New quasi-TEM waveguides using artificial surfaces and their application to antennas and circuits

Inter es de la investigaci on: En los ultimos a~nos hemos asistidoa la aparici on de aplicaciones comerciales a frecuencias elevadas,como son la parte alta de la banda de microondas y las bandas demilim etricas y submilim etricas, y se espera un incremento en lospr oximos a~nos. Esta creciente demanda exige un r apido desarrollode tecnolog a de bajo coste con buenas prestaciones a estas frecuencias,donde las tecnolog as m as comunes, como son la tecnolog amicrostrip y las gu as de onda, presentan algunas de ciencias. Enconcreto, las soluciones existentes para antenas planas de barridode alta ganancia a estas frecuencias sufren los inconvenientes dedichas tecnolog as y dan lugar a productos con un coste demasiadoalto para su producci on masiva.Objetivos: El objetivo principal de la presente tesis doctoral consisteen estudiar la viabilidad de una nueva propuesta que mejorelas soluciones existentes hasta la fecha en lo referente a antenasplanas de barrido de alta ganancia y bajo coste a frecuencias elevadas.Este objetivo global ha desembocado en otro objetivo centralde esta tesis que consiste en la investigaci on de nuevas gu ascuasi-TEM m as apropiadas que las tecnolog as actuales para la realizaci on de circuitos y componentes en estas bandas de frecuencia.Estas soluciones guiadas hacen uso de super cies peri odicas o arti -ciales con la nalidad de con nar y dirigir los campos en el interiorde estas gu as.Metodolog a: El trabajo desarrollado sigue una secuencia l ogicade tareas espec cas encaminadas a la consecuci on del objetivo principalde esta tesis. En el cap tulo 2 se presenta la soluci on guiadapropuesta y se muestra su funcionamiento num erica y experimentalmente.El dise~no optimizado de antenas de alta ganancia basadasen agrupaciones de ranuras en gu a exige el desarrollo de c odigospropios e cientes. La implementaci on y validaci on de este c odigo sepresenta en el cap tulo 3, donde se propone un nuevo m etodo parael an alisis de super cies corrugadas, y en el cap tulo 4, donde seextiende este c odigo para el an alisis de agrupaciones de ranuras engu a. El proceso de dise~no y optimizaci on de una agrupaci on bidimensionalse describe en el cap tulo 5, donde se expone tambi enuna validaci on experimental preliminar. Por otra parte, la soluci onguiada propuesta ha inspirado la aparici on de una tecnolog a guiadacon mayor ancho de banda y m as vers atil para la realizaci on de circuitosy componentes a frecuencias elevadas. El cap tulo 6 presentalas contribuciones realizadas al estudio de esta tecnolog a y a suaplicaci on en el dise~no de circuitos.Resultados: Se ha demostrado num erica y experimentalmente quelas dos estructuras guiadas estudiadas aqu , una ideada como soportede una agrupaci on de ranuras, y la otra especialmente interesantepara la realizaci on de circuitos y componentes, presentanunas caracter sticas particulares que les con eren un gran potencialpara su aplicaci on en antenas y circuitos a frecuencias elevadas. Elestudio de viabilidad culmina con el dise~no de una agrupaci on deranuras bidimensional en la gu a propuesta. Para este dise~no se haempleado un c odigo propio e ciente basado en un m etodo nuevopara el an alisis de super cies corrugadas, el cual constituye una delas aportaciones principales de este trabajo. La aplicaci on de lasegunda estructura guiada en la realizaci on de circuitos se ha demostradomediante el dise~no, fabricaci on y medida de circuitos demicroondas.