Unmanned Aerial Vehicles are often used for reconnaissance, search and rescue, damage assessment, exploration, and other tasks that are dangerous or prohibitively difficult for humans to perform. Often, these tasks include traversing indoor environments where radio links are unreliable, hindering the use of remote pilot links or ground-based control, and effectively eliminating Global Positioning System (GPS) signals as a potential localization method. As a result, any vehicle capable of indoor flight must be able to stabilize itself and perform all guidance, navigation, and control tasks without dependence on a radio link, which may be available only intermittently. Since the availability of GPS signals in unknown environments is not assured, other sensors must be used to provide position information relative to the environment. This research covers a description of different ranging sensors and methods for incorporating them into the overall guidance, navigation, and control system of a flying vehicle. Various sensors are analyzed to determine their performance characteristics and suitability for indoor navigation, including sonar, infrared range sensors, and a scanning laser rangefinder. Each type of range sensor tested has its own unique characteristics and contributes in a slightly different way to effectively eliminate the dependence on GPS. The use of low-cost range sensors on an inexpensive passively stabilized coaxial helicopter for drift-tolerant indoor navigation is demonstrated through simulation and flight test. In addition, a higher fidelity scanning laser rangefinder is simulated with an Inertial Measurement Unit (IMU) onboard a quadrotor helicopter to enable active stabilization and position control. Two different navigation algorithms that utilize a scanning laser and techniques borrowed from Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) are evaluated for use with an IMU-stabilized flying vehicle. Simulation and experimental results are presented for each of the navigation systems.

Avec l'explosion économique et démographique, le besoin en matériaux poreux tels que la nourriture, le bois ou la brique connait une croissance telle que leur commerce est très actif dans le monde entier. La déshydratation des milieux poreux étant l'une des plus importantes et stables méthodes pour leur préservation, il est parfois nécessaire d'utiliser cette méthode pour stocker, transporter et mieux utiliser ces matériaux. Depuis la Seconde Guerre Mondiale, il existe des méthodes de chauffage RF dans bien des domaines. Bien que beaucoup de nouvelles technologies de chauffage sont devenues extrêmement importantes du point de vue commercial et très largement utilisées, le chauffage RF est préféré aux autres moyens de chauffage pour plusieurs raisons: 1) le résultat est plus rapide, nécessitant un moindre temps pour atteindre la température désirée; 2) le chauffage radiofréquence peut être spatialement plus uniforme que les méthodes conventionnelles de chauffage; 3) le chauffage par radiofréquences peut être allumé ou éteint instantanément; 4) il est plus efficace pour un grand volume de nourriture; 5) l'investissement nécessaire est moindre, etc. Cependant on trouve très peu d'information sur le chauffage radiofréquence pour la déshydratation des matériaux poreux dans la littérature. Par conséquent, il est intéressant d'étudier les interactions entre les radiofréquences et les milieux poreux. Afin d'améliorer le taux d'énergie radiofréquence utilisé, cette thèse propose une cavité coaxiale pour étudier le cycle de chauffage radiofréquence d'une pomme de terre dans différents états : solide, liquide et gazeux. Dans un premier temps nous avons étudié les mécanismes de transport de masse et de chaleur dans le milieu poreux sans radiofréquence sur le modèle d'une brique 1D à l'aide d'un code Matlab. Les résultats de simulation ont été comparés qualitativement avec ceux du papier de référence. A partir de ce modèle, nous avons construit et simulé un modèle 2D axisymétrique avec le chauffage radiofréquence périodique d'une pomme de terre. L’équation de Landau et Lifshitz, Looyenga a été utilisées pour prédire le changement de permittivité effective dans la simulation car il est difficile d'obtenir une donnée précise pour un milieu poreux. La salinité de l'échantillon chauffé (qui est une caractéristique très importante) a été estimée. Les effets de différentes périodes, hauteurs de l'échantillon et puissances de la distribution en température ont été étudiés et analysés. Nous avons également mené des expériences similaires pour mesurer les changements de température durant le processus de chauffage. Tous les résultats de simulations sont comparés qualitativement avec les résultats mesurés. De même nous avons effectué des analyses de sensibilité et en avons conclu quelques suggestions concernant l'amélioration des effets du chauffage. A partir de ces suggestions, nous avons proposé un nouveau modèle de chauffage radiofréquence afin de s'affranchir des défauts du modèle précédent. / With the rapid growth of economic and population explosion, the demands for porous media such as foods, woods and bricks enlarge so wildly that their trades are busy around the world. To be stored, transported and utilized better, dehydration of porous media is necessary since drying is one of the most important and stable methods for preserving materials. After World War two, possible RF heating in many domains was suggested. Even though a lot of novel heating technologies have become extremely commercially important and been widely used, RF heating is preferred to the other heating means for several significant reasons: 1) it is rapid and requires less time to come up to the desired process temperature; 2) radio frequency heating may be relatively spatially more uniform than conventional heating; 3) radio frequency heating systems can be turned on or off instantly; 4) it is better for large, thick food; 5) it requires lower investment costs, and so on. However, little information on radio frequency heating for commercial drying of porous media is available in the published literature. Therefore, it will be interesting to research the interaction between RF and porous media. This thesis, to improve the use ratio of RF energy further, proposed a coaxial cell to research RF cycling heating potato with different phases: solid, liquid and gas. The mechanism of mass and heat transport in the porous media without RF energy was studied first by solving the governing equations of 1D brick model with Matlab codes. The calculated results compared qualitatively with those in the reference paper. Based on that model, an axisymmetric 2D model with periodically RF heating potato was built and simulated. Landau and Lifshitz, Looyenga equation was employed to predict the effective permittivity change in the simulation since it is difficult to get the accurate measurement data of porous media. The salinity of heated sample- a very important parameter of the mixing rule-was estimated. The effects of different process period, variation of height of sample and power on the temperature distributions were studied and analyzed. Corresponding experiments were also conducted to measure the temperature change during the heating process. All the simulated results compared qualitatively with the measured ones. Sensitivity analysis was also done and some suggestions on the improvement of heating effect were concluded. Based on the suggestions, a new RF heating model was proposed to overcome the drawbacks of our previous model.

Abstract The purpose of this task is to synthesize a dielectric substrate material through a sintering process, which can be used for non-invasive physiological sensor development. Low loss, high dielectric constant ceramic material is used. Sintering process is employed to ensure stable structure and homogeneous dielectric properties of the substrate. Samples were prepared with TiO2 and in combination with CuO and Al2O3. All samples were measured and validated in 500 MHz to 20 GHz frequency range. Characterization measurements were performed with a Vector Network Analyzer, FieldFox N9918A, and connected to Keysight, open ended coaxial probe and performance probe. Reflection based measurement method was used due to its simplicity, speed and requirement of wideband data. The dielectric measurement results of developed samples show non-frequency dispersive behaviour, high dielectric constant and data was also selected at 2.45 GHz in aligned to the industrial, scientific and medical band. The resulting measurements show the highest dielectric constant of 16.6 at 2.45 GHz with a very low loss behaviour. / Målet är att syntetisera ett material, genom sintringsprocess, som kan användas som ett dielektriskt substrat för utveckling av sensorer. Det dielektriska materialet har keramisk materialstruktur och innehar högt dielektricitetskonstant med låga dielektriska materialförluster. Denna uppgift kräver att dielektriska materialet ska vara stabilt och inneha isotropiska egenskaper efter att genomgått sintringsprocess. Proverna förberedes med TiO2 och även i kombination med TiO2 tillsammans med CuO och Al2O3. Proverna mäts i frekvensområdet 500 MHz till 20 GHz. Mätningarna utförs med Vector Network Analyzer, FieldFox N9918A från Keysight. Resultat som visas och jämförs i arbetet är tagna vid 2.45 GHz eftersom det används och är standardiserat för medicinskt frekvensband. Högsta uppmätta dielektricitetskonstant har värdet av 16,6. Resultaten visar även låga förluster i dielektrikumet.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent l’étude et la fabrication de composants passifs hyperfréquence possédant un facteur de qualité important sur les bandes Q et V. Pour cela, nous nous sommes orientés vers la fabrication de composants volumiques à air. Des lignes coaxiales à section rectangulaire à air ainsi que des filtres à cavité métalliques à air ont été réalisés. Aussi, ces travaux consistent à définir une méthode de fabrication permettant d’obtenir les composants cités précédemment. Plusieurs techniques de micro-fabrication additives ont ainsi été établies afin de répondre à la problématique. / This work concerns the study and the fabrication of passive RF components with a high quality factor on Q/V bands. The components were fabricated with an air-filled 3D architecture. Air-filled rectangular micro-coaxial lines and air filled cavity filters were demonstrated. Also, micro-additive fabrication processes were demonstrated for the realization of the 3D air-filled components.

Ce travail porte sur l'étude expérimentale et numérique de jets coaxiaux de rapports de vitesses débitantes intérieure/extérieure) inférieurs à l’unité, présentant une rotation dans le jet annulaire. Dans un premier temps, des visualisations par tomographie laser ont été réalisées dans les plans méridien et transversaux permettant une description tridimensionnelle de l'écoulement. Pour différents nombres de Reynolds, de rapport de vitesses et de nombre de Swirl, un inventaire des modes dominants a pu être établi. Les champs instantanés de vitesses ont ensuite été mesurés par Vélocimétrie par Imagerie de Particules (PIV). Les résultats de mesures de vitesses longitudinales et azimutales moyennées en temps sont présentés. Une comparaison avec les structures observées par tomographie est proposée. Une décomposition de Fourier a été effectuée permettant d'identifier les modes dominants ainsi que leur position dans la direction radiale. L'approche expérimentale a été suivie par une analyse de stabilité linéaire. Une attention particulière est portée sur l'état de base stationnaire reconstruit à partir des profils de vitesses mesurées par PIV à la sortie du jet. Étant donné que l'écoulement est non parallèle, une approche globale de la stabilité est utilisée. L'étude de la stabilité est basée sur la résolution numérique des équations de Navier-Stokes par des méthodes pseudo-spectrales. L'objectif de cette analyse est de retrouver la carte en mode de Fourier azimutaux observée expérimentalement. Nous nous sommes donc intéressés au taux de croissance le plus élevé de la perturbation pour chaque mode azimutal ainsi qu'à la nature convective/ absolue des modes. Pour finir, une com / This work concerns the experimental and numerical study of coaxial jets with outer to inner velocity ratio lower than unity, presenting a rotation in the annular jet. At first, flow visualizations by tomography laser were used in the meridian and transverse plans in order to provide a spatial description of the flow. For various values of the nondimensional parameters : numbers of Reynolds, outer to inner velocity ratio and Swirl number, an inventory of the dominant modes was be established. Instantaneous velocity fields were then measured by Particle lmaging Velocimetry (PIV). The results of longitudinal and azimuthal time-averaged Velocity fields are presented. A comparison with the structures observed by tomography is proposed. A Fourier decomposition was made allowing to identify the dominant modes as well as their position in the radial direction. Experimental investigation was followed by a linear stability analysis. Special attention is paid to the steady base-flow solution reconstructed from the velocity profiles measured by PIV at the end of the nozzle. Given that the is not parallel, a global approach was used. Study of the stability is based on the numerical solution of the incompressible Navier-Stokes equations with pseudo-spectral methods. The objective of this analysis is to the map of azimuthal Fourier modes observed experimentally. We were thus interested in the most amplified growth rate of the disturbance for every azimuthal mode as well as in the absolute/convective nature of the modes. To conclude, a comparison of the results obtained in both numerical and experimental approaches is proposed.

Las guías coaxiales se emplean frecuentemente en la alimentación e interconexión de un elevado número de dispositivos de microondas y ondas milimétricas utilizados en numerosas aplicaciones prácticas (filtros, diplexores, multiplexores, etc.). Por ello, la caracterización rigurosa y eficiente de la excitación coaxial de dispositivos implementados en tecnología guiada es un tema de investigación muy importante que ha sido tratado ampliamente en la literatura técnica. Sin embargo, el número de contribuciones que se dedican a investigar este tema desde un punto de vista multimodal es realmente reducido. El objetivo fundamental de este trabajo consiste en la caracterización multimodal eficiente de la excitación coaxial de dispositivos implementados en guía rectangular utilizando el método BI-RME (Boundary Integral - Resonant Mode Expansion) 3D. En concreto, en este trabajo se caracterizan dos tipos de configuraciones ampliamente utilizadas en la práctica: la excitación coaxial clásica, y la excitación coaxial en configuración colineal. Este último tipo de excitación se emplea comúnmente en los denominados filtros en configuración comb-line, los cuales también son objeto de investigación en el presente trabajo. En particular, se ha desarrollado una herramienta de análisis y diseño muy eficiente desde un punto de vista computacional que permite caracterizar de forma precisa este tipo de filtros. Otro de los objetivos del presente trabajo es el análisis y el diseño de uniones en guía rectangular compensadas con postes conductores de geometría cilíndrica utilizando la técnica BI-RME 3D. Las uniones diseñadas (codos rectos, uniones en T, uniones T mágica y uniones turnstile) presentan una respuesta eléctrica óptima y, además, el trabajo desarrollado demuestra que la posición relativa del poste en la estructura es un parámetro de diseño muy importante que no se había considerado previamente en la literatura técnica dedicada a este tema. / San Blas Oltra, ÁA. (2008). Análisis y diseño de dispositivos pasivos de microondas y milimétricas en guía de ondas con excitación coaxial [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8308 / Palancia

Master's thesis deals with the design of an antenna system for wireless sound transmission used mainly in professional sound reinforcement. The introductory part deals generally with wireless microphones, frequency bands used and proven antenna types. Next, this work deals with signal distribution that is realized using the antenna splitter. The antenna parts is focused on easy production and real usage, therefore were selected antennas with appropriate properties suitable for small series production. This thesis includes simulation of each device, their real construction design and measurements of built prototypes and final products. All three produced devices – the rack splitter, /4 antenna and Helix antenna are fully working, achieve good parameters and are ready for further manufacturing and easy modifications in case of frequency band change requirement. The conclusion includes an overall assessment of the results achieved.

This master's thesis presents the design and the realization of a low noise amplifier (LNA) for the S band of radio frequency spectrum from 2.3 GHz to 2.4 GHz. This thesis is mainly focused on stability and impedance matching networks study. Ansoft Designer and ANSYS HFSS programs are used for this design to simulate the LNA. Different low noise devices are simulated in order to find the best results for the final design. Moreover, a coaxial cavity resonator is designed in the input of the LNA and works as a band pass filter. Finally, the LNA is fabricated and its properties compared with the simulation results.

The main task of this master’s thesis is to create an interactive computer programme for the design of small and medium television cable circuits. The first part of this document describes main conceptions of a modification and a distribution of television signals. There are also introduced basic topologies of small and medium sized distribution networks, some passive and active elements in the circuit including their usage. There is also described an algorithm for calculation of circuit’s values. The second part contains a detailed description of created programme with all of its functions. A part of this document is made by a sample calculation of the four variants of circuit and its comparison with computer calculation. In suplement are included selected parts of source code.

This thesis deals with development of tool – macros which help to create coaxial cavity filters. It describes problematic design of complex structures at CST Studio Suite 2009. For this purpose macros supporting coarse and fine model to method Tuning – Space Mapping (TSM) was made. This means creating fine model at CST MWS and coarse model at CST DS.