Diseño de una bocina plano H en tecnología guía ridge vacía integrada en sustrato

Abstract

[ES] Las tecnologías vacías integradas en sustrato (Empty Substrate Integrated Technologies - ESIT) sintetizan estructuras tridimensionales en placas de circuito impreso, lo que resulta en una solución que destaca por su bajo perfil, peso y facilidad de fabricación. Estas tecnologías son muy adecuadas para el sector espacial, en especial para los satélites de pequeñas dimensiones, así como para aplicaciones de comunicaciones inalámbricas. Una de las variantes mas conocidas de estas tecnologías es la guía de onda vacía integrada en sustrato (Empty Substrate Integrated Waveguide - ESIW), en la cual se han desarrollado múltiples componentes, como son filtros, transiciones y bocinas en plano H que pueden encontrarse en un sistema de comunicaciones. Sin embargo, estos componentes presentan una limitación en el ancho de banda monomodo, así como en el ancho de banda donde se encuentran bien adaptados. Además, las bocinas en plano H implementadas en ESIW presentan un ancho de banda mucho más reducido debido a su bajo perfil. Para abordar dicha limitación, se ha propuesto el uso de la guía Ridge ESIW (RESIW), que ofrece la posibilidad de incrementar el ancho de banda monomodo. Por consiguiente, el objetivo de este trabajo final de grado consiste en diseñar una bocina en plano H utilizando la tecnología RESIW, que presente un ancho de banda superior al que se lograría en tecnología ESIW. Para ello, se abordarán los conceptos fundamentales de las tecnologías vacías integradas en sustrato, así como los principios de bocinas. Posteriormente, se empleará el software comercial de simulación electromagnética CST Microwave Studio para llevar a cabo los diseños necesarios hasta alcanzar los objetivos establecidos. Los diseños se realizarán teniendo en cuenta las posibles restricciones a nivel de fabricación.

[EN] Empty Substrate Integrated Technologies (ESIT) synthesize 3D dimensional structures on Printed Circuit Boards (PCBS), resulting in a solution known for its low profile, weight, small size, and ease of manufacture. These technologies are highly suitable for the space sector, especially for small satellite applications, as well as wireless communication applications. One of the most well-known variants of these technologies is the Empty Substrate Integrated Waveguide (ESIW), which has seen the development of multiple components such as filters, transitions, and H-plane horns that can be found in a communication system. However, these components have limitations in monomode bandwidth as well as in the bandwidth where they are well adapted. Additionally, the H-plane horns implemented in ESIW have a much narrower bandwidth due to their low profile. To address this limitation, the use of Ridge ESIW (RESIW) has been proposed, offering the possibility of increasing monomode bandwidth. Therefore, the objective of this project is to design an H-plane horn using RESIW technology, which presents a wider bandwidth than would be achieved with ESIW technology. To achieve this, the fundamental concepts of empty substrate integrated technologies will be addressed, as well as horn principles. Subsequently, the commercial electromagnetic simulation software CST Microwave Studio will be used to carry out the necessary designs to meet the established objectives. The designs will be made taking into account possible manufacturing constraints.