The thesis deals with linearly polarized dielectric rectangular resonator antenna (DRA) operating in the basic mode TEy11 and higher order mode TEy131 at f0 = 10GHz surrounded by an electromagnetic band gap structure (EBG). The dielectric resonator antennas, the EBG structure were designed and a method of integration of both components was developed. The simulated results show a significant improvement of the radiation pattern in the E-plane radiation pattern (narrower main beam, lower level of side lobes, higher directivity) in comparison to a conventional DRA. This was verified by the TEy11 measurement.

Tato diplomová práce se zabývá technologií tlustých vrstev a jejím možným použitím pro nekonvenční aplikace. První část práce je rešeršní a zaměřuje se především na aplikace tlustovrstvé technologie v různých oblastech použití. V teoretické části práce je dále popsána technologie LTCC, včetně technologických postupů výroby. V praktické části jsou řešeny dvě aplikace v tlustovrstvé technologii. Jedná se návrh a výrobu vysokofrekvenčního filtru a optického senzoru tlaku technologií LTCC. V závěru práce jsou provedena měření a jsou zhodnoceny dosažené výsledky.

The Master’s thesis deals with the design of the dielectric resonator antenna array based on the substrate integrated waveguide. The work describes various feed methods of the dielectric resonator antenna and the technique of the design of the antenna. The antenna array was designed in the simulative program ANSYS HFSS at the frequency 10 GHz, subsequently fabricated and measured. The antenna array has the bandwidth of 570 MHz for S11 better than –10 dB and the gain of 12.1 dBi.

The first part of this thesis describes the different systems of the refill cylinders in two-stroke engines The second part introduces the issue of motorcycling class minicross and its specifics. In the final part is presented the construction of a modern two-stroke engine, which can be used for motorcycle class minicross. In the individual chapters are sketched design of the crank mechanism, gears and automatic clutch. Detailed analytical calculations are attached in the appendices at the end of the text in source code form.

This masters thesis deals with low noise amplifier design for frequency range 1 GHz - 3 GHz. There is a short theoretical introduction in the first part of the thesis. There are described parameters and properties of transistors and general two-ports. Description of the noise characteristics two-ports follows. The next capture contains design of two-stage amplifiers. One of them is with a microstrip filter between stages and the second one is with combline filter on input of the amplifier. The amplifiers and the microstrip filter were designed in program ANSOFT Designer. The design of combline filter was realised in program CST Microwave Studio. Both amplifiers ware made and their properties ware compared with simulations.

La technologie photonique-RF offre une alternative intéressante à l'approche purement électronique dans différents systèmes micro-ondes pour des applications militaires, spatiales et civiles. Un composant original, l'oscillateur optoélectronique (OEO), permet la génération de signaux RF stables et à haute pureté spectrale. Il est basé sur une liaison photonique micro-onde utilisée comme boucle de rétroaction et comportant soit une fibre longue, soit un résonateur à fort coefficient de qualité. Différentes études ont été menées au cours de cette thèse afin d'optimiser et d'améliorer la performance en termes de stabilité et de bruit de phase pour le cas de l'OEO à résonateur. La caractérisation fine et la modélisation des résonateurs est une première étape de la conception globale du système. La métrologie du résonateur optique est réalisée par une technique originale, dite de spectroscopie RF. Les résultats expérimentaux ont révélé que cette technique permet d'une part d'identifier le régime de couplage du résonateur et d'autre part de déterminer avec une grande précision tous les paramètres d'un dispositif résonant, comme les facteurs de qualité interne et externe ou les facteurs de couplage. Une deuxième étude a été orientée vers l'implémentation d'un modèle non-linéaire fiable du dispositif. Dans un tel modèle, la photodiode rapide nécessitait une description plus précise, dans le but de contrôler la conversion du bruit d'amplitude optique en bruit de phase de l'OEO. Un nouveau modèle non-linéaire d'une photodiode hyperfréquence a été développé sous un logiciel commercial: Agilent ADS. Ce nouveau modèle rend effectivement compte de cette conversion de bruit. Une puissance optique optimale à l'entrée de la photodiode a été déterminée, pour laquelle la contribution de RIN du laser au bruit de phase RF pourrait être négligeable. La performance de l'OEO est affectée par diverses perturbations entrainant un décalage en fréquence entre la fréquence du laser et la fréquence de résonance du résonateur. Il est donc important d'utiliser un système de stabilisation pour contrôler cette différence de fréquence. Des séries d'expériences et de tests ont été menées pour étudier la possibilité, d'une part, de remplacer l'électronique commerciale utilisée auparavant pour le système de verrouillage en fréquence (boucle de Pound-Drever-Hall) par une électronique faible bruit et, d'autre part, d'utiliser un laser à semi-conducteur. Un bilan de ces approches est présenté. / RF photonics technology offers an attractive alternative to classical electronic approaches in several microwave systems for military, space and civil applications. One specific original architecture dubbed as optoelectronic oscillator (OEO) allows the generation of spectrally pure microwave reference frequencies, when the microwave photonic link is used as a feedback loop. Various studies have been conducted during this thesis on the OEO, especially the one that is based on fiber ring resonators, in order to optimize and improve its phase noise performance and its long-term stability. Precise characterization and modeling of the optical resonator are the first step towards overall system design. The resonator metrology is performed using an original approach, known as RF spectral characterization. The experimental results have demonstrated that this technique is helpful for the identification of the resonator's coupling regime and the accurate determination of the main resonator parameters such as the intrinsic and extrinsic quality factors or the coupling coefficients. A second study was directed toward implementing a reliable nonlinear model of the system. In such a model, the fast photodiode require an accurate description, in order to reduce the conversion of the optical amplitude noise into RF noise. A new nonlinear equivalent circuit model of a fast photodiode has been implemented in a microwave circuit simulator: Agilent ADS. This new model is able to describe the conversion of the laser relative intensity noise (RIN) into microwave phase noise at the photodiode output. An optimal optical power at the photodiode's input has been identified, at which the contribution of the laser RIN in RF phase noise is negligible. When it comes to practical applications, the desired performance of an OEO is threatened by various disturbances that may result in a frequency shift of both the laser frequency and the transmission peak of the resonator, which causes a malfunction of the OEO. Therefore it is desirable to use a stabilization system to control the difference between the laser frequency and the resonator frequency. A series of tests and experiments have been carried out to investigate the possibility, on one hand, to replace the commercial servo controller that was used up until now in the Pound-Drever-Hall loop, with a low noise homemade one and, on the other hand, to use a semiconductor laser to reduce the system size. A detailed review of these approaches is presented.

L'essor du marché des MicroSystèmes ElectroMécaniques (MEMS : MicroElectroMechanial Systems) durant les deux dernières décennies s'est accompagné d'efforts de recherche soutenus pour élargir leurs champs d'application. Employés comme capteurs gravimétriques, des microstructures vibrant à la résonance permettent une détection ultrasensible pouvant aller jusqu'à la masse d'un seul proton pour les plus ultimes d'entre elles. Les capteurs MEMS gravimétriques fonctionnalisés apparaissent alors comme une alternative sans marquage aux technologies existantes de détection d'analytes chimiques et biologiques. Leur résolution est exacerbée par la réduction en taille, et un des principaux enjeux au développement de tels capteurs miniaturisés provient de la capacité à réaliser des moyens de transduction électromécanique - actionnement et détection électriques du mouvement mécanique - robustes et intégrés. Ces travaux de thèse présentent l'étude de la transduction diélectrique appliquée à la mise en vibration de microleviers et son intégration dans le cadre d'un procédé de fabrication collective sur silicium. L'efficacité de ce moyen de transduction est fortement liée à l'épaisseur et à la permittivité de la couche diélectrique employée et tire avantageusement partie de l'utilisation de matériaux à haute permittivité (" High-K ") en films d'épaisseur nanométrique. Dans les travaux présentés, trois matériaux diélectriques ont été étudiés : le nitrure de silicium faiblement contraint, l'alumine et l'oxyde d'hafnium. Ils ont été intégrés comme couche d'actionnement sur des microleviers de silicium. Les résultats obtenus démontrent la capacité d'actionnement des microstructures en utilisant ces couches diélectriques et également la possibilité d'effectuer simultanément actionnement et détection électrique sur un seul et même transducteur. Les perspectives ouvertes par ce travail concernent l'amélioration de la qualité des films minces employés et l'exploitation de matériaux de permittivité plus élevée. Ils forment un pas de plus vers des systèmes de détection fonctionnels intégrant reconnaissance chimique et premier étage de traitement du signal. / Since two decades now, microscopic electronic devices including moving parts, called MicroElectroMechanical Systems (MEMS) have had a growing impact on industry and daily lives. Their range of application is already wide: from actuators (inkjet print heads, digital cinema projectors, etc.) to mechanical sensors (microphones, accelerometers, etc.). There is a growing research effort in the biosensing field as well. One of the main challenges for this application is to integrate a miniaturized and robust element to a vibrating beam-like structure, in order to achieve electromechanical actuation and detection, i.e. to convert an electrical signal into vibration and vice versa. In this work, we studied the integration of three dielectric materials on silicon microcantilevers, and successfully demonstrated the feasibility of simultaneous flexural actuation and detection of the structures by mean of dielectric transduction. Those results are one step forward the elaboration of mature detection systems.

[ES] La cantidad de servicios de telecomunicación se ha incrementado signiticativamente en las últimas décadas. El uso de teléfonos inteligentes, así como el Internet de las Cosas, está generando una saturación del espectro electromágnetico. Por tanto, los requisitos de los sistemas de microondas han cambiado para adaptarse a estos nuevos avances. Para satisfacer estas necesidades, se busca el desarrollo de dispositivos de bajo coste, volumen, peso y consumo. Además, interesa que sean espectralmente eficientes y fácilmente integrables con otros dispositivos. Entre todos los dispostivos de microondas, los filtros son elementos clave dentro de los sistemas de comunicaciones móviles e inalámbricas. Es por ello que el diseño de filtros que cumplan con los requisitos mencionados se ha convertido en un tema de gran interés. Para dar respuesta a este problema ha surgido la tecnología de Guía de Onda Integrada en Sustrato (Substrate Integrated Waveguide (SIW)), que permite la implementación de filtros con un reducido tamaño y fácilmente integrables con otros dispositivos en tecnología planar. Dicha tecnología presenta unas prestaciones en cuanto a manejo de potencia y pérdidas mejores que la tecnología de circuito impreso (Printed Circuit Board (PCB)), aunque no llegan a ser iguales que las de la guía de onda clásica. Por otro lado, la saturación espectral también lleva al estudio de filtros con respuestas variables en frecuencia, es decir, que puedan cambiar su frecuencia central y ancho de banda con el fin de adaptarse a las necesidades del sistema. Por ello, el objetivo general de esta Tesis es el análisis y diseño de nuevos filtros reconfigurables en tecnología integrada. El trabajo empieza con el estudio de los fundamentos de los filtros de microondas hasta llegar al diseño de resonadores reconfigurables en tecnología SIW usando el cristal líquido como material de reconfiguración. En primer lugar, se ha estudiado la influencia que los cambios en el valor de la permitividad dieléctrica en el interior de las estructuras filtrantes pueden tener en la respuesta de las mismos. En particular, se desarrollan filtros alternando secciones de línea con y sin dieléctrico dentro de una SIW vacía, Empty Substrate Integrated Waveguide (ESIW). Una vez hecho esto, se procede al estudio de materiales que tengan un valor de permitividad dieléctrica variable de alguna forma. En concreto, se ha realizado la caracterización de diferentes mezclas de cristal líquido a la frecuencia de microondas. Dicho material cambia su valor de permitividad cuando se le aplica un campo eléctrico o magnético. Dado que para la reconfiguración de la respuesta de los filtros se requiere de una estructura desacoplada en baja frecuencia, es decir, con más de un conductor, se ha desarrollado una estrategia para el desacoplo de la estructuras ESIW, la tecnología Decoupled Empty Substrate Integrated Waveguide (DESIW). Por último, se han diseñado resonadores en dicha tecnología DESIW, que se han llenado de cristal líquido y aplicado unos campos de polarización, consiguiendo variar su respuesta en frecuencia. Dichos resonadores constituyen el elemento básico para el desarrollo de filtros de microondas. Es por ello que el conocimiento obtenido en la Tesis es una buena base para futuros trabajos esta tecnología que permitan conseguir filtros de altas prestaciones. / [CAT] La quantitat de serveis de telecomunicació s'ha incrementat significativament en les últimes dècades. L'ús de telèfons intel$\cdot$ligents, així com la internet de les coses, està generant una saturació de l'espectre electromagnètic. Per tant, els requisits dels sistemes de microones han canviat per a adaptar-se a aquests nous avanços. Per a satisfer aquestes necessitats, se cerca el desenvolupament de dispositius de baix cost, volum, pes i consum. A més, interessa que siguen espectralment eficients i fàcilment integrables amb altres dispositius. Entre tots els dispositius de microones, els filtres són elements clau dins dels sistemes de comunicacions mòbils i sense fil. És per això que el disseny de filtres que complisquen els requisits esmentats s'ha convertit en un tema de gran interès. Per a donar resposta a aquest problema ha sorgit la tecnologia de Guia d'Ona Integrada en Substrat (Substrate Integrated Waveguide (SIW)), que permet la implementació de filtres amb una reduïda grandària i fàcilment integrables amb altres dispositius en tecnologia planar. Aquesta tecnologia presenta unes prestacions quant a maneig de potència i pèrdues millors que la tecnologia de circuit imprès (Printed Circuit Board (PCB)), encara que no arriben a ser iguals que les de la guia d'ona clàssica. D'altra banda, la saturació espectral també porta a l'estudi de filtres amb respostes variables en freqüència, és a dir, que puguen canviar la seua freqüència central i l'amplada de banda amb la finalitat d'adaptar-se a les necessitats del sistema. Per això, l'objectiu general d'aquesta tesi és l'anàlisi i el disseny de nous filtres reconfigurables en tecnologia integrada. El treball comença amb l'estudi dels fonaments dels filtres de microones, fins a arribar al disseny de ressonadors reconfigurables en tecnologia SIW usant el cristall líquid com a material de reconfiguració. En primer lloc, s'ha estudiat la influència que els canvis en el valor de la permitivitat dielèctrica a l'interior de les estructures filtrants poden tenir en la resposta d'aquestes. En particular, es desenvolupen filtres que alternen seccions de línia amb dielèctric i sense dins d'una SIW buida, Empty Substrate Integrated Waveguide (ESIW). Una vegada fet això, es procedeix a l'estudi de materials que tinguen un valor de permitivitat dielèctrica variable d'alguna forma. En concret, s'ha realitzat la caracterització de diferents mescles de cristall líquid a la freqüència de microones. Aquest material canvia el seu valor de permitivitat quan se li aplica un camp elèctric o magnètic. Atès que per a la reconfiguració de la resposta dels filtres es requereix una estructura desacoblada en baixa freqüència, és a dir, amb més d'un conductor, s'ha desenvolupat una estratègia per al desacoblament d'estructures ESIW, la tecnologia Decoupled Empty Substrate Integrated Waveguide (DESIW). Finalment, s'han dissenyat ressonadors en aquesta tecnologia DESIW, que s'han omplit de cristall líquid i aplicat uns camps de polarització, i s'ha aconseguit variar la seua resposta en freqüència. Aquests ressonadors constitueixen l'element bàsic per al desenvolupament de filtres de microones. És per això que el coneixement obtingut en la tesi és una bona base per a futurs treballs d'aquesta tecnologia que permeten aconseguir filtres d'altes prestacions. / [EN] The number of telecommunication services has increased significantly in recent decades. The use of smartphones, as well as the Internet of Things, is generating a saturation of the electromagnetic spectrum. Therefore, the requirements of microwave systems have changed to adapt to these new developments and related challenges. For achieving these needs, the development of devices with low cost, volume, weight and power consumption is sought. In addition, it interests to be spectrally efficient, to offer high performance, and to be easily integrated with other devices. Among all microwave devices, filters are key elements within mobile and wireless communication systems. In this context, the design of filters that meet the aforementioned requirements has become a topic of great interest. For solving this problem, Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology has emerged, which allows the implementation of filters with a small size and to be easily integrated with other devices in planar technology. This technology has better power handling and loss performance than Printed Circuit Board (PCB) technology, although they do not have the performance of the classic waveguide counterpart. On the other hand, the spectral saturation also leads to the study of filters with tunable frequency response, that is, they can change their central frequency and bandwidth, in order to fulfil the changing system requirements. Therefore, the general objective of this PhD Thesis work is the analysis and design of new reconfigurable filters in integrated technology. The work begins with the study of the basics of microwave filters until the design of reconfigurable resonators in SIW technology, using Liquid Crystal (LC) as reconfiguration material. Firstly, the influence that the change of the dielectric permittivity value inside the filtering structures have on the frequency response has been studied. Particularly, filters have been obtained by alternating line sections with and without dielectric material inside an empty SIW (Empty Substrate Integrated Waveguide (ESIW)). Once this is done, it is proceed to the study of materials that have a variable dielectric permittivity value. Specifically, the characterization of different LC mixtures at microwave frequencies has been carried out. This material changes its permittivity value when an electric or magnetic bias field is applied. A low-frequency decoupled structure is required for the reconfiguration of filters, that is, structures with more than one conductor. For that, a strategy for decoupling ESIW structures has been developed, i.e, the Decoupled Empty Substrate Integrated Waveguide (DESIW) technology. Finally, some resonators have been designed in DESIW technology, which have been filled with LC. The use of LC allows to tune their frequency response. These resonators are basic elements for the development of microwave filters. So that, the knowledge obtained in this Thesis work is a good basis for future works in this technology that allow for achieving high performance filters. / Sánchez Marín, JR. (2019). Reconfigurable Devices using Liquid Crystal at Microwave Frequencies in Substrate Integrated Waveguide [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/132183 / TESIS

QC 20101206

L'objectif de la thèse est la fabrication et caractérisation de microlasers 3D à base de polymères dopés par des colorants organiques et des nanoparticules d'erbium et Ytterbium. Au début, nous avons étudié des structures polymères avec de très bons facteurs d'aspect, ainsi que le déplacement de nanoparticules lors de l'exposition à un éclairement périodique. La réalisation majeure de cette thèse est l'obtention de microlasers 3D par lithographie UV. Ensuite nous avons comparé les seuils lasers de ces structures pour différentes méthodes de fabrication. Dans des micro-cubes, nous avons identifié des orbites périodiques planes en forme de carré. L'analyse des orbites périodiques dans des microlasers Fabry-Perot 3D a montré que leur forme dépend du colorant, de la nature du substrat et de la taille de la structure (largeur et épaisseur).La dernière partie de ce travail consiste en la synthèse de nanoparticules d'oxyde d'erbium et ytterbium à basse température et en milieu anhydre. Ces nano-particules ont ensuite été introduites dans des composites à base de polymères qui ont donné lieu à la fabrication de micro-lasers 3D et à leur caractérisation. / The aim of the thesis is the fabrication and optical characterization of three-dimensional organic microlasers based on organic dyes and luminescent erbium/ytterbium nanoparticles.At the beginning, we considered submicron polymer structures with high aspect ratio, as well as the phenomenon of redistribution of nanoparticles in the volume of the composite during the exposure by a periodic light field pattern.The main part of the work is devoted to obtaining three-dimensional polymer microlasers by UV-lithography. Comparison of the lasing threshold for microcavities obtained by different methods was performed. Periodic orbits in cuboid microlasers with square cross-section were identified. Analysis of possible periodic orbits in microlasers Fabry-Perot showed that the shape of the orbit depends on the dye, the type of substrate and the size of the microlaser (width, height).The last part of the work contains a study of low-temperature synthesis of luminescent nanoparticles of erbium and ytterbium oxides in a anhydrous medium, and polymer composites based on them. Three dimensional organic microlasers doped by these luminescent nanoparticles were obtained and investigated.