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A gap waveguide-based compact rectangular waveguide to a packaged microstrip inline transition
(MDPI, 2020) Pérez Escudero, José Manuel; Torres García, Alicia E.; Gonzalo García, Ramón; Ederra Urzainqui, Íñigo; Institute of Smart Cities - ISC
In this paper two different simple to design and easy to manufacturing transitions from a microstrip to rectangular waveguide based on ridge and groove gap waveguides are studied. The first one is based on a combination of a groove and ridge gap waveguide. In this case, the microstrip substrate occupies the whole bottom metallic housing block, namely, the transition and the gap between the bed of nails and the lid; therefore, it does not require any substrate shaping. Nevertheless, the transition needs to replace groove waveguide by ridge gap waveguide sections to avoid higher-order mode excitation. In the second approach, based on only a groove gap waveguide, the substrate is shaped to be only in the microstrip section, that is, outside the bed of nails area. This leads to a simplification of the design procedure. Prototypes of both transitions have been characterized, showing good agreement with the simulations taking into account the manufacturing tolerances. Performance comparable to the state-of-the-art in this frequency band has been achieved.
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Design of a groove gap waveguide to microstrip inline transition
(IEEE, 2019) Pérez Escudero, José Manuel; Torres García, Alicia E.; Gonzalo García, Ramón; Ederra Urzainqui, Íñigo; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación
In this paper the design of an inline transition between microstrip and groove gap waveguide operating at Wband is presented. The transition consists of two sections: a tapered microstrip line and a Chebyshev transformer. The simplicity of this design makes this transition appropriate for MMIC packaging at millimeter frequencies and above. Experimental validation has been carried out in theW-band. Good performance has been achieved: return loss better than 10 dB and mean insertion loss lower than 2 dB.
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Enhancing the infrared and visible emission properties of calcium silicate hydrate for radiative cooling using metamaterials
(IEEE, 2022) Lezaun Capdevila, Carlos; Dolado, Jorge S.; Torres García, Alicia E.; Pérez Escudero, José Manuel; Liberal Olleta, Íñigo; Beruete Díaz, Miguel; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
Two periodic structures composed of metal cylinders with different orientations are used to improve the solar reflection of calcium silicate hydrate (CSH) while maintaining its atmospheric emission. Interesting effects have been found when the distance between bars is small, suggesting that lattice effects, arising from the interaction between the rods could be leveraged in the design of these metamaterials. The size of the metal bars is selected based on state of the art micro-manufacturing techniques. This study limits its scope to a CSH gel model; i.e. the most important component of cement-based materials. Further research will be undertaken to consider a best description of the dielectric function of concrete.
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Development of sub-millimetre wave band subsystems and packaging techniques
(2019) Pérez Escudero, José Manuel; Gonzalo García, Ramón; Ederra Urzainqui, Íñigo; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
En esta tesis se investigan técnicas de diseño y fabricación de dispositivos, ya sean transmisores o receptores, a frecuencias de THz y submilimétricas y técnicas de empaquetado con el objetivo de que el dispositivo final sea más compacto. Esto es interesante sobre todo pensando en uso comercial o en la integración en satélites, ya que en ambos casos la portabilidad y facilidad de uso son muy importantes. El contenido de la tesis puede dividirse en dos partes bien diferenciadas. La primera de ellas parte de la base de que no hay conectores a tan alta frecuencia y es necesario el uso de equipamiento basado en guía de onda para medir y caracterizar los dispositivos fabricados en estas bandas de frecuencia. Por lo tanto, la primera parte está orientada hacia el diseño de transiciones de tecnología planar con la tecnología en guía de onda partiendo de un análisis teórico y con el objetivo de un ensamblado sencillo. Este método ha sido aplicado a guía de onda rectangular estándar y también a tecnologías novedosas tales como Gap waveguide. Concretamente, en este trabajo se presentan cuatro transiciones en línea cuyo diseño provee ventajas desde el punto de vista computacional, por el ahorro de recursos y tiempo, además de la sencillez desde el punto de vista de fabricación y ensamblado. La segunda parte trata el diseño, análisis y fabricación de dispositivos integrados compactos basados en diodos Schottky. Específicamente, dos mezcladores de frecuencia con ocilador local basado en MMIC y un transmisor optoelectrónico. Uno de los prototipos es un mezclador cuarto armónico y el otro es un mezclador subarmónico, que usa el mismo LO e integra un multiplicador de frecuencia en el mismo substrato. Por medio de esta integración se consigue dispositivos de ensamblado más sencillo y más compactos, cuyo comportamiento es cercano al estado del arte. Además, el transmisor optoelectrónico integra el mismo substrato un fotodiodo UTC y un triplicador de frecuencia basado en diodos Schottky. De esta manera, el rango de operación del fotodiodo UTC puede ser extendido a frecuencias más altas, manteniendo sus ventajas, tales como la posibilidad de integración con fibra óptica para enlaces de alta capacidad. Por último, se ha diseñado un mezclador sexto armónico basado en la tecnología membrana de arseniuro de galio. Esta tecnología permite la integración de los diodos Schottky en la membrana junto con la circuiterí a microstrip, de tal forma que los diodos no tienen que ser soldados. En este diseño, además, un triplicador de frecuencia se integra también en la misma membrana que el mezclador armónico. Por lo tanto, el comportamiento final del mezclador sexto armónico es similar al de un mezclador subarmónico. De esta forma es más fácil encontrar fuentes con bastante potencia dado que el oscilador trabaja a una frecuencia más baja. Asimismo, gracias a la integración, los problemas causados por desalineamiento durante el ensamblado de los componentes individuales se evitan.
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Silicon integrated subharmonic mixer on a photonic-crystal platform
(IEEE, 2021) Torres García, Alicia E.; Pérez Escudero, José Manuel; Teniente Vallinas, Jorge; Gonzalo García, Ramón; Ederra Urzainqui, Íñigo; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación
This paper presents a planar silicon integrated subharmonic mixer on top of a photonic-crystal platform. The local oscillator (LO) power is injected through a 2D photoniccrystal (PC) slab to a resonant cavity that effectively couples the signal to a planar bow-tie antenna. The same antenna, which is printed on the top of the PC cavity, contains an antiparallel Schottky diode pair which performs the down-conversion. The proposed design is a simple, easy to integrate, low cost, low profile device. Moreover, the described fabrication process is compatible with active components integration. The performance of the design has been experimentally demonstrated showing good agreement with the simulation and is comparable with the stateof-the-art of planar mixers. The work presented here is based on concepts and technologies from electronics and photonics domains and may be a good starting point for the creation of new devices, allowing the integration and upgrading of existing techniques from both worlds.
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Comparison of a slotted SIW antenna covered with metasurface vs. a traditional array
(IEEE, 2022) Chocarro Álvarez, Javier; Pérez Escudero, José Manuel; Ederra Urzainqui, Íñigo; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
In this article we compare two solutions to improve the radiation pattern of a slotted Substrate Integrated Waveguide (SIW) antenna: use of an E-plane array and covering it with a metasurface (MTS). To this aim, we compare the changes in performance, radiation pattern and aperture efficiency. We will see the advantages that the metasurface has over the typical array.
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Addressing the impact of surface roughness on epsilon-near-zero silicon carbide substrates
(American Chemical Society, 2023) Navajas Hernández, David; Pérez Escudero, José Manuel; Martínez Hernández, María Elena; Goicoechea Fernández, Javier; Liberal Olleta, Íñigo; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
Epsilon-near-zero (ENZ) media have been very actively investigated due to their unconventional wave phenomena and strengthened nonlinear response. However, the technological impact of ENZ media will be determined by the quality of realistic ENZ materials, including material loss and surface roughness. Here, we provide a comprehensive experimental study of the impact of surface roughness on ENZ substrates. Using silicon carbide (SiC) substrates with artificially induced roughness, we analyze samples whose roughness ranges from a few to hundreds of nanometer size scales. It is concluded that ENZ substrates with roughness in the few nanometer scale are negatively affected by coupling to longitudinal phonons and strong ENZ fields normal to the surface. On the other hand, when the roughness is in the hundreds of nanometers scale, the ENZ band is found to be more robust than dielectric and surface phonon polariton (SPhP) bands.
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Spectrally stable thermal emitters enabled by material-based high-impedance surfaces
(Royal Society of Chemistry, 2023) Navajas Hernández, David; Pérez Escudero, José Manuel; Liberal Olleta, Íñigo; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
Radiative thermal engineering with subwavelength metallic bodies is a key element for heat and energy management applications, communication and sensing. Here, we numerically and experimentally demonstrate metallic thermal emitters with narrowband but extremely stable emission spectra, whose resonant frequency does not shift with changes on the nanofilm thickness, the angle of observation and/or polarization. Our devices are based on epsilon-near-zero (ENZ) substrates acting as material-based high-impedance substrates. They do not require from complex nanofabrication processes, thus being compatible with large-area and low-cost applications.
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Comparison of modified Soret lenses for dual band integrated detectors
(IEEE, 2020) Torres García, Alicia E.; Pérez Escudero, José Manuel; Gonzalo García, Ramón; Ederra Urzainqui, Íñigo; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación
This paper presents the comparison of different modified Soret lenses suitable for a millimeter and submillimeterwave dualband integrated pixel detectors. The approach is based on the modification of a printed planar Soret lens, designed to operate in the sub-mm range, to obtain an antenna at the millimeter region. Three modifications of a transmission-mode Soret Lens at 850 GHz based on spiral, logarithmic and meander antennas geometries have been analyzed with a combination of Kirchhoffs Diffraction and full-wave simulation methods. The performance of the designs has been experimentally demonstrated in the submillimeterwave band, showing good agreement with simulation results.
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Remote sensing for plant water content monitoring: a review
(MDPI, 2021) Quemada Mayoral, Carlos; Pérez Escudero, José Manuel; Gonzalo García, Ramón; Ederra Urzainqui, Íñigo; Santesteban García, Gonzaga; Torres Molina, Nazareth; Iriarte Galarregui, Juan Carlos; Institute of Smart Cities - ISC; Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology - IMAB
Las redes sociales se han convertido en una de las principales fuentes de información, especialmente entre los más jóvenes. Al mismo tiempo, se ha incrementado la producción y circulación de información falsa o fake news a través de las redes. En este contexto, resulta crucial que los jóvenes adquieran estrategias y competencias para realizar una lectura crítica de la información que consumen. Este estudio busca analizar el comportamiento del alumnado de secundaria ante la información falsa y el efecto de una intervención didáctica, realizada online durante la pandemia de la covid-19, cuyo objetivo era que el alumnado desarrollara competencias para detectar noticias falsas. Se trata de una investigación participativa con un diseño de pre-test y post-test. Los resultados muestran que el alumnado incrementó su competencia para identificar algunos tipos de falsedad como la información no probada y la información tergiversada, si bien tuvo problemas para reconocer información descontextualizada o el uso de lenguaje discriminatorio. Las estrategias que más utilizó son la comprobación de datos en internet y el uso de verificadores. Se observaron comportamientos diferenciados entre el alumnado que identificó la información falsa y el que no lo hizo. Las conclusiones apuntan a la necesidad de trabajar en el aula de forma integral, extensiva y transversal la evaluación de la información partiendo de las habilidades que el alumnado ya posee.