Técnicas de análisis y control de bifurcaciones para su aplicación en la optimización no lineal de circuitos multifuncionales de microondas

Abstract

En este trabajo se presenta un conjunto de técnicas de diseño, análisis y optimización, para su aplicación al desarrollo de determinados tipos de circuitos que operan en la banda de las microondas y que se basan en la utilización conjunta de herramientas de optimización no lineal y técnicas de control de bifurcaciones. La motivación para el desarrollo de estos nuevos métodos se basa en el hecho de que, para analizar circuitos no lineales de carácter no autónomo, la técnica del balance armónico ha demostrado ser muy potente, flexible y eficiente. Sin embargo, en el caso de sistemas autónomos, se requieren técnicas adicionales para llevar a cabo determinados análisis. Se han desarrollado técnicas específicas para su aplicación a tres tipos de circuito. En primer lugar, se presenta una metodología de diseño basada en la detección y control de bifurcaciones que permite incrementar considerablemente el ancho de banda y la ganancia de conversión de circuitos Mezcladores Auto-Oscilantes Armónicos (MAOA). Tomando como base un MAOA, y añadiendo una señal de sincronización, se consigue incrementar su funcionalidad, convirtiéndolo en un desfasador variable de amplio rango, de banda ancha y con elevada ganancia de conversión. Este circuito se utilizará como bloque fundamental para el diseño de un array banda ancha con capacidad de direccionamiento electrónico del haz. Para evitar la variación del apuntamiento de la antena con la frecuencia de la señal de entrada, se presentará una metodología de optimización con la que se consigue imponer la respuesta en frecuencia óptima del cambio de fase introducido por el desfasador. Por último, se propone un conjunto de técnicas para la optimización del rango de sincronización de Osciladores Racionalmente Sincronizados, cuyo objetivo es conseguir anchos de banda de sincronización utilizables en la práctica, con valores reducidos de potencia de la señal de sincronización y sin que sea necesario añadir redes de realimentación externas al circuito. Tomando como base estos circuitos, se propone una topología de transmisor multiportadora para generar señales a diferentes frecuencias no armónicamente relacionadas y con referencia común de fase, además de un receptor que permite determinar la diferencia de fase, introducida por el canal de propagación, sufrida por las señales transmitidas.