Filtros de microondas basados en metamateriales y en resonadores concentrados

Abstract

Recientemente se ha abierto un nuevo campo de investigación en el área del electromagnetismo aplicado y de la ingeniería de microondas basado en el control de las propiedades electromagnéticas de ciertas estructuras periódicas artificiales conocidas como metamateriales. Debido a que las celdas constitutivas de este tipo de estructuras presentan unas dimensiones muy reducidas en términos de longitud de onda es posible diseñar, en base a este concepto, dispositivos que combinen un gran nivel de compactación y elevadas prestaciones. En esta tesis se han utilizado las propiedades de dichos medios para la implementación de filtros de microondas en tecnología planar. Particularmente se han desarrollado técnicas de síntesis que permiten el diseño de filtros con características controlables, en términos de ancho de banda, rizado en la banda de paso, colocación de ceros de transmisión en la banda de rechazo, etc. En este documento se pueden encontrar varios ejemplos de aplicación de estas técnicas, dando lugar a varios prototipos con respuestas en varios rangos de frecuencia, que van desde respuestas de banda estrecha hasta respuestas ultra anchas.

In the last years, a new research field in the area of applied electromagnetism and microwave engineering based on the control of electromagnetic properties of artificial structures has taken a great interest. These structures are known as metamaterials. Due to the small dimensions of its constitutive cells it is possible to design, based on this concept, devices that combine high performance and compact dimensions. This thesis concerns the application of metamaterial technology to the synthesis of microwave filters in planar technology. In this document can be found a design methodology for each cell of the structure according to the desired frequency response of the filter (bandwidth, pass band ripple, location of transmission zeroes, etc). This methodology is also applicable to the design of filters with standard frequency responses (Chebyshev, Butterworth, etc). The theoretical work is also supported with experimental results of several prototypes with different bandwidths, from narrow band responses to ultra wide band filters.