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Development of a microscopic driver-centric simulator with Unity3D and SUMO
(2016) Biurrun Quel, Carlos; Serrano Arriezu, Luis Javier; Olaverri Monreal, Cristina; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; University of Applied Sciences Technikum Wien (Austria)
Diversas herramientas han sido desarrolladas en el campo de la simulación de tráfico. Estas herramientas permiten recrear situaciones de tráfico complejas de una forma realista, que pueden ser empleadas en la planificación de sistemas de transporte o para evaluar comunicaciones V2V (Vehículo a vehículo) en situaciones reales de tráfico. A pesar de que ciertos trabajos han sido llevados a cabo en el campo de la representación 3D de las simulaciones de tráfico, no existen demasiados ejemplos de plataformas Driver-Centric (con perspectiva del conductor) en los que el comportamiento del resto de vehículos es modelado por un simulador de tráfico. En este Trabajo Fin de Grado se presenta la elaboración de un simulador de tráfico Driver-Centric, capaz de emplear redes de carreteras reales junto con modelos de tráfico realistas, en un escenario 3D. Una librería existente en Java ha sido traducida a .NET y usada en Unity3D para implementar el protocolo TraCI y lograr la comunicación con el programa de simulación microscópica de tráfico, SUMO. Finalmente, se ha evaluado el funcionamiento del simulador y se han presentado futuras líneas de trabajo.
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Integration of a photodiode for THz generation in the framework of TERALINKS Project
(2018) Biurrun Quel, Carlos; Río Bocio, Carlos del; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa
El crecimiento en la demanda de mayores velocidades en redes inalámbricas lleva a incrementar los recursos asignados al usuario, lo que se traduce en necesidad de mayores anchos de banda. La banda de Terahercios resulta muy interesante por sus potenciales aplicaciones, entre las cuales se encuentran las comunicaciones de gran tasa binaria. Sin embargo, una de las limitaciones fundamentales de esta banda es la dificultad para generar potencia eficientemente. Una de las técnicas mas recurrentes es el photomixing, por la cual dos frecuencias ópticas se baten en un fotodiodo para generar terahercios. Sin embargo, estas técnicas acarrean una serie de problemas, tales como el acoplo eficiente de la radiación generada y la iluminación del diodo. Por ello, en este trabajo se presenta un concepto novedoso para la integración de photomixers, basado en un reflector elipsoidal. Aunque no se ha conseguido un dispositivo operativo, los principales problemas son tratados, una serie de reglas de diseño son propuestas y las futuras líneas de trabajo son detalladas. Ello ha sido desarrollado en el marco del Proyecto TERALINKS.
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Development of new passive technologies for millimetre wave and terahertz systems
(2023) Biurrun Quel, Carlos; Río Bocio, Carlos del; Teniente Vallinas, Jorge; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
Esta Tesis Doctoral aborda el desarrollo de nuevas tecnologías pasivas para su implementación a altas frecuencias, concretamente en la región de las ondas milimétricas (mmWave) y del Terahercio (THz) – hasta 300 GHz – con el objetivo de mejorar las prestaciones y eficiencia de dichos sistemas. Este objetivo se aborda desde tres puntos distintos: la integración de fuentes de alta frecuencias, la propagación no-radiada de las señales generadas por dichas fuentes, y la radiación de las mismas y el control de dicha radiación. El enfoque original de la Tesis, reflejado en la primera parte de la misma, pasa por la integración de fotodiodos uni-travelling carrier (UTC-PD) en módulos con salida en guía de onda rectangular. Con este objetivo en mente, se han propuesto dos diseños de transición a guía de onda, uno de ellos sirviendo simultáneamente como combinador de potencia. Estos diseños han sido elaborados en base a la premisa fundamental de adaptar la impedancia compleja de los fotodiodos. La segunda parte de esta Tesis aborda la concepción, desarrollo y validación de una nueva tecnología de línea de transmisión para altas frecuencias, acuñada como Gap Coplanar Waveguide, la cual permite prevenir la propagación de modos de sustrato, así como reducir las pérdidas debidas a los materiales dieléctricos empleados en la línea. Finalmente, la tercera parte de esta Tesis rescata el concepto de las redes de conformado de haz basadas en estructuras periódicas de radiación coherente (CORPS-BFN), un tipo de redes desarrolladas por nuestro grupo hace casi dos décadas. El objetivo de esta Tesis para con este tipo de redes ha sido el estudio de su viabilidad en sistemas de Terahercios, algo que se ha validado experimentalmente con la fabricación de un prototipo a 300 GHz y la demostración de la capacidad de controlar la dirección de radiación de un arreglo de antenas alimentado por este tipo de redes en un entorno 2D.
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Feeder system design for OLAF SAR instrument
(IEEE, 2022-04-11) Biurrun Quel, Carlos; García-García, Quiterio; Río Bocio, Carlos del; Institute of Smart Cities - ISC
The design of the feeding system for the focal array in OLAF (Over-Lapped Sub-Array Fed) antenna for SAR Instrument at L-Band is presented. The proposed design consists of a circular patch with a balanced excitation all of it embedded in a ground plane which is connected to the lower ground plane by some shorting pins, reducing the mutual coupling with the neighbour radiating elements of the focal array. The balanced excitation has been implemented with a 180° hybrid using the differential input port. Dual polarization is achieved by using two 180° hybrids within the same layer. The stringent requirements for the system, namely low in cross-polarization, high isolation between the two polarizations (both below the-25dB reference level) and azimuthal symmetry of the radiation pattern are fulfilled within all the working bandwidth.
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Suppressing open stopband for terahertz periodic microstrip leaky-wave antennas
(IEEE, 2023) Haddad, Thomas; Biurrun Quel, Carlos; Lu, Peng; Kaya, Hacer; Mohammad, Israa; Stöhr, Andreas; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
This paper reports on a periodic microstrip Leaky-wave antenna (LWA). The open stopband issue is suppressed by altering the unit cell using a matching stub. The developed LWA is based on a grounded InP-substrate of 50 µm and has been fabricated and characterized between 0.23 to 0.33 THz. The dispersion diagram of the designed unit cell shows enhancement of the attenuation constant at the broadside frequency of 0.273 THz and about 50% less deflection at the broadside region on the Bloch impedance curves, consequently better impedance matching at the input. The simulated scattering parameters of the proposed LWA show that the return loss S11 is below 17 dB except for the broadside, which has a value of 13.8 dB. Furthermore, the beam steering capabilities of the antenna are simulated in the WR3.4 band and confirmed experimentally between 0.26 and 0.33 THz proving the beam direction to steer from −12° to +33°, respectively.
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Hybrid analog-digital SAR instrument with reflector antenna and overlapped subarray feed for earth observation
(IEEE, 2021) García, Quiterio; Orgaz, Lara; Castillo, Javier del; Toso, Giovanni; Imbembo, Ernesto; Biurrun Quel, Carlos; Río Bocio, Carlos del; Memeletzoglou, Nafsika; Institute of Smart Cities - ISC
As part of the European Space Agency (ESA) studies of new instrument for Earth observation, the design of a synthetic aperture radar (SAR) architecture based on overlapped array antennas was launched last year. The objective of the activity is to develop a test unit of a reflector based SAR antenna fed by an array organized in overlapped subarrays, supporting novel multichannel wide-swath SAR architectures, and exploiting multiple beams in both azimuth and range/elevation directions. In the letter, a hybrid analog/digital beamforming on reception with analog beamforming approach on transmission is analyzed. The antenna system consists of a large oversize reflector with a feedarray capable of generating multiple beams on receive for digital processing. In the letter, a description of the hybrid SAR Instrument is presented, describing the characteristics of the system, the antenna, the considered feedarray options and the main characteristics and system performances.
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Hyperbolic lens antenna in groove gap waveguide technology at sub-millimeter waves
(IEEE, 2022) Pérez Quintana, Dayan; Biurrun Quel, Carlos; Ederra Urzainqui, Íñigo; González-Ovejero, David; Beruete Díaz, Miguel; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
In this paper, a flat hyperbolic lens antenna using Groove Gap Waveguide (GGW) technology is designed at 300 GHz. A GGW horn antenna is used to feed the metamaterial lens placed in a parallel plate waveguide (PPW), in order to increase the directivity in the direction of propagation. The combination of both devices, the metalens and the GGW antenna, achieves excellent radiation performance.
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High saturation photocurrent THz waveguide-type MUTC-photodiodes reaching mW output power within the WR3.4 band
(Optica, 2023) Grzeslo, Marcel; Dülme, Sebastián; Clochiatti, Simone; Neerfeld, Tom; Haddad, Thomas; Lu, Peng; Tebart, Jonas; Makhlouf, Sumer; Biurrun Quel, Carlos; Fernández Estévez, José Luis; Lackmann, Jörg; Weimann, Nils; Stöhr, Andreas; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
In this paper, we report on waveguide-type modified uni-traveling-carrier photodiodes (MUTC-PDs) providing a record high output power level for non-resonant photodiodes in the WR3.4 band. Indium phosphide (InP) based waveguide-type 1.55 µm MUTC-PDs have been fabricated and characterized thoroughly. Maximum output powers of −0.6 dBm and −2.7 dBm were achieved at 240 GHz and 280 GHz, respectively. This has been accomplished by an optimized layer structure and doping profile design that takes transient carrier dynamics into account. An energy-balance model has been developed to study and optimize carrier transport at high optical input intensities. The advantageous THz capabilities of the optimized MUTC layer structure are confirmed by experiments revealing a transit time limited cutoff frequency of 249 GHz and a saturation photocurrent beyond 20 mA in the WR3.4 band. The responsivity for a 16 µm long waveguide-type THz MUTC-PD is found to be 0.25 A/W. In addition, bow-tie antenna integrated waveguide-type MUTC-PDs are fabricated and reported to operate up to 0.7 THz above a received power of −40 dBm.
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Evaluating noise in passive beam forming networks for multibeam applications
(Elsevier, 2023) Biurrun Quel, Carlos; Río Bocio, Carlos del; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
In this work, we identify that the analysis in terms of noise of multibeam passive beam forming networks requires a proper formulation, in order not to overestimate the noise generated by the network. We show that the inherent spatial diversity offered by this type of networks results in an improvement of the SNR, similar to the one obtained by digital architectures, with a penalty due to the insertion loss. To illustrate this phenomena, two generalized equivalent circuits are proposed are a numerical example is presented.
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Hexagonal CORPS-BFN to feed OLAF SAR instrument
(IEEE, 2021) Biurrun Quel, Carlos; Iriarte Galarregui, Juan Carlos; Ederra Urzainqui, Íñigo; Río Bocio, Carlos del; Institute of Smart Cities - ISC
The concept of Coherently Radiating Periodic Structures-based Beam Forming Networks is applied to feed OLAF (OverLapped SubArray Fed) antenna for SAR Instrument at L-Band. The proper feeding of this system requires the multiple beams to be highly overlapped, and that is generated by a CORPS-BFN using a new 4-port Gysel power combiner/divider implemented in a suspended stripline technology. The network provides high isolation between inputs/outputs, low insertion loss, great return loss and the desired ovelapping of the different beams.