Estructuras filtrantes paso-banda de microondas compactas, multi-banda y sintonizables

Abstract

Los filtros paso-banda de microondas son componentes esenciales en los cabezales de radio-frecuencia de cualquier sistema de telecomunicaciones y radar. Entre las prestaciones normalmente requeridas para tales dispositivos, debe destacarse la obtención de acciones de filtrado altamente eficientes en circuitos de tamaño reducido. Aspectos tales como comportamiento de no linealidad y ruido son también críticos en la realización de filtros activos. Las últimas tendencias hacia el desarrollo de transceptores multi-modo flexibles para tecnologías inalámbricas emergentes, como la radio definidas por software, ha relanzado la necesidad de filtros de microondas de características más sofisticadas. Por ejemplo, unidades filtrantes de respuesta paso-banda multi-banda son muy demandadas en receptores de dominio mixto y muestreo directo para la adquisición simultánea de múltiples señales. También se ha detectado un creciente interés en la investigación sobre electrónica reconfigurable de alta frecuencia para equipos multiservicio, de cara a la concepción de circuitos espectralmente ágiles capaces de adaptar su funcionamiento a la banda de señal sintonizada en cada momento. El propósito de esta Tesis Doctoral es el análisis, diseño y fabricación de nuevas topologías de filtros paso-banda de microondas para sustratos planos físicamente compactas, de índole multi-banda y propiedades eléctricas controlables en frecuencia. Esta Disertación Doctoral se halla dividida en tres partes bien diferenciadas: 1.- En la primera parte, se describen técnicas originales para la realización de filtros paso-banda de alta frecuencia planos de tamaño reducido. Dichos métodos, siendo adecuados para esquemas de resonadores acoplados, explotan dos filosofías distintas: la invención de nuevos elementos resonantes de resonancia doble y la disminución de la distancia entre dos líneas inter-acopladas para un factor de acoplamiento determinado, pudiéndose aplicar de forma conjunta tanto a filtros paso-banda espectralmente fijos como sintonizables en frecuencia. 2.- La segunda parte, que es el bloque principal de este trabajo, se enfoca en la búsqueda de soluciones avanzadas para el diseño de filtros paso-banda multibanda de alta selectividad en tecnologías planas. Esto se lleva a cabo desde dos líneas de actuación complementarias: el uso de redes circuitales de resonadores acoplados basadas en resonadores multi-frecuencia y estructuras de acoplamiento cruzado novedosas y el empleo de conceptos de interferencia de señales. 3.- En la tercera parte, se presenta una contribución al área de filtros paso-banda de microondas con reconfiguración electrónica. Tal aportación consiste en un circuito de filtrado paso-banda de frecuencia central ajustable y rechazo abrupto, al exhibir múltiples ceros de transmisión de potencia en su banda eliminada. Asimismo, todas las configuraciones filtrantes de microondas ideadas y sus metodologías de síntesis subyacentes serán experimentalmente validadas con la construcción y medida de diversos prototipos reales en implementaciones planas e híbrida.