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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/270| Estudio de metamateriales para su aplicación en líneas de microcinta y acopladores direccionales Study of Metamaterials for its application in microstrip lines and directional couplers | |
| Elizabeth Obiala Ezenwa | |
| María del Carmen Maya Sánchez | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Crioelectrónica | |
| Los metamateriales electromagnéticos (MTMs) son estructuras arti?ciales homogéneas cuyas propiedades no se observan en la naturaleza. Este tipo de materiales tienen propiedades físicas sorprendentes como son la permitividad y la permeabilidad con valores negativos y por tanto su índice de refracción negativa. Mientras que, en general, para materiales naturales la permitividad y la permeabilidad son positivas. En el campo de las microondas se han realizado numerosos estudios de los MTMs debido a las propiedades mencionadas, encontrándose principalmente ventajas en la miniaturización de circuitos de microondas como divisores de potencia, convertidores de fase, resonadores, estructuras tipo DGS (por sus siglas en inglés, Defected Ground Structure) y redes de adaptación para el diseño de ampli?cadores entre otros, presentándose una reducción de costos y mejoramiento en el desempeño. Sin embargo, en el campo de las microondas, los circuitos desarrollados no son puramente metamaterial, sino que presentan una combinación del comportamiento de metamaterial (tambien conocido como comportamiento de mano izquierda) y del comportamiento convencional (comportamiento de mano derecha); esto se conoce como Composite Right-Left Handed, CRLH. Por lo tanto, al diseñar un circuito de microondas que involucren el concepto de metamaterial utilizamos celdas CRLH en tecnología de microcinta, la cual se compone de capacitores interdigitados y stub inductores conectados a tierra mediante un via hole, ambos construidos en microcinta. En este trabajo se presenta el análisis, el diseño, la construcción, y la caracterización de líneas de microcinta con celdas CRLH y su aplicación a acopladores direccionales. Tanto las líneas de microcinta con celdas CRLH como los acopladores direccionales con celdas CRLH se diseñaron e implementaron en el simulador electromagnético MOMENTUM de ADS de la compañía Agilent. Estas estructuras se construyeron y se midieron con el Analizador de Redes Vectorial. Por otro lado, para modelar el comportamiento de celdas CRLH también se puede utilizar un circuito eléctrico equivalente. En este trabajo se propone un nuevo método para extraer los elementos de dicho circuito equivalente. Finalmente, se realizaron comparaciones entre los parámetros de dispersión medidos y simulados tanto de las líneas de microcinta con celdas CRLH, como de los acopladores direccionales con celdas CRLH observando que estos datos se ajustan prácticamente en todo el rango de frecuencias. Además, se observa que las líneas de microcinta con celdas CRLH presentan una respuesta de un ?ltro pasabanda muy selectivo y los acopladores direccionales con celdas CRLH muestran un mayor ancho de banda que los convencionales. Electromagnetic metamaterials (MTMs) are arti?cial homogeneous structures whose properties are not observed in nature.Thesematerialshavesimultaneousnegativevalues of permittivity and permeability which have received a notable attention in the microwave community. Many MTMs studies have been developed in the microwave ?eld due to its unique features such as size reduction of microwave components and the improvement of its performace. Some applications of the MTMS are in power dividers, phase shifters, resonators, defected ground structures and matching networks, among others. However, microwave components are not purely metamaterial, they are a combination of two behaviours: Left Handed (or metamaterial) and Right-Handed (conventional or natural materials), which is known as Composite Right-Left Handed, (CRLH). Therefore, to design a microwave circuit, a CRLH unit cell is used. This CRLH unit cell can be implemented by an interdigital capacitor and a stub inductor shorted to ground plane with a via hole, both of them fabricated in microstrip technology. This thesis presents the design, analysis, fabrication and characterization of microstrip lines with CRLH unit cells and the implementation of CRLH unit cells in directional couplers. These structures were implemented and simulated in the electromagnetic simulator MOMENTUM of ADS (Advanced Design Systems). Both, the microstrip lines and directional couplers with CRLH cells were fabricated and measured with a VNA (Vector Network Analyzer). On the other hand, to model a CRLH unit cell, an electrical equivalent circuit will be used. In this sense, an improved method to extract the parameters of an electrical equivalent circuit of a CRLH unit cell is proposed. Finally, simulations and measured results are presented. These results show a good agreement between the simulations and measured data and they are quite similar in all frequency range. Besides, the microstrip lines with CRLH unit cells display a selective pass-band ?lter response; and the directional couplers with CRLH cells present a wider bandwidth than the conventional. | |
| CICESE | |
| 2015 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Obiala Ezenwa,E.2015. Estudio de metamateriales para su aplicación en líneas de microcinta y acopladores direccionales. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 156 pp. | |
| TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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