Els filtres de microones són elements clau en tots els sistemes de comunicacions ja que permeten discriminar una determinada freqüència o gamma de freqüències d’un senyal que passa a través d’ells. Si ens centrem en els filtres de microones per a aplicacions via satèl·lit, el constant augment dels serveis que han de prestar els satèl·lits de comunicacions ha portat que l’espectre radioelèctric estiga més congestionat. El que ha produït una enorme demanda de filtres d’altes prestacions que satisfacen unes especificacions molt estrictes.

Fins a la data, les aplicacions comercials de microones utilitzen principalment filtres en tecnologia guiada compostos únicament de metall, degut principalment a les seues baixes pèrdues i a la gran capacitat de maneig de potència. Com a conseqüència, l’anàlisi d’aquest tipus de filtres ha sigut objecte de nombrosos estudis, la qual cosa ha permès a la indústria del sector la seua fabricació i comercialització. No obstant això, els filtres metàl·lics tenen restriccions significatives, especialment quan es dissenyen per a satèl·lits de comunicacions o altres aplicacions espacials, ja que molt sovint el seu pes i grandària solen ser elevats i, pel fet que operen en el buit, l’efecte Multipactor limita considerablement la potència que els dits filtres poden transmetre.

En l’actualitat, estan sorgint noves topologies de filtres avançats basades en la tecnologia de filtres amb dielèctrics. Aquestes noves topologies oferixen una reducció d’al voltant del 50%  en massa i volum comparat amb la tecnologia només metall i una gran estabilitat tèrmica per a aplicacions d’alta potència. A més, aquestes topologies mostren un descens important del risc de ruptura per efecte Multipactor o descarrega en buit entre les superfícies metàl·liques, i conseqüentment el filtre podria transmetre una potència major. 

Per tant, durant els últims anys s’ha produït un ràpid desenvolupament de ferramentes d’anàlisi electromagnètica (EM) molt precises. Aqueste fet junt amb l’increment de les capacitats computacionals dels ordinadors moderns, ha fet possible la simulació precisa d’aquest tipus d’estructures en un reduït temps. Però a pesar de tots els esforços realitzats fins a la data en aquest camp d’activitat, en l’etapa de disseny dels esmentats filtres sol requerir-se la intervenció manual d’un usuari expert dels diversos programes que permeten analitzar i dissenyar aquestes estructures. Aquesta intervenció ralentitza el procés de disseny dels esmentats filtres, i no garantix l’obtenció de la solució òptima. Tot això, ha produït un necessitat de desenvolupar ferramentes CAD (Computer Aided Design) basades en l’ús de simuladors electromagnètics precisos i eficients.

L’objectiu general d’aquesta Tesi consisteix en el desenvolupament de noves estratègies de disseny automatitzat de filtres avançats per a comunicacions espacials amb l’objectiu d’integrar-les dins de ferramentes CAD. Per això, se seguiran les tècniques clàssiques de disseny per a filtres de microones descrites en la bibliografia i s’adaptaran a les noves topologies baix disseny. Això obligarà al desenvolupament i implementació de diferents estratègies d’optimització basades en: la síntesi del punt inicial, la segmentació de l’estructura baix disseny, la hibridació de diferents algoritmes d’optimització i el concepte de space mapping. No obstant això, totes elles hauran de complir les premisses següents: robustesa, eficiència i precisió. 

Aquestes noves estratègies s’han utilitzat per al disseny d’uns quants filtres nous en pla H, que es presenten en aquesta Tesi, amb diferents topologies que inclouen des de filtres inductius en pla H tot metàl·lics fins a filtres en mode evanescent amb ressonadors dielèctrics. El comportament d’estos filtres en termes de resposta en freqüència, amplada de banda lliure d’espuris i potència transmesa sense risc de ruptura per efecte Multipactor, s’ha avaluat per mitjà de les ferramentes d’anàlisi utilitzades per les estratègies de disseny i, en alguns casos, també amb mesures fetes en filtres fabricats expressament.