Les applications vidéo embarquées sont de plus en plus intégrées dans des systèmes de transport intelligents tels que les véhicules autonomes. De nombreux défis sont rencontrés par les concepteurs de ces applications, parmi lesquels : le développement des algorithmes complexes, la vérification et le test des différentes contraintes fonctionnelles et non-fonctionnelles, la nécessité d’automatiser le processus de conception pour augmenter la productivité, la conception d’une architecture matérielle adéquate pour exploiter le parallélisme inhérent et pour satisfaire la contrainte temps-réel, réduire la puissance consommée pour prolonger la durée de fonctionnement avant de recharger le véhicule, etc. Dans ce travail de thèse, nous avons utilisé les technologies FPGAs pour relever certains de ces défis et proposer des architectures matérielles reconfigurables dédiées pour des applications embarquées de traitement vidéo temps-réel. Premièrement, nous avons implémenté une architecture parallèle flexible avec deux contributions principales : (1) Nous avons proposé un modèle générique de distribution/collecte de pixels pour résoudre le problème de transfert de données à haut débit à travers le système. Les paramètres du modèle requis sont tout d’abord définis puis la génération de l’architecture a été automatisée pour minimiser le temps de développement. (2) Nous avons appliqué une technique d’ajustement de la fréquence pour réduire la consommation d’énergie. Nous avons dérivé les équations nécessaires pour calculer le niveau maximum de parallélisme ainsi que les équations utilisées pour calculer la taille des FIFO pour le passage d’un domaine de l’horloge à un autre. Au fur et à mesure que le nombre de cellules logiques sur une seule puce FPGAaugmente, passer à des niveaux d’abstraction plus élevés devient inévitable pour réduire la contrainte de « time-to-market » et augmenter la productivité des concepteurs. Pendant la phase de conception, l’espace de solutions architecturales présente un grand nombre d’alternatives avec des performances différentes en termes de temps d’exécution, ressources matérielles, consommation d’énergie, etc. Face à ce défi, nous avons développé l’outil ViPar avec deux contributions principales : (1) Un modèle empirique a été introduit pour estimer la consommation d’énergie basé sur l’utilisation du matériel (Slice et BRAM) et la fréquence de fonctionnement ; en plus de cela, nous avons dérivé les équations pour estimer les ressources matérielles et le temps d’exécution pour chaque alternative au cours de l’exploration de l’espace de conception. (2) En définissant les principales caractéristiques de l’architecture parallèle comme le niveau de parallélisme, le nombre de ports d’entrée/sortie, le modèle de distribution des pixels, ..., l’outil ViPar génère automatiquement l’architecture matérielle pour les solutions les plus pertinentes. Dans le cadre d’une collaboration industrielle avec NAVYA, nous avons utilisé l’outil ViPar pour implémenter une solution matérielle parallèle pour l’algorithme de stéréo matching « Multi-window Sum of Absolute Difference ». Dans cette implémentation, nous avons présenté un ensemble d’étapes pour modifier le code de description de haut niveau afin de l’adapter efficacement à l’implémentation matérielle. Nous avons également exploré l’espace de conception pour différentes alternatives en termes de performance, ressources matérielles, fréquence, et consommation d’énergie. Au cours de notre travail, les architectures matérielles ont été implémentées et testées expérimentalement sur la plateforme d’évaluation Xilinx Zynq ZC706. / Embedded video applications are now involved in sophisticated transportation systems like autonomous vehicles. Many challenges faced the designers to build those applications, among them: complex algorithms should be developed, verified and tested under restricted time-to-market constraints, the necessity for design automation tools to increase the design productivity, high computing rates are required to exploit the inherent parallelism to satisfy the real-time constraints, reducing the consumed power to extend the operating duration before recharging the vehicle, etc. In this thesis work, we used FPGA technologies to tackle some of these challenges to design parallel reconfigurable hardware architectures for embedded video streaming applications. First, we implemented a flexible parallel architecture with two main contributions: (1)We proposed a generic model for pixel distribution/collection to tackle the problem of the huge data transferring through the system. The required model parameters were defined then the architecture generation was automated to minimize the development time. (2) We applied frequency scaling as a technique for reducing power consumption. We derived the required equations for calculating the maximum level of parallelism as well as the ones used for calculating the depth of the inserted FIFOs for clock domain crossing. As the number of logic cells on a single FPGA chip increases, moving to higher abstraction design levels becomes inevitable to shorten the time-to-market constraint and to increase the design productivity. During the design phase, it is common to have a space of design alternatives that are different from each other regarding hardware utilization, power consumption and performance. We developed ViPar tool with two main contributions to tackle this problem: (1) An empirical model was introduced to estimate the power consumption based on the hardware utilization (Slice and BRAM) and the operating frequency. In addition to that, we derived the equations for estimating the hardware resources and the execution time for each point during the design space exploration. (2) By defining the main characteristics of the parallel architecture like parallelism level, the number of input/output ports, the pixel distribution pattern, etc. ViPar tool can automatically generate the parallel architecture for the selected designs for implementation. In the context of an industrial collaboration, we used high-level synthesis tools to implement a parallel hardware architecture for Multi-window Sum of Absolute Difference stereo matching algorithm. In this implementation, we presented a set of guiding steps to modify the high-level description code to fit efficiently for hardware implementation as well as we explored the design space for different alternatives in terms of hardware resources, performance, frequency and power consumption. During the thesis work, our designs were implemented and tested experimentally on Xilinx Zynq ZC706 (XC7Z045- FFG900) evaluation board.

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

Le domaine de l'embarqué connaît depuis quelques années un essor important avec le développement d'applications de plus en plus exigeantes en calcul auxquels les architectures traditionnelles à base de processeurs (mono/multi cœur) ne peuvent pas toujours répondre en termes de performances. Si les architectures multiprocesseurs ou multi cœurs sont aujourd'hui généralisées, il est souvent nécessaire de leur adjoindre des circuits de traitement dédiés, reposant notamment sur des circuits reconfigurables, permettant de répondre à des besoins spécifiques et à des contraintes fortes particulièrement lorsqu'un traitement temps-réel est requis. Ce travail présente l'étude des problèmes d'ordonnancement dans les architectures hétérogènes reconfigurables basées sur des processeurs généraux (CPUs) et des circuits programmables (FPGAs). L'objectif principal est d'exécuter une application présentée sous la forme d'un graphe de précédence sur une architecture hétérogène CPU/FPGA, afin de minimiser le critère de temps d'exécution total ou makespan (Cmax). Dans cette thèse, nous avons considéré deux cas d'étude : un cas d'ordonnancement qui tient compte des délais d'intercommunication entre les unités de calcul CPU et FPGA, pouvant exécuter une seule tâche à la fois, et un autre cas prenant en compte le parallélisme dans le FPGA, qui peut exécuter plusieurs tâches en parallèle tout en respectant la contrainte surfacique. Dans un premier temps, pour le premier cas d'étude, nous proposons deux nouvelles approches d'optimisation, GAA (Genetic Algorithm Approach) et MGAA (Modified Genetic Algorithm Approach), basées sur des algorithmes génétiques. Nous proposons également de tester un algorithme par séparation et évaluation (méthode Branch & Bound). Les approches GAA et MGAA proposées offrent un très bon compromis entre la qualité des solutions obtenues (critère d'optimisation de makespan) et le temps de calcul nécessaire à leur obtention pour résoudre des problèmes à grande échelle, en comparant à la méthode par séparation et évaluation (Branch & Bound) proposée et l'autre méthode exacte proposée dans la littérature. Dans un second temps, pour le second cas d'étude, nous avons proposé et implémenté une méthode basée sur les algorithmes génétiques pour résoudre le problème du partitionnement temporel dans un circuit FPGA en utilisant la reconfiguration dynamique. Cette méthode fournit de bonnes solutions avec des temps de calcul raisonnables. Nous avons ensuite amélioré notre précédente approche MGAA afin d'obtenir une nouvelle approche intitulée MGA (Multithreaded Genetic Algorithm), permettent d'apporter des solutions au problème de partitionnement. De plus, nous avons également proposé un algorithme basé sur le recuit simulé, appelé MSA (Multithreaded Simulated Annealing). Ces deux approches proposées, basées sur les méthodes métaheuristiques, permettent de fournir des solutions approchées dans un intervalle de temps très raisonnable aux problèmes d'ordonnancement et de partitionnement sur système de calcul hétérogène / The domain of the embedded systems becomes more and more attractive in recent years with the development of increasing computationally demanding applications to which the traditional processor-based architectures (either single or multi-core) cannot always respond in terms of performance. While multiprocessor or multicore architectures have now become generalized, it is often necessary to add to them dedicated processing circuits, based in particular on reconfigurable circuits, to meet specific needs and strong constraints, especially when real-time processing is required. This work presents the study of scheduling problems into the reconfigurable heterogeneous architectures based on general processors (CPUs) and programmable circuits (FPGAs). The main objective is to run an application presented in the form of a Data Flow Graph (DFG) on a heterogeneous CPU/FPGA architecture in order to minimize the total running time or makespan criterion (Cmax). In this thesis, we have considered two case studies: a scheduling case taking into account the intercommunication delays and where the FPGA device can perform a single task at a time, and another case taking into account parallelism in the FPGA, which can perform several tasks in parallel while respecting the constraint surface. First, in the first case, we propose two new optimization approaches GAA (Genetic Algorithm Approach) and MGAA (Modified Genetic Algorithm Approach) based on genetic algorithms. We also propose to compare these algorithms to a Branch & Bound method. The proposed approaches (GAA and MGAA) offer a very good compromise between the quality of the solutions obtained (optimization makespan criterion) and the computational time required to perform large-scale problems, unlike to the proposed Branch & Bound and the other exact methods found in the literature. Second, we first implemented an updated method based on genetic algorithms to solve the temporal partitioning problem in an FPGA circuit using dynamic reconfiguration. This method provides good solutions in a reasonable running time. Then, we improved our previous MGAA approach to obtain a new approach called MGA (Multithreaded Genetic Algorithm), which allows us to provide solutions to the partitioning problem. In addition, we have also proposed an algorithm based on simulated annealing, called MSA (Multithreaded Simulated Annealing). These two proposed approaches which are based on metaheuristic methods provide approximate solutions within a reasonable time period to the scheduling and partitioning problems on a heterogeneous computing system

Tous les secteurs industriels sont aujourd'hui soumis à une pression économique importante et à une concurrence internationale accrue de part la globalisation des marchés. Pour répondre à cet état de fait, les entreprises sont contraintes d'innover et d'améliorer le cycle d'élaboration des produits et/ou processus depuis l'idée jusqu'au la mise sur le marché des produits. L'évolutivité rapide des produits et de la concurrence ont conduit les entreprises industrielles à faire un pas supplémentaire en imaginant de nouveaux systèmes de fabrication pour assurer simultanément une haute productivité et une haute flexibilité avec la contrainte nouvelle de changements rapides de famille de pièces. Le principe de « reconfigurabilité » de système de fabrication répond à ces contraintes. Or, il faut aujourd'hui faire preuve d'une très grande réactivité, pouvoir répondre rapidement à l'apparition d'un nouveau produit (évolution du design) et/ou une nouvelle demande (fluctuation de volume) afin de rester compétitif. L'objectif de notre travail est de proposer une méthodologie de conception concernant les « Machines-Outils Reconfigurable » (MORs). Ces nouvelles machines-outils disposant de multibroches sont une réponse face aux fluctuations (changements fréquents) de la demande, de manière rapide et rentable en tenant compte du nombre croissant de variantes (variabilité en fonctionnalités et en volumes). La particularité de ce type de machine par rapport aux autres types conventionnels réside dans la possibilité d'évolution au niveau de la capacité et/ou de la flexibilité et d'exécuter simultanément plusieurs opérations à l'aide de broches actionnant de façon simultanée. Le domaine concerné porte sur la fabrication de famille de pièces mécaniques essentiellement prismatiques utilisant les techniques d'usinage (fraisage, opérations axiales

Les applications de télécommunications mobiles et de multimédia, notamment dans le domaine de l'embarqué, deviennent de plus en plus complexes au niveau calculatoire et consomment de plus en plus d'énergie. Afin de palier aux besoins calculatoires et énergétiques de ces applications, les concepteurs se sont orientés vers les architectures hybrides, associant des systèmes de nature et paradigme différents. Ces architectures ont retenu l'attention des concepteurs parce qu'elles présentent un bon compromis coût/performances calculatoires d'autant plus qu'elles possèdent des propriétés énergétiques intéressantes. En outre, l'émergence dans la dernière décade des architectures reconfigurables dynamiquement associant haute performance et encore plus de flexibilité, a fait que les dernières générations des architectures hybrides associent un ou plusieurs processeurs à une ou plusieurs architectures reconfigurables dynamiquement (ARD). Cette thèse s'inscrit dans cette thématique et a ainsi pour objectif d'apporter une modélisation précise de ces architectures ainsi que des méthodologies permettant d'exploiter leurs potentiels de performances. Une modélisation des mécanismes d'échange d'informations entre un processeur couplé à une ressource reconfigurable est d'abord proposée ce qui a permis une identification précise de modèles de performances. En utilisant ces modèles de performances, une méthodologie d'adéquation algorithme architecture permettant suivant les paramètres de l'application de déterminer le couplage CPU/ARD adéquat est présentée. Nous introduisons ces modèles de performances dans le flot de développement logiciel de ces architectures afin de permettre un partitionnement temporel automatique basé sur la détermination de la surface (en nombre d'unités fonctionnelles) de l'ARD nécessaire pour avoir des performances optimales et ce en trouvant le facteur de déroulage de boucle qui assure le maximum de performances pour l'architecture hybride. Le dernier aspect de ce travail concerne la validation de ces méthodologies et leur mise en oeuvre. Nous présentons pour cela les mécanismes d'implémentation d'un démodulateur multimode DVB-T/H et d'un récepteur WCDMA dynamique sur une architecture hybride reconfigurable dynamiquement.

La technologie MEMS pour les applications hyperfréquences, s'est développée depuis quelques années<br />avec pour objectif d'améliorer les performances des circuits et dispositifs microondes. De nombreux composants<br />ont été développés, démontrant alors une importante réduction des pertes et une plus grande linéarité que leurs<br />principaux concurrents: les composants semi-conducteurs. Notre étude a porté donc sur la conception d'un<br />micro-commutateur et son intégration dans des circuits microondes reconfigurables.<br />Dans un premier temps, nous présentons dans le manuscrit un état de l'art de la technologie MEMS et<br />des composants hyperfréquences qui en résultent. Le fonctionnement de commutateurs micromécaniques y est<br />plus particulièrement étudié. Les principaux atouts et limitations sont également présentés avec quelques<br />domaines d'application où ces composants peuvent contribuer à une amélioration de performances.<br />La seconde partie de ces travaux est dédiée à la conception mécanique et électromagnétique d'un microcommutateur<br />à contact ohmique. L'objectif de cette étude était de réaliser un composant fiable avec de bonnes<br />performances. L'optimisation de ce composant y est présentée, validée par des performances mécaniques et<br />électriques des dispositifs réalisés.<br />La dernière partie de ces travaux concerne le développement de nouvelles topologies de circuits<br />hyperfréquences reconfigurables équipés de micro-commutateurs à contact ohmique. Nous y présentons trois<br />applications dont la conception de filtres passe-bande avec un accord discret sur une large plage de fréquences<br />(20% et 44% d'accord). Nous montrons également comment maintenir les pertes de ces dispositifs à un faible<br />niveau, en conservant les facteurs de qualité de ces composants reconfigurables à une valeur élevée.

Dans une aviation où la sécurité des vols est au cœur des préoccupations des constructeurs, le contrôle de santé des structures est l'un des nouveaux pôles majeurs de recherche et développement engagé par la communauté aéronautique depuis ces dix dernières années. Un système SHM (structural Heath monitoring) intégré aux structures avioniques (tels que le sont déjà les systèmes de monitoring des moteurs) permettrait de : * rendre l'aviation plus sûre et éviterait certains des accidents aériens ; * réduire les coûts de maintenance ; * alléger, à terme, le poids total car cela permettrait de d'éviter les sur-renforcements structuraux actuels. Le travail développé durant cette thèse, dans le cadre d'un projet industriel, concerne le développement de solutions exploitant l'utilisation de nœuds piezoélectriques au sein de microsystèmes reconfigurables dédiés à la détection de défauts dans des éléments de structure d'avion. L'exploitation de données issues de la génération/capture d'ondes de Lamb ainsi que des techniques se basant sur l'étude de l'impédance électromécanique du capteur ont été développées et étudiées sur différents types de défauts identifiés tels que cracks, corrosion etc... La méthode proposée repose sur la comparaison et l'évolution dans le temps de signatures de réseaux de capteurs utilisant l'effet piezoélectrique et placés sur des éléments choisis de structures avioniques. L'interface capteur-matériau a été spécialement étudiée afin de garantir le couplage le plus efficace possible. Les techniques de " monitoring " ainsi développées ont été testées sur des structures aéronautiques extraites d'ATR72 et des structures sandwichs en matériaux composites. Différentes solutions d'intégration de ces capteurs et nœuds ont été passées en revue et une démarche a été proposée, allant de l'architecture des effecteurs au conditionnement et à la transmission des signaux et informations d'intéret. Une nouvelle vision de l'électronique de détection de défauts, permettant de développer une instrumentation " universelle " de capteurs à travers une combinaison de circuits numériques/analogiques reconfigurables à entrées/sorties versatiles, a été implémentée et testée avec succès.

Le domaine de l'electronique embarquee est une dimension essentielle des technologies de<br />l'information et de la communication. Le terme systemes enfouis désigne son intégration sous<br />forme de composants d'un système plus complexe issus des domaines de l'avionique, de l'automobile,<br />des objets mobiles communiquants, du multimedia etc. Leur realisation sous la forme<br />de systemes sur silicium (SOC) souligne la complexite et l'heterogeneité qui les caractérisent<br />desormais. La maitrise de la conception des SOC représente un enjeu économique majeur a la<br />hauteur de la place qu'ils occupent dans tous les secteurs d'activites (industriel, loisirs, domestique).<br />Les outils et méthodes pour la conception de SOC constituent un domaine de recherche<br />multi-formes dont le but global est de concevoir rapidement des systemes qui soient fiables,<br />performants et efficaces d'un point de vue energétique.<br />Ce document est une synthese de mes recherches effectues dans le domaine général des<br />outils et methodes de conception de SOC. Plus précisément, les travaux detailles ici traitent des<br />differents aspects d'un domaine unique a savoir l'exploration de l'espace de conception des SOC<br />eventuellement reconfigurables. Ces travaux de recherche s'articulent principalement autour de<br />six projets menes depuis la these de doctorat. Il s'agit de l'exploration de la hierarchie memoire,<br />du projet Design Trotter pour l'exploration des solutions architecturales de la specification<br />algorithmique jusqu'au niveau tache au sens temps réel. Dans le domaine de la gestion des<br />entrees/sortie les projets presentes traitent d'un exemple d'interface reseau / flux multimédia<br />et d'un environnement μSpider de synthese et de dimensionnement de Network On Chip. Enfin,<br />le document présente le projet en cours dans le domaine des architectures auto-reconfigurables.

[ES] El creciente número de dispositivos intercambiando datos ha empujado a las empresas del sector espacial a utilizar bandas de frecuencia cada vez más altas, como Ku, K y Ka, ya que permiten emplear canales de frecuencia más anchos. A medida que disminuye la longitud de onda, el tamaño de los filtros se reduce y, por tanto, son más sensibles a las desviaciones de fabricación. Para compensar estos errores, es necesario emplear elementos de sintonía en la etapa de diseño. En este contexto presentamos una estrategia de diseño que permite incluir todos los factores no ideales, como elementos de sintonía o esquinas redondeadas, en las simulaciones finales de filtros y multiplexores. Una vez se han fabricado los filtros es necesario ajustar manualmente los elementos de sintonía hasta recuperar la respuesta objetivo. Sin embargo, para realizar esta tarea con éxito es necesario tener mucha experiencia previa y, aún así, conlleva un tiempo considerable. Por tanto, también proponemos un procedimiento de sintonización eficiente y sistemático que permite a cualquier persona, independientemente de su experiencia previa en sintonización, realizar esta tarea con éxito. Además del aumento de las tasas de transmisión, otros desafíos del sector espacial son reducir el tamaño y peso de sus componentes, así como dotarlos de capacidad dereconfiguración. Emplear dispositivos multifunción como filtros multibanda o dispositivos reconfigurables es una posible solución. En este contexto, proponemos una nueva familia de filtros multibanda en guía de ondas que puede adaptarse a las futuras necesidades del sector espacial. Con el mismo objetivo, también proponemos una familia de dispositivos reconfigurables de varios estados discretos que pueden modificar su comportamiento de forma remota. / [CA] El creixent nombre de dispositius intercanviant dades ha empés a les empreses del sector espacial a utilitzar bandes de freqüència cada vegada més altes, com Ku, K i Ka, ja que permeten fer servir canals de freqüència més amples. A mesura que la longitud d'ona disminueix, la mida dels filtres es redueix i, per tant, són més sensibles a les desviacions de fabricació. Per compensar aquests errors, és necessari fer servir elements de sintonia en l'etapa de disseny. En aquest context presentem una estratègia de disseny que permet incloure tots els factors no ideals, com a elements de sintonia o cantonades arrodonides, en les simulacions finals de filtres i multiplexors. Una vegada s'han fabricat els filtres és necessari ajustar manualment els elements de sintonia fins a recuperar la resposta objectiu. Però, per realitzar aquesta tasca amb èxit és necessari tenir molta experiència prèvia i, així i tot, comporta un temps considerable. Per tant, també proposem un procediment de sintonització eficient i sistemàtic que permet a qualsevol persona, independentment de la seua experiència prèvia en sintonització, realitzar aquesta tasca amb èxit. A més de l'augment de les taxes de transmissió, altres desafiaments de el sector espacial són reduir la mida i pes dels seus components, així com dotar-los de capacitat de reconfiguració. Emprar dispositius multifunció com filtres multibanda o dispositius reconfigurables és una possible solució. En aquest context, proposem una nova família de filtres multibanda en guia d'ones que pot adaptar-se a les futures necessitats del sector espacial. Amb el mateix objectiu, també proposem una família de dispositius reconfigurables de diversos estats discrets que poden modificar el seu comportament de forma remota. / [EN] The need for ever increasing data rate of modern communication systems has motivated companies in the space sector to exploit higher frequency bands, such as Ku, K and Ka, in order to offer wider bandwidths to their customers. However, as the frequency increases, the wavelength decreases, and all waveguide hardware becomes smaller and more sensitive to deviations from the ideal dimensions that normally occur when manufacturing the devices. In order to compensate for these deviations (or errors), tuning elements must then be added to the hardware and included in the design process. In this context, therefore, we focus on the investigation of novel design strategies for filters and multiplexers with the objective of including all necessary non-ideal factors in the design process. It is important to note in this context that, once the filters are manufactured, the tuning elements are usually adjusted manually until the desired target performance has been achieved. However, successfully performing this task requires a considerable amount of time and very significant previous experience in tuning microwave filters. Consequently, an additional goal of our research work is to propose efficient and systematic tuning procedures so that anyone, regardless of their previous tuning experience, can successfully perform this difficult task. In addition to the increasing data rates, another current challenge of advanced communication systems is the ability to be reconfigured remotely to adjust to changes in costumer demands. The use of multi-function or reconfigurable devices is then an attractive possible solution. In this context, therefore, we also investigate new families of multi-band waveguide filters that can be used to accommodate several pass bands in the same filtering device. Furthermore, we also propose a new family of reconfigurable devices with several discrete states that can be easily controlled remotely. / Melgarejo Lermas, JC. (2021). Advanced Techniques for the Design and Optimization of Multi-Band and Reconfigurable Microwave Waveguide Filters [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172728

Ce travail de thèse porte sur la conception de dispositifs filtrants accordables, c'est-à-dire pouvant commuter leurs caractéristiques d'un standard à un autre afin de réduire l’encombrement des chaines émission/réception d’un dispositif multistandard. Les filtres les plus utilisés actuellement sont des filtres acoustiques. En effet, ces filtres sont difficilement intégrables dans une technologie silicium et ils restent parmi les dispositifs passifs les plus encombrants du front-end RF. De plus, ils ne permettent pas d’avoir de bonnes performances en pertes d’insertion, en sélectivité et en accordabilité fréquentielle. De ce fait, des solutions alternatives sont à l’origine de ces travaux de thèse. Nous avons considéré tout d’abord un filtre actif qui a la possibilité de régler sa fréquence de résonnance, d’une part à la fréquence de résonnance du système Wifi et d’autre part, à la fréquence de résonnance du système Zigbee. Ensuite, une autre solution a été proposée dans le dernier chapitre qui consiste à réaliser une structure active filtrante bi-bande intégrée. Cette solution a pour avantage de récolter simultanément les données des systèmes opérant dans les deux bandes de fréquences visés. Les résultats obtenus des circuits réalisés sont validés par des simulations et de mesures. / This thesis concerns the design of tunable filter devices that can switch theirs characteristics from one standard to another in order to reduce the congestion of emission/reception chain of multi-standard systems. The most commonly used filters are acoustic filters. Indeed, these filters are difficult to be integrated in silicon technology and they remain one of the most bulky passive devices of the RF front-end. In addition, they don’t achieve good performance in insertion loss, frequency selectivity and tunability. Therefore, alternative solutions are at the origin of this thesis. An active filter is considered with the possibility of adjusting the resonance frequency: the resonant frequency of the Wifi system and the resonance frequency of the Zigbee system. Moreover, another solution is proposed in the last chapter, which consists to achieve a dual band structure of integrated active filter. This solution has the advantage to simultaneously collect data provided from the operating systems located in the two specified frequencies bands. Simulations and measurements validate the results of the realized circuits.