In this Master thesis, microwave connections between circuit boards are constructed. The primary frequency band is the X-band (8-12 GHz). The purpose of the connections is to enable a more simple and cheaper way of mounting the circuit boards inside a container. The connections have been designed and evaluated, using different computer programs. A few prototypes have been built and measured. The main goal of this Master thesis was to design a connection, that would be useful in practice. The connections should be easy to manufacture and have a good performance. They should also have a high tolerance for manufacturing errors. The main part of this report contains descriptions of different designs. The designs are presented together with simulated and measured results. The report contains designs based upon coplanar waveguides and a phase shifting technique. The result shows that designs that are using coplanar waveguides are good. The phase shifting technique has some limitations and need to be developed further.

Communication and reconnaissance systems are requiring increasing flexibility concerning functionality and efficiency for multiband and broadband frequency applications. Circuit-based reconfiguration mechanisms continue to promote radio frequency (RF) application flexibility; however, increasing limitations have resulted in hindering performance. Therefore, the implementation of a "wireless" reconfiguration mechanism provides the required agility and amicability for microwave circuits and antennas without local overhead. The wireless reconfiguration mechanism in this thesis integrates dynamic, fluidic-based material systems to achieve electromagnetic agility and reduce the need for "wired" reconfiguration technologies. The dynamic material system component has become known as electromagnetically functionalized colloidal dispersions (EFCDs). In a microfluidic reconfiguration system, they provide electromagnetic agility by altering the colloidal volume fraction of EFCDs - their name highlights the special considerations we give to material systems in applied electromagnetics towards lowering loss and reducing system complexity. Utilizing EFCDs at the RF device-level produced the first circuit-type integration of this reconfiguration system; this is identified as the coaxial stub microfluidic impedance transformer (COSMIX). The COSMIX is a small hollowed segment of transmission line with results showing a full reactive loop (capacitive to inductive tuning) around the Smith chart over a 1.2 GHz bandwidth. A second microfluidic application demonstrates a novel antenna reconfiguration mechanism for a 3 GHz microstrip patch antenna. Results showed a 300 MHz downward frequency shift by dielectric colloidal dispersions. Magnetic material produced a 40 MHz frequency shift. The final application demonstrates the dynamically altering microfluidic system for a 3 GHz 1x2 array of linearly polarized microstrip patch antennas. The parallel microfluidic capillaries were imbedded in polydimethylsiloxane (PDMS). Both E- and H-plane designs showed a 250 MHz frequency shift by dielectric colloidal dispersions. Results showed a strong correlation between decreasing electrical length of the elements and an increase of the volume fraction, causing frequency to decrease and mutual coupling to increase. Measured, modeled, and analytical results for impedance, voltage standing wave ratio (VSWR), and radiation behavior (where applicable) are provided.

Ces travaux de thèse se situent dans le domaine du multiplexage hyperfréquence pour les systèmes de télécommunication de Guerre Électronique. Ils s'inscrivent dans le cadre d'une étude portant sur la miniaturisation des solutions actuelles de multiplexage visant à réduire l'encombrement et donc le coût de fabrication de ce type de dispositifs Radar. L'objectif est donc de proposer une alternative aux technologies et architectures classiques de multiplexeurs qui, bien que performantes, pâtissent d'un encombrement et d'un poids prohibitifs pour les systèmes aéroportés du futur. Le multiplexage en fréquence permet un découpage d'un spectre électromagnétique en un certain nombre de bandes de fréquence (canaux) dont le nombre, la largeur et l'espacement dépendent de l'application visée. L'objectif de ces travaux est donc d'étudier la faisabilité d'un multiplexeur en technologie planaire, découpant la bande 2-18GHz en 16 canaux contigus. L'enjeu de cette étude concerne autant l'architecture globale du composant que le choix de la topologie des différents filtres qui le composent, afin de respecter un cahier des charges très contraignant en termes de performances électriques ou d'encombrement. La connexion et la cohabitation des différents filtres au sein du multiplexeur est également un paramètre critique de l'étude, et nécessite une attention particulière. Nous proposons ici un découpage en fréquence singulier impliquant l'utilisation d'une architecture originale de multiplexeur utilisant divers composants passifs tels qu'un diviseur de puissance de type Wilkinson, des duplexeurs ou encore plusieurs quadriplexeurs (banques de quatre filtres). Ces travaux ont donc été divisés en sous-blocs dont nous prouvons, pour chacun d'eux, la faisabilité en technologie planaire. Les duplexeurs utilisent une topologie originale dite " flèche " dont nous développons la synthèse et les quadriplexeurs HF sont basés sur la topologie DBR développée au laboratoire. Les quadripexeurs BF sont, quant à eux, basés sur différentes topologies large bande (interdigitée, à stubs CO ou CC). La validité de l'architecture globale proposée est également avérée. Au cours de cette thèse, divers outils d'aide à la conception des circuits hyperfréquences complexes ont été développés afin de simplifier au maximum le flot de conception classique et donc de diminuer les temps de réglage. Plusieurs réalisations et de nombreuses simulations électromagnétiques viennent étayer les résultats et confirmer l'acuité des outils utilisés.

In order to predict the behaviour of bolted steel connections, different methods can be applied to calculate the design tension resistance. In this thesis, the tension resistance is evaluated in the context of the so called Component Method according to Eurocode 3 part 1-8. The design approach establishes a unified procedure of modelling steel joints. Each joint configuration is decomposed into its basic components depending on loading type. In order to design the resistance of components subjected to tensile forces, a simple substitute model, the so-called Tstub flange is adopted. The Component Method is rather complicated to apply for all joint configurations. Therefore, the aim of this thesis is to create a brief and facilitated handbook covering the most common types of connections Kadesjös’ engineers deal with. The topic to be studied is rather comprehensive. Thus, this work is only focusing on the resistance calculation of components located in tension zone of HEA-sections in order to go deeper into the equivalent T-stub approach. To get a complete view about the designing procedure, general information about the Component Method are gathered by a literature study. Thereafter, the technical rules for calculation introduced in codes and standards were used to generate a general solution algorithm for two different connection configurations. The calculations have been performed using Mathcad, and the obtained results from a parametric analysis for particular profiles in each example are then summarised in tables and diagrams using Microsoft Excel. / Att förutse skruvförbands beteende kan kräva tillämpning av diverse metoder. Metoderna används för att kalkylera den dimensionerande lastkapaciteten. I denna avhandling värderas lastkapaciteten i enlighet med den så kallade Komponentmetoden från del 1-8 i Eurokod 3. Denna dimensioneringsmetod fastslår en enhetlig procedur när det gäller modelleringen av stålförband. Varje förbandstyp bryts ner till sina baskomponenter med avseende på belastningstypen. För att beräkna den dimensionerande lastkapaciteten för dragbelastade komponenter används en förenklad substitutionsmodell en så kallad T-knut. Komponentmetoden är något komplicerad att tillämpa för alla former av skruvförband. Därmed är den huvudsakliga ambitionen med arbetet att skapa en kortfattad handbok vars syfte är att täcka de vanligaste typerna av skruvförband som Kadesjös konstruktörer använder sig av. Ämnet som kommer att studeras är relativt omfattande, således bestämdes det att i huvudsak sätta fokus på bärförmågan hos komponenter i dragzonen för HEA-profiler och därav dyka djupare i den ekvivalenta T-knutmetodiken. För att få en helhetsbild av dimensioneringsprocessen samlades allmän information om komponentmetoden genom litteraturstudier. Därefter användes dimensioneringsreglerna, presenterade i koder och standarder, för beräkning av lastkapacitet. Dessa utnyttjades för att generera en lösningsalgoritm för två skilda förband. Beräkningen genomfördes med hjälp av beräkningsprogrammet Mathcad. De erhållna resultaten, från en parametrisk analys för särskilda profiler i varje exempel, sammanfattades i form av tabeller och diagram med hjälp av Microsoft Excel.

[ES] La presente tesis doctoral tiene como objetivo fundamental desarrollar nuevas estructuras capacitivas de filtrado en guía de ondas rectangular que sean capaces de proporcionar mayores ancho de banda en la banda de paso y, al mismo tiempo, mejorar la respuesta fuera de banda. Estas nuevas estructuras guiadas han sido pensadas para ofrecer nuevas soluciones tecnológicas para los filtros de microondas de alta frecuencia, con una variedad de diferentes funciones de transferencia, abordando específicamente las necesidades de los futuros sistemas de telecomunicaciones para aplicaciones terrestres y espaciales. En este contexto, por lo tanto, discutimos en este documento el estudio, diseño y fabricación de varios tipos de filtros de microondas en guía de ondas rectangular que muestran una mejora significativa con respecto al estado del arte. Las soluciones que discutimos se obtienen introduciendo modificaciones simples en la estructura de los filtros de microondas clásicos. Varias técnicas que emplean iris híbridos, resonadores con salto de impedancia, configuración en escalera y uniones T en plano E con conexiones en cortocircuito o manifold, se utilizan con éxito para cumplir con las exigentes especificaciones de los futuros sistemas para aplicaciones terrestres y espaciales. Además, un desafío actual adicional al que se enfrentan todos los diseñadores de equipos y componentes de microondas es la necesidad de reducir tanto su tamaño físico como su masa (o peso). Para abordar este problema, discutimos en este documento el uso de aperturas resonantes en guías de ondas rectangulares, presentando una nueva familia de filtros que se pueden usar para implementar funciones complejas de transferencia de banda única y banda doble con una reducción significativa de tamaño y masa. En los siguientes capítulos de esta tesis doctoral, cada tema se analiza en detalle, incluyendo las formulaciones teóricas básicas, los procedimientos de diseño, los resultados de las simulaciones electromagnéticas de onda completa, las consideraciones de fabricación y el rendimiento medido de una serie de prototipos. En todos los casos se ha encontrado una excelente concordancia entre las mediciones y las simulaciones realizadas, validando así completamente tanto las estructuras novedosas propuestas como sus procedimientos de diseño. / [CA] La present tesi doctoral té com a objectiu fonamental el desenvolupament de noves estructures capacitives de filtrat en guia d'ones rectangular que siguen capaços de proporcionar major ample de banda en la banda de pas i millorar, al mateix temps, la resposta fora de banda. Aquestes noves estructures guiades han sigut pensades per a oferir noves solucions tecnològiques per a filtres de microones d'alta freqüència, amb una varietat de diferents funcions de transferència, abordant específicament les necessitats dels futurs sistemes de telecomunicacions per a aplicacions terrestres i espacials. En aquest context, per tant, discutim en aquest document l'estudi, disseny i fabricació de diversos tipus de filtres de microones en guia d'ones rectangular que mostren una millora significativa respecte a l'estat de l'art. Les solucions que discutim s'obtenen introduint modificacions simples en l'estructura dels filtres de microones clàssics. Diverses tècniques que fan ús d'iris híbrids, ressonadors amb salt d'impedància, configuració en escala i unions T en plànol E amb connexions en curtcircuit o col·lector, s'utilitzen amb èxit per a complir amb les exigents especificacions dels sistemes futurs per a aplicacions terrestres i espacials. A més, un desafiament actual addicional al qual s'enfronten tots els dissenyadors d'equips i components de microones és la necessitat de reduir tant la seua grandària física com la seua massa (o pes). Per a abordar aquest problema, discutim en aquest document l'ús d'obertures ressonants en guies d'ones rectangulars, presentant una nova família de filtres que es poden usar per a implementar funcions complexes de transferència de banda única i doble banda amb una reducció significativa de grandària i massa. En els següents capítols d'aquesta tesi doctoral, cada tema s'analitza detalladament, incloent les formulacions teòriques bàsiques, els procediments de disseny, els resultats de les simulacions electromagnètiques d'ona completa, les consideracions de fabricació i el rendiment mesurat d'una sèrie de prototips. En tots els casos s'ha trobat una excel·lent concordança entre el mesurament i les simulacions realitzades, validant així completament tant les estructures noves propostes com els seus procediments de disseny. / [EN] The main objective of this doctoral thesis is the development of new capacitive filtering structures in rectangular waveguide that are able to provide wide bandwidths in the pass-band and improve, at the same time, the out-of-band response. These new guided structures have been developed in order to offer new technological solutions for high-frequency microwave filters, with a variety of different transfer functions, addressing specifically the needs of future telecommunication systems for both ground and space applications. In this context, therefore, we discuss in this document the study, design and manufacture of several types of microwave filter in rectangular waveguide that show a significant improvement with respect to the state-of-the-art. The new solutions that we propose are obtained by introducing simple modifications in the structure of classic microwave filters. Several techniques based on hybrid irises, stepped impedance resonators, staircase configuration and E-plane T-junctions with shorted stubs or manifold connections, are successfully used in order to meet the very demanding specifications of future systems for both ground and space applications. Furthermore, an additional current challenge faced by all designers of microwave components is the need to reduce both their physical size and mass (or weight). To address this issue, we discuss in this document the use of resonant apertures in rectangular waveguide, introducing a new family of filters which can be used to implement complex single and dual-band transfer functions with significant size and mass reduction. In the following chapters of this doctoral thesis, each subject is discussed in detail including the basic theoretical formulations, design procedures, the results of full-wave electromagnetic simulations, manufacturing considerations, and the measured performance of a number of prototypes. Excellent agreement is found in all cases between measurement and simulations, thereby fully validating both the novel structures discussed and their design procedures. / Valencia Sullca, JF. (2021). New Wide-Band Capacitive Filter Structures in Rectangular Waveguide Technology With Enhanced Out-of-Band Response [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180198