer Space, paying attention to the particulars of each of those first endeavors, to their purpose and to how much they accomplished their mission. The thesis is therefore ready to question the importance of the Space Race to human imagination and to analyse the realm of Space dreams from the late 19th century up to now. The last part of the thesis is concerned with the groups that are building Space travels in an independent way, moved either by ideological or by commercial reasons. The investigation uncovers the ideas of each of those groups concerning Space exploration. It then goes on to think the relation between the makers of such exploration and a possible industrial revolution. Finally, the thesis raises some criticisms to the creative processes of individuals, groups, networks and social movements that are concerned with the outer Space / Essa tese surge a partir das complexas redes de internet voltadas à construção de novos paradigmas espaciais, baseadas em práticas de software e hardware livre e sistemas open source que surgiram, a grosso modo, a partir dos anos 2000. Mas para chegar nesse ponto foi preciso investigar processos anteriores em relação à Cultura Espacial. O texto retoma a história da Corrida Espacial, os primeiros foguetes, os primeiros satélites, a política que estava em voga durante os anos da Guerra Fria pós II Guerra Mundial. Ela tenta levantar os pontos de tensão dos programas espaciais da União Soviética e dos Estados Unidos, assim como dos principais técnicos que estavam por traz de toda a engenharia de foguetes. Vai mergulhar na Alemanha Nazista que foi a primeira a investir irrestritamente na produção de foguetes, passeia pela Russia comunista e o liberalismo americano. A tese traz à tona ideias sobre utopias espaciais, ficção científica na literatura e no cinema, e analisa a diferença entre exploração espacial humana e robótica. Traz tabelas dos primeiros vôos espaciais e os primeiros satélites levados ao Espaço, atentando para as particularidades de cada um deles, para que serviam e que fim levaram. Levanta questionamentos sobre a importância da Corrida Espacial para a imaginação humana e analisa o arco dos sonhos espaciais desde o final do século XIX até os dias atuais. O final da tese é dedicada aos grupos que estão retomando a questão das viagens espaciais de forma independente, sejam grupos ideológicos ou mais empresariais e as ideias de cada um a respeito da exploração espacial. Pensa a relação dos makers com uma possível revolução industrial e levanta algumas críticas aos processos criativos de indivíduos, grupos, redes e movimentos sociais que se dedicam ao espaço

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we propose an interdisciplinary modular teaching sequence on the measurement of the speed of light which is compatible with the traditional basic education’s sillabus. Based on the Römer method to measure the time difference between the occultation of Jupiter's moons in different orbital configurations with respect to the Earth, we developed educational activities that include: (a) observations of Jupiter's moons occultations through amateur telescopes; (b) data analysis using professional Astronomy softwares; (c) simulations using the software Stellarium and (d) the use of spreadsheets for the calculations involved to explore the physics contents. The modules can be applied independently and they are associated to educational products like didactic sequences, tutorials, video tutorials and info-animation in PowerPoint to support the lectures. We add three extra classes to the usual curriculum, which however can be easily adapted to the usual lecture. For these classes we prepared two info-animations employing the Peer Instruction and Just-in-time teaching methods besides practical activities centered on the students, following the Meaningful Learning approaches. With these resources we explore kinematics concepts (linear and circular movements), systems of reference, vectors and scientific epistemology. By mean of a pre and post-tests using questions from the High School National Exams (ENEM) involving the topics of Physics and Astronomy proposed in this work, we verified a considerable progress in the pattern of responses before and after our intervention to more than 90% of the addressed questions. Based on publicly available data by the National Institute for Studies and Educational Research (INEP) we identify a significantly higher yield of right answers of our students when compared with the average responses of all students from Sergipe who participated of the National Exams. Methodological corrections to this work based on the problems identified during the application of our products are proposed. / Neste trabalho propomos uma sequência didática modular, de caráter interdisciplinar e compatível com o currículo do ensino básico, sobre a medida da velocidade da luz. Inspirados no método de Römer para medir a diferença de tempo entre as ocultações das luas de Júpiter em configurações orbitais distintas com relação à Terra, elaboramos atividades que contemplam: (a) observações das ocultações das luas de Júpiter por meio de telescópios amadores; (b) análise de dados por meio de softwares profissionais da Astronomia; (c) simulações das observações utilizando o software Stellarium e (d) o uso de planilhas tanto para os cálculos quanto para explorar a física envolvida. Os módulos podem ser aplicados de forma independente e têm como produtos, além da sequência didática, tutoriais, vídeo-tutoriais e info-animações em PowerPoint para apoio às aulas teóricas. Utilizando três aulas complementares à grade tradicional, mas que podem ser facilmente adaptadas à grade de aulas normais, elaboramos duas info-animações em que, empregando a técnica de Instrução pelos Colegas – IpC, Ensino sob Medida - EsM e atividades práticas centradas no aluno, com base nas abordagens da Aprendizagem Significativa, exploramos os conceitos de cinemática (retilínea e circular), sistemas de referência, vetores e epistemologia científica. Por meio das asserções de um pré-teste e um pós-teste, utilizando questões do ENEM envolvendo os tópicos de Física e Astronomia, pudemos constatar uma evolução considerável no padrão de respostas antes e depois de nossa intervenção para mais de 90% das questões abordadas, com um rendimento significativamente superior à média das respostas apresentadas por todos os alunos de Sergipe participantes do ENEM, com base nos dados publicamente disponíveis pelo INEP. Correções metodológicas com base nos acerto e erros aferidos também são exploradas.

[ES] El uso masivo de los sistemas de comunicaciones inalámbricas y móviles ha tenido un impacto significativo en nuestra sociedad. Estas tecnologías han experimentado una amplia adopción en el mercado, volviéndose totalmente indispensables en nuestro día a día y provocando un aumento notable en la demanda de movilidad y ancho de banda. Esto ha llevado a la rápida aparición de nuevos sistemas de comunicación y a la progresiva saturación del espectro radioeléctrico, lo que conlleva un constante aumento en los requisitos de los sistemas de radiofrecuencia. Como resultado, los dispositivos que forman parte de estos sistemas se ven sometidos a especificaciones cada vez más restrictivas. Estas restricciones se han visto fuertemente incrementadas en las comunicaciones espaciales, donde los nuevos sistemas basados en satélite de alta capacidad y grandes constelaciones fuerzan la reducción de costes a la vez que requieren de altas prestaciones. Con el fin de satisfacer las crecientes demandas de los sistemas inalámbricos, se busca el desarrollo de dispositivos de comunicación que ofrezcan altas prestaciones a bajo costo. Estos dispositivos también deben ser compactos, ligeros y fáciles de integrar con diversas tecnologías de guiado de ondas (guías de ondas, cables coaxiales y tecnologías planares). En respuesta a estas necesidades, han surgido dos soluciones tecnológicas: los circuitos integrados en sustrato (SIC) y la fabricación aditiva (AM). La tecnología SIC permite combinar tecnologías de guiado planares y no planares en un mismo sistema, lo que resulta en unas prestaciones híbridas entre ambas tecnologías. Además, ofrece una notable reducción de peso y una gran miniaturización y su naturaleza planar permite una integración nunca vista. Por otro lado, la fabricación aditiva permite crear dispositivos con geometrías complejas y bajo peso, lo que proporciona menos limitaciones en el diseño. Esto permite el desarrollo de dispositivos con características avanzadas y la integración de los diferentes bloques de una cadena de radiofrecuencia en un único dispositivo, mejorando así las especificaciones del sistema y reduciendo su complejidad. Tanto la tecnología SIC como la fabricación aditiva son de gran interés para el sector espacial. Sin embargo, la aplicación de estas tecnologías en el agresivo entorno espacial aún no ha sido estudiada. Por ello, el objetivo principal de esta tesis es precisamente investigar la aplicación de estas tecnologías al diseño de dispositivos de microondas para aplicaciones espaciales. Con este estudio, se busca obtener un mayor conocimiento de las capacidades y limitaciones de estas tecnologías en el contexto espacial, y así explorar su potencial para mejorar y optimizar los dispositivos utilizados en este tipo de sistemas. En primer lugar, se ha llevado a cabo una comparación de diferentes topologías de filtros implementados en tecnología SIC, los cuales han sido sometidos a pruebas ambientales que simulan las condiciones reales de operación en el espacio. En segundo lugar, se ha estudiado la aplicación de técnicas de fabricación aditivas al desarrollo de dispositivos de microondas. Para ello, se ha desarrollado un novedoso método de metalización y un sistema de integración de filtros de montaje superficial. Con estas tecnologías se han desarrollado una serie de filtros paso banda que han sido sometidos a pruebas de ambiente espacial, incluyendo: ciclado térmico, pruebas de vibración y test de efecto multipactor. Por último, se ha estudiado el uso de cristal líquido para agregar capacidades de reconfigurabilidad a dispositivos SIC. Se han analizado las características mecánicas y electromagnéticas de estos materiales mediante dos métodos de caracterización basados en elementos resonantes. Además, se ha desarrollado un demostrador tecnológico basado en la tecnología ESICL. / [CA] L'ús massiu dels sistemes de comunicacions sense fils i mòbils ha tingut un impacte significatiu en la nostra societat. Aquestes tecnologies han experimentat una àmplia adopció en el mercat, perquè s'han tornat totalment indispensables en el nostre dia a dia i han provocat un augment notable en la demanda de mobilitat i amplada de banda. Al seu torn, això ha portat a la ràpida aparició de nous sistemes de comunicació i a la progressiva saturació de l'espectre radioelèctric, la qual cosa comporta un constant augment en els requisits dels sistemes de radiofreqüència. Com a resultat, els dispositius que formen part d'aquests sistemes es veuen sotmesos a especificacions cada vegada més restrictives. Aquestes restriccions s'han vist fortament incrementades en les comunicacions espacials. Amb la finalitat de satisfer les creixents demandes dels sistemes sense fils, se cerca el desenvolupament de dispositius de comunicació que oferisquen altes prestacions a baix cost. Aquests dispositius també han de ser compactes, lleugers i fàcils d'integrar amb diverses tecnologies de guia d'ones (guies d'ones, cables coaxials i tecnologies planar). En resposta a aquestes necessitats, han sorgit dues soluciones tecnològiques: els circuits integrats en substrat (SIC) i la fabricació additiva (AM). La tecnología SIC permet combinar tecnologies de guiatge planars i no planars en un mateix sistema, la qual cosa resulta en unes prestacions híbrides. A més, ofereix una notable reducció de pes i una gran miniaturització i la seua naturalesa planar permet una integració no vista mai abans. D'altra banda, la fabricació additiva permet crear dispositius amb geometries complexes i baix pes, la qual cosa proporciona menys limitacions en el disseny. Això permet el desenvolupament de dispositius amb característiques avançades i la integració dels diferents blocs que conformen la cadena de radiofreqüència, que millora així les especificacions del sistema i en redueix la complexitat. Tant la tecnologia SIC com la de fabricació additiva són de gran interès per al sector espacial. Tanmateix, l'aplicació d'aquestes tecnologies en l'agressiu entorn espacial encara no ha sigut estudiada. Per això, l'objectiu principal d'aquesta tesi és investigar l'aplicació d'aquestes tecnologies en el disseny de dispositius de microones per a aplicacions espacials. A través d'aquest estudi, se cerca obtenir un major coneixement sobre les capacitats i limitacions d'aquestes tecnologies en el context espacial. En primer lloc, s'ha dut a terme una comparació de diferents topologies de filtres implementats en tecnologia SIC, els quals han sigut sotmesos a proves ambientals que simulen les condicions reals d'operació a l'espai. En segon lloc, s'ha estudiat l'aplicació de tècniques de fabricació additives al desenvolupament de dispositius de microones. Per a això, s'ha desenvolupat un nou mètode de metal·lització autocatalític i un sistema d'integració de filtres de muntatge superficial. Aquestes tecnologies s'han combinat per a desenvolupar una sèrie de filtres passabanda de muntatge superficial. Finalment, aquests filtres han sigut sotmesos a proves d'ambient espacial, incloent-hi: ciclatge tèrmic, proves de vibració i test d'efecte multipactor. Finalment, s'ha estudiat l'ús de cristall líquid per a agregar capacitats de reconfigurabilitat a dispositius de microones integrats en substrat. S'han analitzat les característiques mecàniques i electromagnètiques d'aquests materials mitjançant dos mètodes de caracterització basats en elements ressonants. A més, s'ha desenvolupat un demostrador tecnològic basat en la tecnologia ESICL. / [EN] The widespread use of wireless and mobile communication systems has had a significant impact on our society. These technologies have been widely adopted in the market, becoming essential in our daily lives and leading to a notable increase in the demand for mobility and bandwidth. Consequently, new communication systems are rapidly emerging, and the radio frequency spectrum is becoming increasingly crowded, resulting in continuously rising requirements for radio frequency systems. As a result, radio frequency devices are subjected to ever more stringent specifications. These restrictions are particularly heightened in space communications. To meet the growing demands of wireless systems, there is a need to develop communication devices that offer high performance at a low cost. Additionally, these devices should be compact, lightweight, and easily integrable with various waveguide technologies (waveguides, coaxial cables, and planar technologies). In response to these needs, two technological solutions have emerged: Substrate Integrated Circuits (SIC) and Additive Manufacturing (AM). SIC technology combines planar and non-planar guiding technologies in a single system, resulting in hybrid performance between both technologies. It significantly reduces weight and miniaturisation, and its planar nature allows for unprecedented integration. On the other hand, additive manufacturing enables the creation of devices with complex geometries and low weight, providing fewer design limitations. This allows for the development of devices with advanced features and the integration of different blocks of the radio frequency chain, thereby enhancing the performance of the entire system and reducing its complexity. Both SIC and AM are of great interest to the space sector. However, the application of these technologies in the harsh space environment has not been thoroughly studied. The main objective of this thesis is to investigate the application of these technologies in the design of microwave devices for space applications. This study aims to gain a deeper understanding of the capabilities and limitations of these technologies in the space context and explore their potential for improving and optimising devices used in such systems. The thesis first involves the design and comparison of different filter topologies implemented using SIC technology, which has been subjected to environmental tests simulating real space operation conditions. Secondly, the application of additive manufacturing techniques to the development of microwave devices has been studied. For this purpose, a novel metallisation method and a system for surface-mounted filter integration have been developed. These technologies were combined to develop a series of surface-mounted bandpass filters. Finally, these filters were subjected to space environmental tests, including thermal cycling, vibration tests, and multipactor effect tests. Lastly, the use of liquid crystal to add reconfigurability capabilities to substrate-integrated microwave devices has been investigated. The mechanical and electromagnetic characteristics of these materials have been analysed using two resonant element-based characterisation methods. Additionally, a technological demonstrator based on ESICL technology has been developed. / Nova Giménez, V. (2024). Development of Non-Conventional Microwave Devices Based on Substrate-Integrated Technology for Advanced Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202844

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-05-10T18:06:15Z No. of bitstreams: 1 WOSLLEY SIDNEY NOGUEIRA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGSA ACADÊMICO 2018..pdf: 7059892 bytes, checksum: 1ab51771320e5bbd6c88d3c01b4b7aeb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T18:06:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WOSLLEY SIDNEY NOGUEIRA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGSA ACADÊMICO 2018..pdf: 7059892 bytes, checksum: 1ab51771320e5bbd6c88d3c01b4b7aeb (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / Os perímetros irrigados implantados no Estado da Paraíba são considerados uma alternativa econômica bastante rentável, promove a geração de empregos e aumenta a disponibilidade de alimentos. Devido ao manejo inadequado do solo e da água, isso têm causado perdas na qualidade do solo desses perímetros, degradando-os principalmente por salinização. O sensoriamento remoto é uma alternativa tecnológica de baixo custo, boa frequência temporal e possui a capacidade de mapear áreas em processo de desertificação. Essa pesquisa têm por objetivo identificar possíveis áreas afetadas por sais no Perímetro Irrigado de São Gonçalo (PISG), Sousa- PB, por meio de técnicas de sensoriamento remoto. Para esse estudo foi utilizado imagens do satélite LANDSAT 8/OLI (média resolução espacial), órbita 216 / ponto 65 da data de 23/11/2016; imagem do software Google Earth Pro® da data de 29/02/2016 para servir como imagem auxiliar e registros fotográficos das áreas in loco. Realizou-se a técnica de classificação supervisionada, utilizando o SCP (semi- automatic plugin) no software QGIS (Quantum Gis). A aferição da qualidade da classificação se deu por meio da validação cruzada, utilizando de parâmetros estatísticos como a exatidão do produtor (EP), exatidão do usuário (EU), exatidão global (EG) e índice Kappa. A classe área supostamente salinizada (ASS) apresentou EP e EU de 89.15% e 88.88%, respectivamente. O índice Kappa resultou em um valor de 0.8684, a classe ASS foi classificada como sendo de qualidade excelente. A qualidade geral da classificação é avaliada tanto pela EG que apresentou um valor de 0.9350 como pelo índice Kappa geral com valor de 0.9252, sendo valores que representam uma classificação de qualidade excelente. A classe ASS apresentou os maiores valores mínimos e máximos de fator de refletância em todas as bandas da imagem, destacando a banda 6 de valores 0.47 e 0.67, respectivamente. O valor da área classificada como sendo da classe ASS foi de 1736.75 hectares, 31% da área total do PISG. As imagens analisadas possibilitaram discriminar áreas salinizadas e não salinizadas mediante as diferenças de tonalidade e de refletância. As imagens analisadas com o plugin SCP possibilitaram a realização de um mapa de classificação supervisionada, indicando a variabilidade espacial das áreas propícias ao processo de salinização. No entanto, recomenda- se a análise dos parâmetros físicos e químicos do solo dessas áreas para o aumento da confiabilidade na qualidade desse tipo de mapeamento. / The irrigated perimeters implemented in the State of Paraiba are considered a costeffective alternative quite profitable, promotes the generation of jobs and increases the availability of food. Due to inadequate management of soil and water, that have caused losses in soil quality of these perimeters, degrading them mainly by salinization. Remote sensing is an alternative low-cost technology, good temporal and frequency has the ability to map areas in process of desertification. This research aim to identify potential areas affected by salts in the irrigated perimeter of São Gonçalo (PISG), Sousa-PB, through remote sensing techniques. For this study we used LANDSAT satellite images 8/OLI (average spatial resolution), 216/orbit point 65 of 07/11/2016 date; image of the Google Earth Pro software® from date of 29/02/2016 to serve as auxiliary image and photographic records of the areas on the spot. The supervised classification technique, using the SCP (semi-automatic plugin) in software QGIS (Quantum Gis). The measurement of the quality of the classification took place by means of cross-validation, using statistical parameters such as the accuracy of the producer (EP), accuracy of the user (EU), global (EG) accuracy and Kappa index. The area class supposedly salinated (.ASS) presented EP and I of 89.15% and 88.88%, respectively. The Kappa index resulted in a value of .ASS class 0.8684 was classified as being of excellent quality. The overall quality of the classification is assessed both by EG who presented a 0.9350 value as the Kappa index 0.9252 valued General, being values that represent a rating of excellent quality. The class ASS presented the largest minimum and maximum values of reflectance factor in all the bands in the image, highlighting the band 6 0.47 values and 0.67, respectively. The value of the area classified as being of .ASS class was 1736.75 acres, 31% of the total area of the PISG. The images reviewed discriminate salinated areas and not allowed saline through the variations of shade and reflectance. The images analyzed with the SCP plugin enabled the creation of a map of supervised classification, indicating the spatial variability of the areas prone to salinization process. However, it is recommended that the analysis of the physical and chemical soil parameters of these areas for increased reliability in the quality of this type of mapping.